高压电源供电方式

2024-06-18

高压电源供电方式（精选九篇）

高压电源供电方式篇1

电力系统通信为电力系统技术提供了强有力的技术和功能支持, 特别是对即将建设的智能电网来说, 电力通信更是离不开的支撑和载体。而通信电源系统则是电力系统通信正常运行的能量支持, 离开电源, 一切高科技设备和装置都将失去功用。虽然通信电源系统投资在整个电力系统中或者说在电力系统通信行业中所占的比例非常小, 但它是整个电力通信网络的关键基础设施, 是通信网络上一个完整而又不可替代的独立专业。对于电源产品来说也是最基础的, 产品技术的发展和变化速度也不同于其它通信产品, 电源产品的种类繁多, 包括高频开关电源设备, 半导体整流设备, 直流-直流模块电源, 直流-直流变换设备, 逆变电源设备, 交、直流配电设备, 交流稳压器, 交流不间断电源 (UPS) , 铅酸 (胶体) 蓄电池, 发电机组, 电源监控系统等。

1 电力主网通信电源现状

在电力通信网建设过程中, 通过不断积累经验, 改进设计, 对于主网通信电源的设计、建设逐渐形成了一套比较统一的方案, 即220kV变电站的配套通信电源采用双套通信电源配置, 为便于运行、维护管理, 两套通信电源分4个通信机柜安装:1面交流配电屏、2面高频开关电源柜 (采用不同生产商产品) 、1面直流配电屏 (分2个分配母排) 。每面开关电源屏各配置2组300AH铅酸免维护蓄电池 (单体2V) , 2套电源共4组蓄电池, 蓄电池单独组屏 (或架式) 安装在专用通信蓄电池室。示意图如图1所示:

其中交流配电屏输入为两路来自不同站用电盘的380V, 在交流屏配置一定数量的开关数量, 分别为开关电源屏和部分其他交流用电设备提供交流电源。开关电源屏的交流输入直接从交流配电屏引入, 但为来自不同站用电盘交流电源, 进入开关电源屏后, 2路输入进行自互投, 为整流模快提供可靠的交流输入。目前无特殊用电需求时, 整流容量一般配置6x30A模块, 具体原理示意图如图2所示。2面高频开关电源屏分别为直流配电屏的2个母排提供直流电源, 2个直流分配母排采用大容量手动开关连接, 平时断开, 系统故障时可结合负荷情况闭合。

2 电力二级通信网通信电源现状

近年来, 在二级通信网建设过程中, 也积累了一定的设计经验, 经过每年不定期的改进设计, 针对110kV、35kV变电站通信设备种类较少, 数量相对较少, 需要的容量也不是很大的二级网通信特点, 按照电力公司的规划设计原则, 一般配置1套通信电源系统。

电源系统和蓄电池安装在一面屏中, 并将通信电源屏与通信其他设备并排安装在主控室, 蓄电池不再单独安装于专用蓄电池室对于110kV和35kV站, 高频开关电源容量均按3x30A考虑, 但110kV站配置2组100AH铅酸阀控免维护蓄电池 (单体12V) , 而35kV站仅配置1组100AH蓄电池 (单体12V) 。

二级网通信设备相对简单、数量不多、功耗也不大, 对可靠性要求也不是特别的高, 因此从节约投资的角度来说, 1套通信电源已经能够满足需要。并且目前各运行单位均安装了通信电源在线监测告警系统, 能够及时通知运维人员进行故障排除, 减少因通信电源故障导致的通信电路停运, 从而造成电力生产事故。

3 通信电源设计方案讨论

3.1 通信电源设计原则

1) 安全可靠性。通信设备对电源的基本要求就是提供不中断而且稳定的电源, 因而在设计中首先就应考虑供电的可靠性和供电的稳定性。除要求电源设备系统本身结构可靠、性能稳定外, 在设计时就要考虑系统检修、扩容等可能出现的状况, 提前预留出检修位置或接口, 便于日后的运行和维护。

2) 技术先进性。在保证满足基本电源基本功能的同时, 要积极采用技术先进的电源设备和供电系统。目前, 无论是电力变压器技术还是微电子控制技术, 都在不停的向前发展, 通信电源系统不断小型化、集成化和智能化, 在机房面积越来越紧张的今天, 选用先进的、占地面积小的通信电源已经成为一种必然趋势。

3) 经济合理。在电源工程设计中, 所采用的电源设备、组成的供电系统和建立运行维护制度, 应当高效和节约能源消耗, 应能提高维护效率。设计中一般以近期为主, 结合设备寿命, 考虑扩容发展的可能, 并切合实际, 合理利用建筑、设备、器材, 进行多方案经济技术比较, 努力降低工程造价和维护成本。

3.2 电力通信电源负荷发展分析

传统的电力模拟通信承载的业务范围比较窄 (主要是电话、传统远动等) , 而通信设备一般都是交直流两用, 电源容量需要不大, 对直流电源的要求也不高, 加上传统的蓄电池是开放性结构, 日常维护中需要时常加水和酸, 导致电池室空气里酸雾较多, 所以先前在设计时一般都是将蓄电池组单独安装在专用的蓄电池室, 并相应配置排风和加温装置, 这个阶段的通信电源以相控电源为主。

现阶段数字化的通信设备均采用直流电源, 其承载的业务也越来越多, 传输的容量也越来越大, 对电源系统的要求也越来越高。首先是对电源的容量提出了更大的需求, 其次由于单台设备传输容量增大, 承载的业务量也就增大, 这就对电源的可靠性要求更高, 否则设备失电丢失业务将更大。此时, 通信电源也从项控电源逐步发展到智能化开关电源, 蓄电池也从普通的铅酸电池发展到阀控式密封免维护电池, 并且大部分电力企业对通信电源的运行情况进行了集中监控, 减少设备失电事故的概率。

随着智能化光纤传输设备、基于IP技术的路由交换机等大负荷通信设备的投入运行, 使得对通信电源容量的要求进一步增大, 并且变电站中部分二次设备 (如光电转换柜等) 也开始使用通信的-48V直流电源。因此, 通信设计时需要适当关注相关专业的需求, 预留部分电源容量和开关数量。这就需要对原来变电站典型设计中的电源、蓄电池容量进行重新计算, 并在通信电源运行、检修维护上也需要适当调整。

3.3 目前供电方案 (AC-DC+蓄电池) 探讨

目前, 通信组合电源系统一般由五部分组成:由交流配电单元、直流配电单元、整流模块、监控单元和蓄电池组。而目前电力通信主网应用最多的为2套开关电源系统。

两面整流屏整流电源分别独立工作, 系统容量也平均分配到6个30A的高频开关整流模块中, 当出现个别整流模块故障时, 系统供电一般不会受到影响。故障信息也将通过监控模块上传至远端的监控中心, 并告知运行维护人员。系统中在2面开关电源屏中各安装了1套交流自互投装置, 这样每个开关电源屏所整流的交流电源已经是该变电站中最可靠的交流电源。相对于将交流自互投装置安装在交流配电屏中的方案, 有利有弊。利是降低了因为交流配电开关或个别母排器件故障、造成2面整流开关电源同时停止工作的故障概率, 也便于运行过程中对交流配电屏进行检修、调试、扩容等操作;弊是多了一套自互投装置, 成本加大, 并且交流配电屏的交流配电输出仅来自一台站用电盘, 对一些交流负荷来说, 可靠性降低。好在目前这样的交流输出很少, 通信机房中极少出现新的通信用交流负荷, 通信设备基本都统一到-48V直流供电。

系统中2面开关电源屏的直流输出分别至直流配电屏的2个母排上, 现在通信设备基本都具备双路电源输入功能, 因此, 可以从2个直流母排上分别引电源线至通信设备。为便于系统维护检修, 一般在直流配电屏的2个母排之间加装一个大容量的的手动开关, 正常运行时断开, 待系统故障或需要检修时, 人工手动合上开关, 灵活运行。对于在直流部分设置自动互投装置的供电方案由于存在不稳定因素, 一般在设计时不采用。

综合考虑通信电源供电方案, 安全可靠性较高, 便于检修维护、扩容等操作, 能够为通信设备提供安全可靠的电源。

3.4 DC-DC方案供电探讨

近年来, 电网基础设施建设加速, 变电站建设成本中征地费用逐年升高。为节约占地面积, 减少变电站设备数量, 部分地区通信电源开始与变电站操作直流系统共用, 由于220kV及以上电压等级变电站仅有220V操作直流电源, 110kV及以下电压等级变电站仅有110V操作直流电源, 而通信直流电源采用-48V, 因此, 需要进行DC-DC变换。加上近年来DC-DC技术的不断成熟, 并且投资相对较小, 特别是在功率不是很大的电源需求领域里, DC-DC技术更得到了广泛的应用。但在电力系统通信中应用DC-DC技术也存在着一定缺点:

1) 使通信电源系统与电力生产系统存在耦合、共用环节, 一方的故障可能会耦合到另一方, 降低了电力生产运行的可靠性。可靠性也是电力生产中极其看重的一点, 因此应该避免使用;

2) 从技术层面讲, DC-DC大规模的并联, 难以防止短路和失控;

3) 由于脱离的蓄电池的防浪涌保护, 通信设备将直接受到电源电压波动的影响, 使通信设备处于不安全的境地;

4) 从电能量传播的过程看, 多进行了一次功率变换, 造成能源资源的浪费。并且随着通信设备不断增加, 通信电源系统的扩容也变得复杂起来, 需要对整个变电站的操作直流电源整体考虑, 增加了工程的复杂度, 并且失去了最初节省投资的优势;

5) 变电站操作直流电源与通信电源的接地方式不同。操作直流电源是浮地系统, 而通信电源是正接地系统, 维护习惯也不同, 在运行、检修工程中容易出现误操作, 导致不必要的安全事故。

3.5 其它技术方案

近年来, 通信用太阳能电池电源供电系统在其它领域也得到一定的应用。太阳能通信电源供电系统一般由太阳能电池方阵、储能装置 (蓄电池) 、配电装置组成。适合于容量不大的一些边远地区不通市电的通信站使用 (譬如小型移动基站) , 可节省投资, 但目前在电力通信网中暂无应用, 若将来不考虑新上无线等容灾、备用通信方式, 太阳能通信电源供电系统将很难在电力系统变电站内使用。

在蓄电池方面, 目前基本采用的都是免维护铅酸 (胶体) 蓄电池, 在不久的将来, 随着钒电池 (Vanadium Redox Battery) 和燃料电池的大规模商业应用, 通信用蓄电池可能也会面临着改革。

4 结论

电力通信在电力系统中的支撑作用不断增大, 电网一次系统对通信网的依赖也越来越大, 组建一个高可靠性、高稳定性的通信网非常重要, 而通信电源则是坚强通信网的支撑。虽然目前通信电源的硬件水平不断提高, 可靠性也不断提高, 但在具体配置上存在很多方式。因此, 我们在工程设计时应首先研究通信电源的新技术发展方向、通信电源的具体供电方式, 进一步提高系统的可靠性, 发挥投资的最大效益。

参考文献

[1]朱雄世.通信电源设计及应用.北京:中国电力出版社, 2006.

高压供电施工合同篇2

授权方（甲方）：郏县房产管理局

施工方（乙方）：平顶山中天电气有限公司

用电地址：郏县民心家园小区（郏县廉租住房项目）

为明确授权用电方（以下简称甲方）、施工供电方（以下简称乙方）双方在电力安装中的权利和义务，确保安全、经济、合理施工，根据《中华人民共和国合同法》、《电力供应与使用条例》等有关法律、法规的规定，经双方协商一致，特签订本合同。共同信守，严格履行。

一、施工项目

1、乙方承接（甲方）安装10KV线路及630KVA相变一台，工程总造价（人

民币）贰拾柒万肆仟贰佰贰拾贰圆整，小写￥274222元整。

2、本工程预计工期10天。

3、付款方式：工程开工前一次付清。

二、施工验收

1、乙方所承接甲方所有线路设备安装，由乙方负责审查验收。

三、约定事项

本合同履行中如发生争议，由双方协商解决处理。本合同未尽事宜，按照《中华人民共和国合同法》、《电力供应与使用条例》等有关法律、法规的规定执行。

本合同一式两份，甲乙双方各执一份，具有同等法律效力。

甲方（签章）：郏县房产管理局乙方（签章）：平顶山中天电气有限公司

高压电源供电方式篇3

【基本案情】死者王某喜欢在空闲时钓鱼，一次在钓鱼挥甩鱼竿时，不慎触到渔塘旁边的高压线，触电身亡。为此，王某近亲属将高压线产权人某供电公司告上法庭，请求法院判令对方赔偿损失的70%，即183440元。某供电公司辩称，该公司架空输电线路符合运行规程，王某是在高压线下钓鱼过程中触电身亡，公司不应该赔偿。

【审理结果】当地法院经审理认为，根据《民法通则》第123条规定：“从事高空、高压、易燃、易爆、剧毒、放射性、高速运输工具等对周围环境有高度危险的作业造成他人损害的，应承担民事责任，如果能够证明损害是由受害人故意造成的，不承担责任。”此即只要有损害后果发生，从事作业者就要负赔偿责任，除非从事作业者有证据证明损害结果是由受害人故意为之。另外，《最高人民法院关于审理触电人身损害赔偿若干问题的解释》第2条规定：“因高压电造成人身损害的案件，由电力设施产权人依《民法通则》第123条的规定承担民事责任。但对因高压电引起的人身损害是多个原因造成的，按照致害人的行为与损害结果之间的原因确定各自的责任。致害人的行为是损害后果发生的主要原因，应当承担主要责任，致害人的行为是损害后果发生的非主要原因，则承担相应的责任。”所以，供电公司辩称的免责事由不成立。而王某未对高压电线的危险加以注意，导致触电身亡，其本人对事故的发生亦有相应的责任。法院依法判令被告某供电公司承担70%损失,其余30%由原告自负。

江苏省如皋市人民法院孙国祥

高压电源供电方式篇4

关键词：大功率中波发射机,高压电源供电方式,存在问题,改进方案,优越性

1前言

DX-1200大功率中波发射机是美国哈里斯公司生产的全固态数字化调制发射机。由6部DX-200 PB (POWER BLOCK) 功率单元并机组成, 运行灵活, 当某一PB功率单元故障时, 能够自动断开, 其他PB功率单元仍可并机正常运行。整机可以运行在N或N-2模式下, 整部发射机PB功率单元有一定的冗余, 具有功率大、效率高、性能稳定的优点。

2 DX-1200大功率中波发射机高压电源供电方式

DX-1200大功率中波发射机由于发射功率大, 所以每个PB功率单元均由电压等级为10k V、容量为400k VA (500k VA) 整流变压器 (1TM-6TM) 供电, 发射机10k V高压电源供电方式如图1所示。

为了提高供电的可靠性, 10k V配电系统由1#、2#双电源供电。10k V母线系统采用单母线分段接线方式, 即用母联断路器A104将10k V母线分成两段 (10k V I段母线、10k V II段母线) 。正常运行时, 母联断路器A104运行在分闸状态, 进线断路器A101和A106同时合闸运行, 10k V供电系统采用单母线分段运行方式。

母联断路器A104安装了PCS-9651备用电源自动投入装置, 其典型应用如图2所示。该装置可按一定的预设逻辑实现两个进线断路器和母联断路器之间的动作切换。切换的方式有三种。

(1) 切换方式一

1#电源运行, 2#电源备用, 单母线运行, 即1#电源进线断路器和母联断路器合位, 2#电源进线断路器分位。动作过程为:当母线无压 (三相电压均小于无压启动定值) 、1#电源进线无流、2#电源有压时启动, 跳开1#电源进线断路器, 确认1#进线断路器跳开后, 投入2#电源进线断路器, 且只允许动作一次。

(2) 切换方式二

2#电源运行, 1#电源备用, 即2#电源进线断路器和母联断路器合位, 1#电源进线断路器分位。动作过程为:当母线无压 (三相电压均小于无压启动定值) 、2#电源进线无流、1#电源有压时启动, 跳开2#电源进线断路器, 确认2#进线断路器跳开后, 投入1#电源进线断路器, 且只允许动作一次。

(3) 切换方式三

1#电源、2#电源同时运行, 母线分段, 装置选择分段开关自投方案, 即两进线断路器同时合位, 母联断路器分位。动作过程为:当I段母线无压 (三相电压均小于无压启动定值) 、1#电源进线无流、II段母线有压时启动, 跳开1#电源进线断路器, 确认1#进线断路器跳开后, 投入母联断路器, 且只允许动作一次;当II段母线无压 (三相电压均小于无压启动定值) 、2#电源进线无流、I段母线有压时启动, 跳开2#电源进线断路器, 确认2#进线断路器跳开后, 合母联断路器。

PCS-9651备用电源自动投入装置在出现以下情况时, 不动作:方式一、方式二中主用进线断路器不动作跳闸或备用电源无电压时, 备用电源自投装置不动作;方式三中I段母线、II段母线同时失电压或仍有一路进线断路器不动作跳闸时, 备用电源自投装置不动作。该装置还配置了独立合闸, 加速保护功能, 包括:手动误合闸于有永久性故障设备的系统后, 加速跳闸 (跳闸时间整定范围0~100s) ;备自投动作合闸于有永久性故障设备的系统时, 加速跳闸等, 以此防止故障扩大化。

因此, 当原DX-1200大功率中波发射机高压电源供电方式中两路电源进线断路器A101、A106无论任何原因, 出现任何一路跳闸时, 由于满足PCS-9651备自投装置动作条件, 母联断路器A104的备用电源自动投入装置起动后合闸, 此时由另一路电源给整机供电。

当1#电源或2#电源失压时, 由于两路进线断路器都安装了低电压脱扣装置而自动跳闸, 同样满足了备用电源自动投入装置的动作条件, 母联断路器A104会自动投入, 保证发射机供电的可靠性。

为了防止双路电源同时投入到同一母线上发生事故, 两路进线断路器A101、A106, 母联断路器A104三个断路器的控制回路中加装了互相闭锁装置:进线断路器A101和A106合闸时, 闭锁母联断路器A104无法合闸;进线断路器A101和母联断路器A104合闸时, 闭锁另一进线断路器, A106无法合闸;同样, 进线断路器A106和母联断路器A104合闸时, 闭锁另一进线断路器, A101无法合闸, 此三只断路器只能运行在三选二状态下 (同时只能合两个断路器) 。

3 高压电源供电方式的优缺点

DX-1200大功率中波发射机高压电源供电方式的优点是:母线发生故障时, 仅会影响故障母线段上的设备, 非故障段上的设备仍可继续运行, 缩小了母线故障的影响范围;其中任何一路进线出现故障时, 能通过PCS-9651备用电源自动投入装置进行切换, 另一路电源仍可给整部发射机正常供电, 提高了供电的可靠性。

但此种供电方式也存在以下不足:出线断路器A102、A103、A105, 若有任何一回路出现故障, 如高压电缆头击穿短路、断路器合不上闸、断路器误动作等, 这些故障将会使同一回路的两个PB功率单元失电;根据DX-1200发射机的运行特点, 将会同时甩开2个PB功率单元, 此时发射机虽能正常运行, 但已无任何PB功率单元的冗余, 此时若再出现另外PB功率单元故障, 发射机将无法正常播出, 这将会严重影响发射机安全运行的可靠性;10k V I段母线发生故障失电时, 发射机PB功率单元1PB-4PB同时失电, 由于发射机不能运行在N-4状态, 整部发射机将会无法正常运行;10k V II段母线发生故障失电时, 发射机PB功率单元5PB-6PB失电, 这将同样会影响发射机安全运行的可靠性;由于每一路高压出线都同时给两个PB功率单元供电, 某一PB功率单元出现故障需检修断高压电源时, 也会影响同一高压回路中的另一PB功率单元的供电, 检修、处理故障很不方便;再者, 此种供电方式, 出线高压断路器通常都安装于变电站内, 与发射机有一定的距离, 发射机维护检修断电时, 检修人员必须与另外一个部门 (变电站) 技术人员配合断电, 若配合不密切, 则有可能会造成技术安全事故。

鉴于以上的不足, 经过严格的技术论证, 我台对DX-1200大功率中波发射机的10k V高压电源供电系统进行了如下改造。

4 DX-1200大功率中波发射机高压电源改进后供电方式

为了弥补原高压电源供电方式存在的不足, 将10k V配电系统母线由两分段改成三分段, 改造后发射机高压电源供电电路图如图3所示。由母联断路器B104和B107将10k V母线分成三段 (10k V母线I段、10k V母线II段、10k V母线III段) 。每段母线上均配有两路高压出线断路器 (母线I段上配有B102、B103两路, 母线II段上配有B105、B106两路, 母线III段上配有B108、B109两路) , 并由每一路出线高压断路器控制发射机的一个PB功率单元供电 (高压断路器B102控制PB1, B103控制PB2……) , 并且在发射机房还增加了6面负荷开关柜 (B111-B116) , 此供电方式, 弥补了改进前供电方式存在的不足。

改进后, 正常运行时, 两路进线断路器B101和B110同时合闸运行, 母联断路器B104合闸, 母联断路器B107断开, 相当于10k V母线为单母线分段运行。由1#电源给Ⅰ段、Ⅱ段母线供电, 2#电源给III段母线供电。母联断路器B104、B107同样安装了PCS-9651备用电源自动投入装置。当两路电源进线中任何一路出现故障, 断路器B101、B110有一路跳闸时, 母联断路器B107的备用电源自动投入装置启动, 自动合闸, 此时, 由另一路无故障电源进线给整部发射机供电。

I段母线故障时, 1#电源进线断路器B101的保护装置动作跳开, 母联断路器B107的备用电源自动投入装置动作合闸, 由2#电源给整部发射机供电;III段母线故障时, 2#电源进线断路器B110的保护装置动作跳开, 母联断路器B107的备用电源自动投入装置动作合闸, 由1#电源给整部发射机供电;II段母线发生故障时, 母联断路器B104保护动作跳开, 母联断路器B107的备用电源自动投入装置动作合闸, 此时, 1#电源给Ⅰ段母线供电, 2#电源给Ⅱ段母线和Ⅲ段母线供电。注意:以上故障均为瞬时性质时, 才能使自动投切成功;若为永久性故障时, 备用电源自动投入装置动作合闸后, 由于设有加速保护跳闸功能, 将会无延时跳开自投后的断路器, 切除故障, 影响正常供电, 此时, 值班员应采取必要的应急措施。

两路进线断路器B101、B110, 1#母联断路器B104、2#母联断路器B107四个断路器控制回路中同样加装了互相闭锁装置。四只断路器只能运行在三选二状态下 (同时只能合两个断路器) , 防止双路电源同时投入同一母线上发生危险。

另外, 改进后的供电方式由于采用了一路高压断路器控制一个PB功率单元的方式, 当其中任何一路供电出现故障或单PB出现故障时, 仅断开故障回路的断路器, 切除故障PB功率单元, 不会影响到其他正常运行的PB功率单元, 发射机完全可以正常运行在N-1模式下。此时, 发射机仍有一定的备用PB功率冗余, 大大提高了发射机安全运行的可靠性。改进后的供电方式, 在发射机房每一部PB功率单元变压器高压侧还加装了一台负荷开关 (B111-B116) , 在任何一PB功率单元发生故障, 需检修时, 只需在本发射机房内, 将为故障PB功率单元供电的负荷开关断开即可。该项操作, 可由发射机房的检修人员负责完成, 避免了两个部门技术人员操作时配合不密切, 容易发生安全事故的可能性, 提高了发射机正常运行维护的安全性, 检修操作时更方便快捷;该项操作也不会影响另外的PB功率单元的安全供电, 提高了运行的灵活性。

5 小结

高压电源供电方式篇5

1 光纤继电保护通道的运行现状

现如今, 该电网的光纤继电保护通道采取的主要形式为光纤2Mb/s和64kb/s复用通道以及专用的纤芯通道, 其中2Mb/s复用通道也是未来技术的发展方向。不管是2Mb/s, 还是64kb/s的复用通道都使用了能进行双电源供电的继电通道切换装置。通过对不同光端机、光缆路由以及由不同通信电源设备构成的两个独立2Mb/s的电路传输加以利用, 不管是光设备、光缆, 还是电源设备故障, 都能够确保继电保护通道迅速恢复正常, 进而使通道可靠性得到提升。光纤继电保护的信号传输, 必须通过光电转换装置将之转换成非成帧的2Mb/s或64kb/s电信号, 然后通过继电保护通道切换装置的两条独立光通道来完成。然而, 在光纤继电保护的复用通道里面, 有一个重要环节非常薄弱, 也就是在通信机房中安装的光电转换装置使用了单48V电源的供电形式。

2 对比光电转换装置的供电方式

现如今, 该电力通信网的继电保护通道切换装置、主网通信PCM、主干SDH/2.5G等的电源都采用双48V电源模式, 虽然调度程控的交换机设备的接入形式为单电源, 但它也使双48V电源改造为双电源的供电形式得到了增加, 从而使运行的可靠性得到了极大的提升。

随着变电站不断增加其保护通道, 致使光电转换装置的设备也在不断增多。现如今, 大多数变电站的光距和光差通道已经接近二十条, 假如其中任何一套电源产生故障, 都会导致十台光电转换装置一起断电, 进而使得十条线路的继电保护全都变成单通道形式, 从而给电网造成极大的安全隐患。由此可知, 在继电保护的光电转换装置中使用双电源的供电形式已成为必然趋势。按照双重配置电源的要求, 根据实际状况, 使用双路直流配电箱。其工作原理如下:此设备的正极直流输入为二路48V, 二路负极直流输入端串联了大功率二极管, 电流为200A, 耐压是100V, 反向电压则为1200V。在二路直流输入正常的情况下, 由电压比较高的一路或者二路为负载供电, 如果一路供电产生问题, 那么就由二路来进行正常的供电。

3 光纤继电保护光电转换的双电源供电方式

3.1 测试电路的组成

光纤继电保护是一种目前来说比较先进的继电保护方式, 其采取的形式主要是光电转换下的双电源供电形式, 尽管这种形式非常先进, 但是也不能完全的保证其安全可靠或者可行, 因此在双电源供电方式使用之前应该进行严格的实验, 以技术指标为准, 以实用性为原则。实验之初, 需要准备通信人员应该在机房中做好各项准备工作, 比如平台搭建, 该平台所起到的主要作用就是当实验中存放二极管, 与此同时还需要对配电箱以及电源进行详细的检查, 因为通常情况下, 配电箱属于直流电源, 如果使用方式不当, 会对电源设备产生消极影响。该实验电路主要有两部分组成, 一部分是空气开关, 其类型属于20A, 另一部分是隔离二极管, 需要两只, 而且类型属于大功率, 该实验电路中选择直流电阻作为负载电阻。

3.2 开始模拟

上述准备工作完成之后, 需要对电源模拟并且开始供电, 该实验中二路电源电压是48V, 供电之后, 需要将其直接接入到配电箱中, 在此同时要保证开关一直处于开启状态中。通常实发现这两路电压并不一致, 前者大约在52.8-53.9V;而后者则一直处于52.8V并且其负载电流达到3A, 其电压在经过一段时间的稳定状态之后, 开始发生变化, 其变化趋势与第一路相同。在实验开始之初, 第一路通过的电流同样也是3A, 这就说明, 这时二极管导通情况并无异常, 而与此同时第二路电流变成0A, 这是说明二极管无论是正方向, 还是反方向都会被截止。经过进一步的研究发现, 当第一路电压达到53V或者是接近这个电压值时, 第二路则出现了正向导通电流的情况, 但是到第一路电压达到52.8时导通停止。从上述的实验中, 我们可以总结出如果电压保持相同, 第二路电源二极管能够正常导通, 开始进入工作状态中, 但是如果第二路电源电压值达到并且大于0.2A, 可以在高压状态下工作, 而第一路电源则会出现正向截止的情况, 而与之相反, 第二路电压电源则出现了方向截止的状态, 这就说明在这种情况下, 第二路电源出现了隔离的情况。

3.3 击穿模拟实验

3.3.1 第一路二极管的击穿进行模拟。

上述实验已经完成, 则需要开展下一步的实验, 即需要对第一路电源中的二极管进行击穿实验, 假设第一路电源电压保持在53.9V, 而第二路电源的电压一直保持在52.8V。击穿模式实验应该在闭合模拟状态下进行。经过实验发现, 当第一路电源中的二极管击穿之后, 其正向导通电压由最初的53.9V下降到53.2V, 而第二路电源电压则产生了截止的情况。从中我们可以发现, 在电压比较高的环境中, 如果第一路电源中的二极管被击穿, 其自身的负载电压会出现上身的上升的情况, 但是正向导通电压却会出现下降的情况, 但是却对第二路电源及其负载电压没有产生任何的影响。

3.3.2 第二路二极管的击穿进行模拟。

模式步骤如上述所示, 其结果发现, 具有较低电压的二极管击穿, 其负载电压依旧是具备较高电压的第一路。因为第一路电压比第二路电压大, 所以只会对第二路进行反向充电, 而不会对负载形成不良影响。

结束语

综上所述, 可知对光纤继电保护光电转换装置的双电源供电方式非常必要, 因为这直接关系到我国各个领域的供电质量, 尤其是通信领域, 我们从双电源供电方式的模拟实验中, 可以发现双电源供电方式是有效的提供光电转换装置的有效方式, 值得推广使用, 这对我国电网事业的发展建设有着积极的作用。

摘要：光纤继电保护光电转换装置的双电源供电方式是比较先进的供电方式, 但是在采用这种供电方式之前需要对其进行严格的实验, 以确保其可靠性以及实用性。目前这种供电方式, 在我国的很多通信等领域已经被应用, 但是因为各种原因经常出现通道中断的现象, 这也正是本文对其进行研究的关键所在。本文首先介绍了光继电保护通道的使用情况;其次概述了对比光电转换装置的供电方式, 进而对双电源供电方式进行了探讨, 希望为我国光纤继电保护的发展提供借鉴。

关键词：光纤继电保护,光电转换装置,双电源,供电方式

参考文献

[1]马伟东.继电保护装置电源监测及持续供电系统的研究[D].保定:华北电力大学, 2012.

[2]王志亮.光纤保护通道故障处理及方法[J].电力系统通信, 2010, 9:70-73.

高压电源供电方式篇6

关键词：受电弓,集电靴,车间电源,供电方式,弓靴控制,互锁,逻辑

一、概述

国内轨道车辆的受电方式主要有受电弓、集电靴以及车间电源供电方式。通常情况下, 轨道车辆仅采用车间电源与受电弓或车间电源与集电靴两种组合方式。目前在国内仅有广州地铁直线电机车辆同时采用三种供电方式。

受电弓供电具有用电安全的优点, 但具有检修维护繁杂、影响城市景观等缺点;集电靴供电采用第三轨, 具有检修维护方便的优点, 但是用电安全性较差, 需要严格的安全管理制度。同时使用三种供电方式将集成弓、靴两种供电的优点, 但是电路控制更加复杂, 对供电的安全性提出了更高的要求, 必须对相应的高压电路、低压控制电路进行严密完善的互锁控制逻辑, 否则将造成各种供电方式使用混乱发生严重的电气安全事故。

二、三种供电方式的功能需求

在不同工况下, 输入电源电路各高压电气部件被接入电路状态描述如下表1:

根据上述功能要求, 在设计电路时, 必须遵循几个重要原则:

受电弓、集电靴和车间电源的低压控制电路之间必须互锁, 即当升弓时, 必须同时收起集电靴, 同时不允许投入车间电源;当升靴时, 必须降下受电弓, 同时不允许投入车间电源。

三种供电方式的高压回路也要相互封锁, 不允许任何两个方式的高压回路同时接通供电。

车间电源与隔离接地开关KS实行电气互锁, 列车两个车间电源不能同时投入使用, 相互连锁。

紧急制动情况下, 受电弓降弓, 但不收靴。

受电弓和集电靴仅能在激活的主控制司机室控制升降。

三、控制原理设计与分析

(一) 设备说明

为实现上述功能和安全互锁要求, 假设4编组车辆安装有2个受电弓, 8个受流器, 2个车间电源插座, 2个转换开关箱、2个车间电源箱、以及2个接地开关箱, 2个弓靴转换开关。

车辆供电时2个受电弓或8个集电靴同时投入工作状态。受电弓和集电靴都采用电控气动工作方式。其中受电弓气路采用常供电工作方式的电磁阀进行控制, 集电靴采用脉冲供电方式的电磁阀分别对升、降靴气路进行控制。

转换开关箱内安装有集电靴供电接触器Pancgs1和受电弓供电接触器Pancgs2, 同时还有受电弓、集电靴与车间电源互锁的高压电路通断接触器K1。同时箱内安装有检测受电弓、集电靴两种供电电源的电压互感器用于测量电压。

车间电源箱SPS内有车间电源连接器, 以及限位开关SPSCO, 当车间电源箱箱盖打开时, 限位开关SPSCO闭合, 车间模式继电器SPSCOR线圈得电。当车间电源连接器接入时, 车间电源指示继电气SPSR线圈得电, 禁止高压电路通断接触器K1线圈得电。

接地开关箱具有3个位置, 正常位、接地位、车间电源位。当使用受电弓、集电靴供电时, 接地开关箱在“正常位”接通;当使用车间电源供电时, 接地开关箱在“车间电源位”接通, 同时通过限位开关KS使得车间模式继电器KSR线圈得电。

弓靴转换开关是根据弓靴转换需求设计的六位置带自复位及锁定钥匙的控制开关, 见下图1:

(二) 控制逻辑条件

1. 在投入主控信号MCR的条件下, 受电弓、集电靴升起使用的基本条件包括:

列车完整性TIR, 且

紧急制动未投入, 且

车间电源未投入SPSCOR, 且

主开关箱MS未在接地位, 且

2. 受电弓允许升起的逻辑条件

满足1的基本条件, 且

集电靴收靴, 且

弓靴控制开关置于“升弓”位:

3. 受电弓降弓的条件

不满足1中任何一个基本条件, 或

弓靴控制开关置于“0”位。

4. 集电靴允许升起的逻辑条件

满足1中的基本条件, 且

受电弓降弓到位, 且

弓靴控制开关置于“升靴”位。

5. 集电靴收靴的条件

主控投入, 且

弓靴控制开关置于“收靴位”。

6. 受电弓高压接通条件

受电弓升起, 且

集电靴收靴。

四、正常操作说明

依据上述设计原理, 司机对受电弓、集电靴的使用, 需进行正确的操作, 如下:

升靴操作:手柄处投入钥匙, 从“OFF”位置, 旋转至“升靴”位置, 请保持开关在“升靴”位置维持1s以上时间 (“升靴”位置为自复位, 不能松手) , 1s后松手开关将自复位到“升靴保持”位置。可拔出钥匙, 将“升靴保持”进一步锁定。集电靴正常升起可以动车。

收靴操作:投入转换开关钥匙, 将开关从“升靴保持”位置, 旋转至“收靴”位置, 请在“收靴”位置保持1s以上时间 (“收靴”位置为自保持位, 可以松手) , 收靴电磁阀得电进行收靴操作。完成此步骤后, 应再继续将开关旋转至“OFF”位, 从而使收靴电磁阀失电, 完成完整的收靴操作。

升弓操作:投入转换开关钥匙, 将开关从“OFF”位置, 旋转至“升弓”位置, 请保持开关在“升弓”位置维持1s以上时间 (“升弓”位置为自复位, 为保证集电靴正常收靴, 不能松手) , 1s后松手开关将自复位到“升弓保持”位置。可拔出钥匙, 将“升弓保持”进一步锁定。受电弓正常升起可以动车。

降弓操作:投入转换开关钥匙, 将开关从“升弓保持”位, 旋转至"OFF"位。

车辆在“MC1”升靴后, 换端至“MC2”进行升靴操作:此时MC1车开关仍旧在“升靴保持”位置, 假定MC2车开关初始状态在“OFF”位置, 必须将MC2车开关旋转到“升靴”位置 (会自复位至“升靴保持”位置) , 可用钥匙锁定“升靴保持”位置后, 再投入主控钥匙。

车辆在“MC1”升靴后, 换端至“MC2”进行升弓操作:此时MC1车开关仍旧在“升靴保持”位置, 假定MC2车开关初始状态在“OFF”位置, 必须将MC2车开关旋转到“收靴”位置, 再投入主控钥匙, 待集电靴收靴后, 继续将MC2车开关由“收靴”位置旋转到“升弓”, 请保持开关在“升弓”位置维持1s以上时间, 松手开关将自复位到“升弓保持”位置。可拔出钥匙, 将“升弓保持”进一步锁定。受电弓正常升起可以动车。

车辆在“MC1”升弓后, 换端至“MC2车”进行升弓操作:此时MC1车开关仍旧在“升弓保持”位置, 假定MC2车开关初始状态在“OFF”位置, 必须将MC2车开关旋转到“升弓”位置 (会自复位至“升弓保持”位置) , 可用钥匙锁定“升弓保持”位置后, 再投入主控钥匙。

车辆在“MC1”升弓后, 换端至“MC2车”进行升靴操作:此时MC1车开关仍旧在“升弓保持”位置, 假定MC2车开关初始状态在“OFF”位置, 投入主控钥匙, 受电弓降下, 将MC2车开关从“OFF”位置, 旋转至“升靴”位置, 保持开关在“升靴”位置维持1s以上时间 (“升靴”位置为自复位, 不能松手) , 1s后松手开关将自复位到“升靴保持”位置。可拔出钥匙, 将“升靴保持”进一步锁定。集电靴正常升起可以动车。

五、误操作风险分析

1.在MC1车进行“升弓”操作后, 换端到MC2车进行升弓操作时 (假设MC2车开关初始位置在“OFF”位) , 如果由于误操作, 首先投入MC2车主控钥匙, 则车辆将降弓, 如果继续操作MC2车开关, 则车辆将依据MC2车开关所在位置状态, 决定弓靴升降的状态。无论对MC2开关进行何种误操作都可保证不会发生“同时升弓和升靴的现象”。

2.在MC1车进行“升弓”操作后, 换端到MC2车进行升靴操作时 (假设MC2车开关初始位置在“OFF”位) , 如果由于误操作, 首先将MC2车开关旋转至“升靴”位置, 1s后松手开关自复位到“升靴保持”位置, 再投入主控钥匙, 则车辆会降弓, 但是不会升靴 (因为升弓脉冲阀没有得到升弓脉冲) 。

因此, MC1车如果是首先升弓的换端情况, 则换端时无论何种误操作情况, 都保证不会发生“同时升弓和升靴的现象”。

3.当在MC1车进行升靴操作后, 换端MC2车进行升靴操作 (假设MC2车开关初始位置在“OFF”位) , 如果由于误操作, 首先投入MC2车主控钥匙, 车辆仍旧保持升靴。如果继续操作MC2车开关从“OFF”位到“收靴”位置 (保持1S以上) , 则将收靴, 造成正线运行换端时车辆失去高压电。

4.当在MC1车进行升靴操作后, 换端MC2车进行升靴操作 (假设MC2车开关初始位置在“OFF”位) , 如果由于误操作先投入主控, 然后再将MC2车的开关从“OFF”位到“升弓保持”位, 则受电弓开始升起, 会出现“同时升弓升靴”。但是如果将MC2车开关继续从“升弓保持”位到“升弓”位, 并在“升弓”位置维持1s以上时间, 集电靴就会收靴。

5.当在MC1车进行升靴操作后, 换端MC2车进行升靴操作 (假设MC2车开关初始位置在“OFF”位) , 如果由于误操作, 先将MC2车开关从“OFF”位到直接旋转并停留到“升弓保持”位置, 再投入主控, 则会出现“同时升弓升靴”。但是在4、5两种情况下, 受电弓升起后, 集电靴高压供电控制电路中的降弓到位继电器常闭触点PDR由于受电弓升起而断开, 从而切断经由Pancgs1触点供电的集电靴回路供电高压, 同时列车TMS显示器将出现受电弓升起的显示画面, 因此并不会对车辆本身和运行造成严重影响。

六、结论

蓄电池供电的高压脉冲电源的研制篇7

研究紧凑型脉冲功率源,比如紧凑型Marx发生器、爆磁压缩发生器等等,无论在军事还是民用领域都有较重大的意义[1]。而紧凑型高压脉冲电源的研制则是紧凑型脉冲功率电源的前提条件,脱离地面的紧凑型脉冲功率源则进一步扩大了紧凑型脉冲功率源的使用环境,在野外等无大功率常规电源(比如市电)供应的场合具有特别的意义。

本文研究的高压脉冲电源系统采用蓄电池供电,完全脱离地面能源,实现了计算机远程操作,并具有一定的控制和测量功能。能够用于驱动爆磁压缩发生器,驱动由脉冲变压器、脉冲形成线和二极管构成的强流电子束加速器等脉冲功率装置。

1 高压脉冲电源系统原理

本高压脉冲电源系统原理框图如图1所示。蓄电池作为种子能源向系统提供24V直流,经高压逆变模块升压,输出直流高压,对储能电容器充电。高压逆变采用商业模块DW-P103-20F完成,其输出额定电压10kV,额定电流20mA。该高压逆变模块由0～5V模拟电压信号控制,模块输出与控制信号成线性关系的0～10kV的直流高压。通过调节控制信号完成对充电过程的控制。当脉冲电容器充电到设定高压后,触发放电开关导通,脉冲电容器向负载放电,产生高压脉冲。

2 逐级台阶升压充电

高压脉冲电源充电回路如图2所示。回路方程如下:

$i R + \frac{\int \begin{matrix} i d t \end{matrix}}{C} = V (1)$

如图3所示,将充电过程分成n个阶段,每个阶段高压电源输出电压比前一个阶段增加ΔV,则第n个阶段高压电源输出电压

高压逆变模块输出电压V与电容器两端电压Vc之差,即电阻两端电压VR,每个阶段开始时VR=ΔVmax,结束时VR=ΔVmin,设

$\begin{array}{l} Δ V_{\min} = β (Δ V_{\max}) (3) \\ (0 < β < 1) \end{array}$

在第n个阶段结束时,高压逆变模块输出电压增加ΔV,开始第n+1个阶段,电容器两端电压不能突变,所以

$Δ V_{\max} = Δ V_{\min} + Δ V = β (Δ V_{\max}) + Δ V (4)$

整个充电过程开始时,电容器两端电压为0,则 V1=ΔVmax,以后各阶段高压逆变模块输出电压

$V_{n} = (n + \frac{β}{1 - β}) Δ V (5)$

由计算得回路中的电流

电容器两端电压为

$\begin{array}{l} V_{c n} = \frac{\int_{0}^{t} i d t}{C} = [n - \frac{e^{- (t - Τ_{n - 1}) / R C} - β}{1 - β}] Δ V (7) \\ (Τ_{n - 1} \leq t < Τ_{n}) \\ Τ_{n} - Τ_{n - 1} = Δ Τ = R C l n \frac{1}{β} \end{array}$

所以充电时间为

$Τ = n Δ Τ = n R C l n \frac{1}{β} (8)$

电阻中消耗的能量

$\begin{array}{l} W_{R} = \int_{0}^{Τ} R i^{2} d t = n \int_{Τ_{n - 1}}^{Τ_{n}} R i^{2} d t \\ = \frac{1}{2} n C (Δ V)^{2} \frac{1 + β}{1 - β} (9) \end{array}$

电容器中储能

$W_{c} = \frac{1}{2} C V_{c}^{2} = \frac{1}{2} C n^{2} (Δ V)^{2} (10)$

充电效率

由以上分析,逐级台阶升压方式充电,电流在某固定值附近振荡,电容器两端电压呈一定线性上升,当 $\frac{1 - β}{1 + β} n ≫ 1$ 时,充电效率接近100%。

3 充电控制

本高压脉冲电源控制系统框图如图4所示,整个控制系统主要分两部分,一部分以计算机作为控制平台即上位机,另一部分是以单片机AT89C52及外围电路构成的现场控制单元即下位机,两部分通过无线数传电台进行通信[2]。由12位高精度D/A转换器MAX539构成的高压逆变模块控制信号产生电路原理图以及由12位高精度A/D转换器TLC2543构成的多通道信号采样电路原理图[3]如图5所示。信号采样电路对储能电容器两端电压和充电电流测量信号等进行采样。

充电过程中,控制系统实时采集电容器两端电压信号,当高压逆变输出电压与电容器两端电压之差 $V - V_{c} \leq \frac{β}{1 - β} Δ V$ 时,控制信号上升一定幅度,使高压逆变输出增加。同时,控制单元将采集数据及产生的控制信号等信息发送至计算机。

4 系统可靠性设计[4]4]

由于需要将电容器充电到数千伏高压,现场控制单元工作环境恶劣,为确保整个系统准确、可靠地工作,采取了以下抗干扰措施。

4.1 高低压回路隔离

为减小储能电容器向负载放电时对高压逆变模块的冲击,在放电开关导通之前,采用多功能开关来断开高压逆变模块与储能电容器之间的连接。另外,在储能电容器放电之前,控制继电器断开电容器两端电压和充电电流测量信号与下位机之间的连接,隔离高低压回路。

4.2 光电隔离

采用光耦对可能传播干扰的信号进行光电隔离。对部分数字信号采用高速光耦6N137组成的隔离电路进行隔离,比如对IGBT和继电器驱动电路进行光电隔离。

对高压逆变模块的控制信号及电流传感器和电容器两端电压测量信号,采用线性光耦HCNR200组成的线性隔离电路进行隔离[5]。

4.3 电源和接地

现场控制部分采取浮地-屏蔽方式,即使控制电路地线与大地之间的连接断开,避免主回路充放电引起地电位的变化影响控制系统,而金属外壳屏蔽,有效地减少空间电磁辐射对控制系统干扰;控制系统与主回路供电电源通过宽电压输入隔离稳压输出DC-DC电源模块进行隔离;对光耦隔离开的中心电路与外围接口电路,采取分立电源供电、单独接地的方式,形成单独回路,避免相互干扰。

4.4 其它措施

除上述措施外,本文还采取了其它抗干扰措施,比如,高压逆变模块与蓄电池之间的连接也通过一组继电器控制,在高压逆变模块停止工作后,断开电源,避免放电冲击通过电源耦合到控制系统;继电器的电感值较大,瞬时的开关将会在电感两端产生高压,这也是干扰来源,因此在继电器两端并联保护二极管,提供放电回路等等[6,7]。

5 实验结果及分析

取i0=12mA,V0=2kV,n=200,β=0.9,计算得限流电阻

$R = \frac{Δ V_{\max}}{i_{0}} = \frac{V_{0}}{n (1 - β) i_{0}} \approx 8.33 k Ω$

充电效率

$η_{c} = \frac{\frac{1}{2} n^{2}}{\frac{1}{2} n^{2} + \frac{1 + β}{2 (1 - β)} n} \approx 91.3 %$

充电时间

$Τ_{c} = n R C l n \frac{1}{β} \approx 39 s$

根据理论分析确定的充电回路参数如表1。

充电过程如前面介绍,计算机操作软件每0.5 s取一次下位机对电容器两端电压和充电电流测量信号的采样结果,将电容器两端电压和充电电流绘成实时变化的曲线,如图6所示。

从图6中看出,充电电流经过一个上升阶段后,保持为一个恒定值,大约为11mA;而电容器两端电压也相应地经过一个相对缓慢的上升阶段后,基本上随时间成线性上升,没有观察到如图3所示的锯齿型的电流变化曲线和阶段上升的电容器两端电压变化曲线。这是因为将充电过程分成了200个阶段,每个阶段需要的时间根据计算应为175ms,电容器两端的电压变化为10V,充电电流的变化是从每个阶段开始时刻的12mA变化到该阶段结束时的10.8mA。也就是说,每个阶段电容器两端电压和充电电流的变化都比较小,且每个阶段持续的时间比较短,而图6是计算机软件每0.5s取一个采样值绘制而成的。因此,这样描绘出的实时变化曲线不能表达出电容器两端电压和充电电流的每个阶段内的变化过程,只能表示它们的一定时间内的变化趋势。由图中我们还可以看出充电时间为45s左右,比计算结果要稍长。经分析,一方面是因为充电的开始阶段,充电电流有个一上升过程,与计算的情况有差别,另一方面是因为电容器存在固有的漏电现象,以及实际充电回路存在分布参数等因素造成。

6 结语

本文研制的高压脉冲电源系统采用蓄电池供电,能满足实验室及野外作业需要。采用近似恒流的逐级台阶升压充电方式对电容器充电,充电效率高。控制系统以计算机遥控操作,实现了控制与测量的自动化,确保操作人员的安全。实验表明,整个系统工作稳定、高效。

摘要：为满足野外实验需要,本文研制了蓄电池供电的高压脉冲电源系统。通过对逐级台阶升压充电方式的理论分析,得到了储能电容器两端电压和充电电流的变化规律及充电效率与充电参数的关系。在理论分析的基础上,设计了基于计算机和单片机的自动化控制系统。为确保系统工作可靠,采取了高低压回路隔离、光电隔离、浮地及金属壳屏蔽等措施,提高系统的抗干扰能力。实验结果表明,实现了对电容器近似恒流的高效充电,控制系统工作稳定。目前该充电系统已应用于强流电子束加速器和爆磁压缩发生器研究中,作为初始能源,为相应的设备提供高压脉冲大电流,取得了良好的应用效果。

关键词：蓄电池,野外实验,高压脉冲电源,电容器,充电

参考文献

[1]许建军,廖成,肖开奇(Xu Jianju,Liao Cheng,XiaoKaiqi).基于传输线充电技术的高功率电磁脉冲源(High power electromagnetic pulse source based ontransmission line charging technology)[J].电工电能新技术(Adv.Tech.of Elec.Eng.&Energy),2007,26(2):73-75.

[2]田青,戴文峰,李洪涛,等(Tian Qing,Dai Wenfeng,LiHongtao,et al.).高功率脉冲能源装置监控系统的研制(Design of control and monitoring system for a high pulsedpower device)[J].高电压技术(High Voltage Eng.),2006,32(4):68-70.

[3]袁捷,韩波,李平(Yuan Jie,Han Bo,Li Ping).基于89C52的气压高度计系统的设计和应用(Design andapplication of an altimeter system based on 89C52)[J].机电工程(Mechanical&Elec.Eng.Mag.),2005,22(10):30-34.

[4]章勇高,高彦丽,张凯(Zhang Yonggao,Gao Yanli,ZhangKai).抑制共模电磁干扰的并联有源补偿电路设计(Ascheme of reducing common mode EMI based on push-pullcompensating circuit)[J].电工电能新技术(Adv.Tech.ofElec.Eng.&Energy),2008,27(4):18-21.

[5]谭颖琦,范大鹏,陶溢(Tan Yingqi,Fan Dapeng,Tao Yi).基于线性光耦HCNR200的DSP采集电路设计与实现(Design and implementation of DSP acquisition circuit based onlinear optocoupler HCNR200)[J].电测与仪表(E1ec.Measurement&Instrumentation),2006,43(486):46-48.

[6]张志刚,林福昌,王少荣,等(Zhang Zhigang,Lin Fuchang,Wang Shaorong,et al.).强激光脉冲电源远控装置的电磁兼容设计(Electromagnetic compatibility design of remotecontrol device for a pulsed supply of high power laser)[J].高电压技术(High Voltage Eng.),2007,33(3):132-135.

高压直流供电系统研究篇8

1 HVDC与UPS两种供电系统的比较

(1) 技术成熟度:目前大多数通信大楼高压配电机房内均配置有电力操作直流电源系统 (市电中压柜10KV配电保护和断路器合闸操作在使用的直流电源系统) , 其标称电压为直流220V, 即一种HVDC供电系统。这种高频开关电源系统与现有-48V通信电源系统结构基本相同, 并在国家电力行业已广泛使用十多年, 是现有的一种产品技术很成熟且完全国产化的高压直流供电系统。

(2) 系统结构复杂性:HVDC供电系统也是种模块化设计的直流供电系统, 并直接使用蓄电池作为后备电源。在HVDC供电系统中, 交流电源只经过一次整流变换, 就到达了负载侧的直流变换器。而UPS交流供电系统中, 交流电源则要经过整流、逆变、静态开关、整流等四次变换, 才能到达负载侧的直流变换器。相比之下, HVDC供电方式结构简单得多。

(3) 安全可靠性:由于UPS系统较HVDC系统的结构复杂得多且有很多单点故障 (如逆变器、并机板、静态开关、输出开关等) , 任一个单点故障都可能导致供电系统的瘫痪, 这些使得UPS系统较HVDC系统的安全系数要低得多。

(4) 扩容及维护性:因为UPS扩容涉及到电源的频率、电压、相序、相位、波形等问题, 每一次UPS在线扩容或改造都是一次巨大的风险操作, 甚至还有可能因为UPS制造商的产品更新换代而造成无法扩容的情况。相比之下, HVDC等直流供电系统扩容时由于只关注电压一个参数, 其扩容及维护都简单得多。

(5) 效率及节能:由于传统UPS系统能源经过多次转换造成系统效率较低, 同时会产生大量谐波, 对UPS系统和电网都存在污染和危害。而HVDC系统省掉了UPS的逆变部分, 系统产生谐波含量较小, 各部分的效率和整体效率都相比传统UPS系统都有较大提高。

以下为高压直流系统和传统UPS系统中各部分理论效率情况图:

由上面两图可知HVDC主机比UPS主机效率提高了6~7% (满载情况下比较, 低负载率时更高) , UPS系统的各级滤波器及隔离变压器损耗也较HVDC系统高出3~5%, 所以HVDC系统与UPS单机系统结构相比整体效率提高10~12%。若UPS系统采用冗余并机结构时, HVDC系统整体效率提高值可达到18~20%以上。

(6) 工程投资:HVDC系统采用成熟的模块化配置方式, 可以随着设备容量的增加, 通过扩容模块来实现边投资边成长, 其投资方式灵活。而UPS虽然能够实现并机扩容 (亦有模块化配置方式的UPS, 但在现网中很少使用) , 但往往需要带电操作, 实施难度较大, 目前UPS系统建设一般采取一次性建成满足远期需要的方式, 这就造成工程建设一次性投资大而且当年投资效益很低的问题。

2 HVDC系统在通信行业的应用可行性

众所周知, 现在通信行业绝大多数IT设备采用交流供电, 然后经过设备自身的整流变换为12V、5V和3.3V等直流电压为本身的电路供电, 也就是不管输入的是交流还是直流, 最后都要转换为自身电路板使用的低压直流供电。按照服务器电源工作原理简图, 一般服务器的电源输入电压要求为198V~242V (即220 V±10%) 时, 理论上, U0=0.9√2Ui, 故U0值的范围是252V~308V。当采用直流电压直接输入AB时, 由于电压不变相, 整流管2、4长期导通。这样电压从AB端直接传到CD端。若不考虑整流管的自身损耗, 则Ui≈Uo。实际考虑电池的浮充电压13.5V (单只为12V时) , 标称240V的高压直流系统可保证电源能长期工作的要求。同时标称240V的高压直流系统最高电压约为20只×14.1V=282V, 远小于现在IT设备的所能够承受的耐压值。另外采用高压直流供电时, 通过整流二极管的电流为平滑电流, 当整流二极管通过的平均电流一定时, 电流脉动成分越大其发热量也大, 所以采用高压直流供电的整流器件不会比交流供电时的发热量更大, 其整流部分的故障率也就不会提高。

在应用实例方面, 中国移动通信集团苏州分公司从2008年11月起对高压直流设备安装后, 进行了小范围的拷机实验, 经过实际的试用与不断改进后, 现已将部分业务设备使用高压直流电源, 设备使用期间运行良好。

以上分析和应用实例均说明HVDC系统代替UPS系统在通信行业是可行的。

3 HVDC系统组成及技术指标

通信用240V直流电源系统一般由交流配电部分、高频开关整流模块、直流配电部分和监控单元组成。

3.1 通信用240V直流电源系统主要技术指标

(1) 系统效率应满足下表的要求。

(2) 系统标称电压。

系统标称电压为240V。设备运行时, 浮充、均充电压由蓄电池技术参数确定, 可在一定范围内调整。

系统输出电压可调范围216V~312V。系统在其输出可调范围内, 能输出额定电流。

系统的直流输出电压值在其可调范围内能手动或自动连续可调。系统在稳压工作的基础上, 能与蓄电池并联以浮充工作方式或均充工作方式向通信设备供电。

3.2 蓄电池配置

(1) 单组电池个数如下表。

(2) 蓄电池选择:宜选用铅酸蓄电池。

(3) 蓄电池单体电压和组数确定:根据系统容量大小, 蓄电池单体电压可选2V、6V、12V, 每个系统蓄电池组数至少2组, 最多不宜超过4组。

3.3 整流模块配置

(1) 整流模块选择:单体模块功率应根据系统设计容量大小合理选择, 模块数量不宜多于20个。

(2) 整流模块数量配置按负载电流加上0.1C10的充电电流计算, 采用N十1冗余配置, 其中N个主用, N≤10个时, 1个备用;N﹥10个时, 每10个备用一个。

(3) 高频开关电源系统宜具备模块休眠功能。

3.4 系统采用悬浮方式供电

(1) 系统交流输入应与直流输出电气隔离。

(2) 系统输出应与地、机架、外壳电气隔离。

(3) 使用时, 正、负极均不得接地。

(4) 系统应有明显标识标明该系统输出不能接地。

3.5 绝缘监察保护

系统配置绝缘监察装置, 检测正、负母线对地绝缘, 并具备与监控单元通信功能。

当直流系统发生接地故障或绝缘水平下降到设定值时, 满足以下要求:

(1) 绝缘监察装置应能显示接地极性;

(2) 绝缘监察装置应能发出告警。

3.6 系统可靠性 (MTBF)

系统可靠性MTBF≥5×104。

(可通过整流模块并联冗余方式来提高系统可靠性, 即 (n十k) 方式。n为能满足通信局站供电的整流模块数, k为增加的整流模块冗余数且不小于1。)

4 结语

由于通信用240V高压直流系统制造技术及供电体制还处在摸索阶段, 为了安全起见, 在采用HVDC系统替代原有UPS系统时, 开通前需先做全面测试, 只有通过测试的设备才能够放心使用。

在系统设计方面, 考虑到模块制造技术和维护难度等问题, 通信用240V高压直流系统容量也不宜做得太大, 一般不超过600A (相当于-48V系统容量3000A) 。

在系统改造方面, 建议可先对运行6年以上且运行不稳定或现有UPS系统需要进行扩容才能满足负载的需求时, 考虑采用HVDC系统替代原有UPS系统改造方式, 这样对于改造资金的合理应用并提高设备运行的安全可靠性有较好的帮助。

这几年高压直流供电的研究是业界的热点, 大家对高压直流供电的可行性、优越性进行了非常充分的探讨。对于如何建设及维护这套供电系统, 使这套供电体制快速成熟地应用起来, 从而切实提高IT服务器类设备的供电可靠性, 还需要我们众多的电源工作者付出更多的努力。

参考文献

[1]中国通信标准化协会.通信用240V直流供电系统技术要求

[2]高世琦.通信机房采用高压直流设备供电探讨

油田高压供电线路管理探讨篇9

1 科学制订线路检修计划, 严格控制计划停电, 努力提高线路检修维护侧重点

(1) “两拢、两重”:拢出近三年电网各类事故原因, 重点治理;拢出近三年跳闸频繁线路, 重点检修。“两确定, 两不检”:根据线路事故特点确定检修线路和重点检修部位, 根据电网检修维护人员确定具体检修工作量;当年验收新线路不检修, 障碍及故障次数低于电网三年平均数的线路不检修。编制线路检修计划时, 将影响线路健康状况各类因素以年为单位分别形成一固定集合, 经过几次取交集后形成的集合内线路作为稳定的计划检修线路, 此法的施行有一定的实用性和科学性。具体步骤如下:

步骤一:统计近三年的单条线路跳闸次数, 以年为单位确定单条线路跳闸先后顺序, 形成一个集合。将近三年的线路跳闸次数排名先后顺序作为三个集合取交集, 从中筛选的线路作为参检线路备选参数一。

步骤二:统计单条线路油井产量情况, 以单条线路油井产量多少进行排名, 形成一个集合, 作为参检线路备选参数二。

步骤三:统计单条线路缺陷情况, 以单条线路缺陷多少进行排名, 形成一个集合, 作为参检线路备选参数三。

确定参检线路时, 将上述备选参数1-3再取交集, 交集中选出的线路作为稳定的参检线路, 筛选后剩余线路作为不稳定参检线路。如不能达到线路检修工作量时, 在各类筛选后剩余线路中, 取三年内单条线路跳闸平均次数和单条线路存在缺陷平均次数作为参检线路备选参数;大于 (或等于) 平均数的线路为参检线路的重要依据, 小于平均数的线路无极特殊情况不作为参检线路;调整过程中还可根据实际情况利用线路所带站库、油井产量情况进行权衡增减。

(2) 线路检修维护施行“三结合、五同步”。

在电网检修计划安排和中途计划调整上做到“三结合”:与各矿产量相结合, 随产量变化合理调整检修计划;与巡检结果相结合, 对计划检修的线路提前巡检, 掌握运行状况、工作量和缺陷情况, 做好设备和材料的准备工作;与故障线路相结合, 对故障高发的线路及时插入到检修计划中, 提前检修、消除隐患, 避免再次故障。

电网检修期间, 积极与油田管理部、采油矿做好沟通, 最大可能实现高压供电线路“五同步”:与低压配电检修同步;与测压同步;与清理偷盗电同步;变电所单元负荷不能合环、变电所单元间隔与电力集团35KV检修同步;部分电网改造与高压电网检修同步。

(3) 加强计划停电管理。为增强电力员工以电保油的意识, 达到缩短停电时间的效果。坚持检修停电优先原则:检修停电计划必须放在一切停电计划的首位, 这样可预防事故的发生, 使工作始终处于主动地位。严格控制电网检修以外的停电。停井数量一次超过30口、停电时间超过2小时的不轻易办理;计划停电时间不明确的不办理;工作负责人停电内容不清的不办理;安全措施不到位的不办理。减少停电次数的原则:属于同一条线路的不同类型的作业要尽可能安排在同一时间段内进行, 真正实现“一家停电、多家干活”的一条龙政策。减少停电时间的原则:为了尽可能的减少停电时间, 在进行具体的停电工作之前, 要做好停电前的一切准备工作, 能在停电前完成的工作, 决不推迟到停电时间中去;在工作过程中, 要严格控制工作节奏, 在保证人员安全及施工质量的前提下, 确保最佳工程进度。

2 电网隐患提前预防

针对八厂地理位置及周边治安环境问题, 使基本建设中电力系统部分存在一些有别于其它采油厂的特点, 致使电网运行稳定性相对较差, 为从源头上解决问题, 达到以电保油的目的, 使八厂电力系统能安全平稳可靠的供电, 电网隐患提前预防事项如下:

靠近村屯附近500米油井变压器, 为防止村屯窃电现象发生, 将低压埋地电缆进行架空。

产能或老改的线路改以往P-1 5 T (P-10T) 绝缘子为PSG-15T/300型柱式绝缘子, 提高线路绝缘水平。

新建线路中各分支线路起点安装短路故障寻址仪, 便于故障查找。

新建线路建议采用环网供电, 提高线路供电可靠性。

线路与农网交叉跨越处使用绝缘热塑保护套;变压器、真空开关间中相使用绝缘导线 (硬塑) , 增大线路间安全距离。

新建线路采用钢芯铝绞线, 增强线路抗拉强度。

改线路上铜铝过渡设备线夹为纯铝质设备线夹, 从源头上避免温差骤变时引起的断裂。

(8) 线路转角杆、T阶杆处加装防鸟刺, 驱鸟器, 防止鸟类筑巢;同时在中相采用超长绝缘子, 增大相间距离, 达到防止鸟害的目的。

(9) 结合大庆油田设计院通用图集, 融合通电-7010和通电—25600, 将真空断路器杆开档由现有的1.6米改为2.5米宽, 其它标准继续执行通电-7010, 增大检修维护人员施工的安全距离;将通电-16189图集中刀闸操作机构拉杆由6分管改为1寸管, 避免拉杆出现弯曲现象。

同时, 在各区块方案论证、初步设计前期结合及施工前期图纸交底、会审的过程中发挥积极主动性, 充分考虑电网实际运行状况, 提出切实可行的合理化建议, 从源头上减少电网事故的发生。

3细化线路验收

在验收环节上严肃“一单”, 严把“两关”。“一单”是严肃执行高低压电网验收会签单;“两关”, 一是严把绝缘设备现场试验关, 二是严把施工质量现场验收关。以往线路验收采用抽查方式进行, 存在诸多问题, 不利于发现线路缺陷, 应全线逐基登杆检查, 严把施工质量现场验收关, 确保并网送电线路不留先天隐患。具体细节如下:

(1) 线路上所有电器设备及元件的试验报告, 如变压器、避雷器、跌落式熔断器、真空开关、绝缘子等经过长途运输后必须进行现场耐压试验, 试验前基建部门必须通知相关管理部门、使用单位进行现场监督, 现场掌握试验数据。

(2) 每基电杆都必须验收。电杆埋深必须符合设计规范, 杆头必须封堵;电杆无横纵向裂纹, 电杆本身无任何外伤;杜绝电杆凿眼穿镀锌钢绞线现象, 特殊杆型卡盘安装必须到位, 每基电杆回填土必须夯实, 土台达到30公分以上。

(3) 每个绝缘子都必须认真检查。每处螺丝紧固处必查, 线路元器件紧固处必须有垫片和弹簧垫片, 柱式绝缘子下应有销子, 无销子时必须使用铁丝在下部加绑, 绝缘子绑线必须执行446绑法。

(4) 每处线路金具必查, 铁金具焊缝要严密, 焊肉要饱满, 焊接要牢固;接地角钢、扁钢镀锌层覆盖完整, 表面无锈斑, 焊接处进行防腐;撑杆抱箍角度必须适合, 撑杆必须与主杆接触。

(5) 导线无断股、扭绞和死弯, 与绝缘子固定可靠, 金具规格应与导线规格适配;线路驰度符合设计要求;导线与金具结合处应缠铝包带两层, 包扎长度不小于20公分。初级阶段, 原油油田的开采难度系数增加, 随着我国的社会的发展和人们的生活对石油资源的需求量不断的升高, 我国加大了对国外原油的进口额, 我国的对国外原油的依赖度不断的加大, 这对我国的是石油能源安全带来严重的威胁, 而我国在对进口原油的运输过程中, 运费不断的提高, 在接卸的过程中, 耗损量不断的升高, 这些是造成了我国原油进口的高成本的主要原因, 因此降低我国进口原油的成本就要对原油的运输、接卸、储存中的耗损做到有效的控制, 提高我国进口原油的接卸控制水平。

2 我国进口原油的现状分析

2.1 我国进口原油运输的主要方式

我国到目前为止主要的石油运输的方式有海运和铁路运输以及管道运输, 这三种运输方式的选择主要是根据运送的地理位置和路程决定的, 对于国际间的大型的石油贸易而言, 进口原油的主要运输方式是:轮船运输和管道运输, 铁路运输作为补充存在。因此在国际间的原油贸易基本上都是以国家为交易双方进行的, 各国之间的距离较近的采用管道运输, 距离比较远的, 隔着海洋的国与国之间一般采用的是轮船运输。石油产地和消费的分布情况决定了我国石油进口的运输方式依然是海运为主, 从国家安全的角度来看, 我国的大型的邮轮舰队的规模都在能够保证承运50%以上的进口原油。

3 针对我过进口原油接卸过程中出现的损耗现象的合理措施

3.1 对原油的抽样调查

3.2 防止原油的倒流

在对进口原油进行完邮轮卸船的工作之后, 油库的工作组人员要和码头的调度人员进行沟通和协调, 码头的调度在接收到信息的第一时间内要立刻关闭输油臂的根部阀门, 而油库的工作人员在接到信息后要第一时间内关闭储油罐的观前阀门, 从而避免因为管线的“虹吸”作用, 导致原油的倒流现象。

3.3 对管道内的原油储存量的重视

在我国目前所使用的油轮上一般是有三条主管线, 在原油满载的情况下, 大约会有340立方米左右;此外油舱内部还有很多的管道组成, 这些管道的容积比较小。在进口原油完成对邮轮的接卸过程后, 油库的共组人员和商检人员要通过手敲的形式打击管线的表面来倾听管道的声音, 或是通过对三条货油的管线压力表的是否归零进行查看, 主要的目的就是为了检查, 在原油管道的内部是否还存在原油。

4 总结

本文主要从我国进口原油的运输方式, 运输现状和原油在接卸过程中的耗损情况以及针对原油在运输、接卸、储蓄中的耗损情况采取主要策略进行的分析, 可以看出, 尽管在我国的原油的接卸过程中存在严重的耗损现象, 并且加大了我国原油运输的成本, 因此, 我国在进口原油的运输中要合理的采用检测和新技术减少运输的费用和耗损的数量, 切实的降低我国进口原油的成本, 更重要的是, 努力的研制新技术新工艺加大我国石油资源的开采, 实现我国石油能源的自给

(6) 杆上隔离开关分、合操动灵活, 操动机构机械锁定可靠, 分合时三相同期性好, 分闸后, 刀片与静触头间空气间隙距离不小于200MM。

(7) 变压器安装应附件齐全, 油浸变压器油位正常, 无渗油现象;100KVA及以上变压器接地电阻不得大于4欧姆, 100KVA以下变压器、柱上开关、隔离开关、电缆终端头处接地电阻不得大于10欧姆。

(9) 涉及10KV或6KV线路线路交叉跨越时, 交叉档两端钢筋混凝土电杆的上下方线路的四基电杆均应接地, 接地电阻不应大于20欧姆。

(10) 6KV (10KV) 线路跨越交通要道时, 线路最低点与路的垂直距离不得低于7米;6KV (10KV) 线路防护区域内以电杆为中心两侧5.5米内不应有树木。

(11) 隐蔽工程经甲方项目经理签字认可后, 管理部门及使用单位现场抽查30%以上。

4 结束语

提高线路管理水平, 是保证电网优质高效运行的一个重要方面, 在工作实践中, 我们还应继续探索更加科学合理, 适合油田电网管理的方式、方法, 进一步提高电网管理水平, 为油田持续增储上产提供坚强有力的电力保证。

参考文献

[1]大庆油田设计院通用图集:通电-7010, 通电-16189, 通电-25600, 通电-19435, 通电-10434

本文来自 360文秘网(www.360wenmi.com)，转载请保留网址和出处

【高压电源供电方式】相关文章：

办理高压供电增容流程06-17