电源设备容量

电源设备容量（精选十篇）

电源设备容量 篇1

1 一体化电源设备及其功能

1.1 一体化电源设备的含义

一体化电源设备,是将直流电源、电力用交流不间断电源(UPS)、电力用逆变电源(INV)和通信用直流变换电源(DC/DC)等电源装置组合为一体,共享直流电源的蓄电池组,并统一实施监控的成套电源设备。

一体化电源设备的输入电源包括交流电源和直流电源两种。一体化电源设备的输出负荷一般包括直流负荷、交流不间断电源供电的设备负荷、电力用逆变电源供电的设备负荷、通信用直流变换电源供电的设备负荷。

1.2 一体化电源设备的功能

一体化电源设备具有一套公用的蓄电池组,它能同时为一体化电源设备的全部输出负荷提供电源,满足全部负荷容量和供电时间的要求。在正常运行方式下,该电源设备由交流电源供电,蓄电池处于浮充备用状态;当交流电源故障停电时,蓄电池为全部负荷提供电源。所以,一体化电源设备的备用电源至关重要,应保证其在全部工作过程中,不能须臾停电。

1.3 一体化电源设备的基本参数

1) 供电容量:包括交流供电容量和直流供电容量(供电持续时间)。

2) 供电电压:包括交流供电电压和直流供电电压。

3) 供电输入电流:包括交流供电输入电流和直流供电输入电流。

4) 供电负荷:包括负荷名称和负荷容量,供电负荷输出电压和额定电流。

5) 直流电源端子至负荷出口端子的电压降。

2 一体化电源设备的应用

2.1 应用的基本原则

1) 一体化电源设备是共用备用电源的综合性电源装置,所以其电源单元和负荷单元的电气性能、机械性能以及输入、输出和中间接口应符合国家标准的要求。

2) 接入一体化电源设备的负荷类别、容量范围、电压等级以及负荷特性应满足一体化电源设备的规定。

3) 接入一体化电源设备的输入电源和输出负荷导体型式、导体截面和中间连接导体截面应符合一体化电源设备规定的要求,应满足正常运行和事故情况下备用电源导体允许压降的规定。

4) 一体化电源设备的运行维护和试验应符合一体化电源设备的规定。

2.2 应用的基本条件

1) 应用一体化电源设备应有利于电源安全可靠性的提高,有利于自动化、智能化水平的提高,有利于运行维护水平的提高。

2) 一体化电源设备涉及应急电源的范畴,所以其应用实施应经过各参与专业充分的协商和进行安全性的科学论证,并由建设、设计、维护方共同组织,有制造、设备供货方参加制定相应的实施规范。

3) 电源系统和各负荷单元应具备完善、可靠、有选择性的保护装置,任何单元局部故障不得影响和危及整个电源系统正常工作。

4) 一般情况下电力系统中的控制、应急等电气负荷是一体化电源设备的基本负荷,当非电气负荷较小、占基本负荷的比例较低、且供电时间无特殊要求时,可采用一体化电源设备。现阶段,110 kV及以下的小型变电站,由于通信负荷小,可采用一体化电源设备。对于110 kV的重要变电站、220 kV及以上的大中型变电站和火力发电厂,由于通信、热工等非电力负荷较大,不宜采用一体化电源设备。

3 对一体化电源设备备用电源的要求

一体化电源设备的核心问题是其备用电源的特性、容量及其供电持续时间。对备用电源的要求是放电平稳、持续时间长、使用寿命长、正常运行免维护或少维护。多年来电力系统中一般采用铅酸蓄电池,目前普遍采用的是阀控密封式铅酸蓄电池。

下面以220 kV及以下的变电工程为例进行讨论。

3.1 电气负荷及对其供电时间的要求

电力工程中电气负荷包括保护、控制,事故照明,不间断电源,DC/DC变换等,这都与变电工程的容量、规模有关。

35～220 kV变电站电气负荷统计见表1。对于有人值班变电站,电气负荷要求备用电源供电持续时间为1 h,对于无人值班变电站,则要求为2 h。

3.2 通信负荷及其对供电时间的要求

电力工程中通信负荷包括系统通信负荷和站内通信负荷,主要有光传入设备,调度数据网、综合数据网、通信终端以及机房环境动力监控系统等负荷。通信负荷与通信网络和设备的容量、规模有关。

35～220 kV变电站通信负荷统计见表2。对于有人值班变电站,通信负荷要求备用电源供电持续时间为1 h,对于无人值班变电站则要求为2 h。

3.3 有关标准规定的供电持续时间

根据电力行业标准DL/T 5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》、DL/T 5391—2007《电力系统通信设计技术规定》和DL/T 5225—2005《220 kV～500 kV变电所通信设计技术规定》的规定,直流系统交流电源故障,蓄电池单独供电的持续时间各自规定如表3所示。其中标准DL/T 5225—2004原规定:无人值班站的蓄电池单独供电持续时间不少于8～12 h,与标准DL/T5391—2007的规定1～3 h相悖,本文统一取值为1～3 h。

由表3可以看出,当电气专业与通信专业各自按照自身要求独立装设蓄电池直流系统时,各自相关的标准规定其蓄电池单独供电的持续时间各不相同,且有较大差异。当变电站内设置一套综合的直流电源,即采用本文所述的一体化电源设备时,只能采用一组共用的蓄电池组,其单独供电的持续时间可根据下列原则选择。

1) 当变电站规模较大,且在系统中具有重要地位、距电源距离较近时,可按变电站类型要求,选择1 h或2 h作为交流电源故障时,蓄电池单独供电的持续时间。

2) 当变电站地位重要(内设通信站),且变电站距电源距离较远,采用1 h或2 h蓄电池独立供电的持续时间不能满足要求时,可按站内通信电源的要求选3 h及以上持续时间。

根据电力系统多年来大量的事故调查,系统内变电站事故断电的持续时间最长不超过0.5 h,所以一般情况下变电站因事故失去交流电源后,蓄电池单独供电的持续时间取1 h或2 h是可行的,也是合理的。

3.4 一体化电源设备的蓄电池容量计算

根据变电站一体化电源设备的负荷统计和蓄电池单独供电持续时间(1 h和2 h),计算一体化电源设备的蓄电池容量,并以此论述一体化电源设备的合理性。对于设置专用通信直流电源的变电站,蓄电池单独供电的持续时间按3 h计算。计算假定条件如下。

1) 有人值班站设事故照明自投装置。交流事故后,事故照明自动投入。

2) 无人值班站不设事故照明自投装置。交流事故后,0.5 h或1 h后事故照明手动投入。

3) 不计事故发生瞬间的冲击负荷。

对35、110 kV和220 kV变电站按照有人值班站和无人值班站,对应1 h和2 h供电持续时间分别计算一体化电源设备的蓄电池容量。

35、110 kV和220 kV变电站一体化电源设备的直流负荷统计如表4所示。其中Ii为蓄电池各放电阶段电流值(i=0,1,2,3),Ci为蓄电池各放电阶段的容量值(i=1,2),C∑为蓄电池各放电阶段的容量累加值。

根据上述负荷统计计算结果,查表得出对应条件下,阀控密封铅酸蓄电池的容量换算系数如表5所示,并由此计算得出各种情况下的蓄电池容量如表6所示。表6中蓄电池容量计算结果中的斜线上数据分别对应单只电池电压为1.83、1.85、1.87 V的计算值,斜线下数据为按产品标准系列选择的标称值。根据计算条件1得出的蓄电池容量计算结果,电气用蓄电池的放电时间取1 h。通信用蓄电池的放电时间取3 h。

由表6计算结果,计算选择35、110、220 kV变电站的一体化电源设备如表7所示。

由表7计算和配置可以看出。

1) 由于无人值班站比有人值班站蓄电池放电时间增加1 h,所以蓄电池容量提高近一级(100 A·h)以上。

2) 在通信电源负荷较小、备用电源供电时间同取2 h的条件下,采用一体化电源设备的容量与分散电源设备的容量接近相等。但当通信负荷较大时,蓄电池容量增加较多,给安装和维护带来不便,而且系统接线复杂,一体化电源的应用可能降低公共备用电源的安全可靠性。

3) 在规定范围内,终止放电电压的选取对蓄电池容量选择影响不显著。

4 结语

1) 一体化电源设备有利于简化电源设备配置,提高直流电源设备的利用率。但一体化电源设备服务于多个专业,其电源容量的选择、电源对各专业的适应性能和技术指标要求,需要统一规范。一体化电源设备的供货方应明确其容量范围、基本参数和接口条件并与现行各专业设计规程协调一致。

2) 在各专业协调一致的前提下,一体化电源设备可用于负荷性质相近的中小型变配电工程,对于大中型发电工程和变电工程,因其负荷类型较多,且可靠性要求很高,为方便专业管理,确保设备的可靠性,不宜设置一体化电源设备。在一些专业尚未协调完善、一体化电源设备的检验、维护、管理尚未形成一致意见时,不宜急于采用一体化电源设备。不同厂家的不同专业产品拼凑组合,没有统一的权威性技术支持的,不能算是一体化电源设备。

3) 一体化电源设备是供多个专业使用的公共电源设备,所以,该电源设备的职能分工、技术管理、正常维护界面及其应用环境条件应由各使用部门共同协商确定。

4) 根据相关专业的技术规定和电力系统安全可靠性程度,一体化的备用蓄电池电源单独持续供电时间宜取1～2 h。

参考文献

[1]王锐,陈延昌,许沛丰.变电站站用电源一体化方案的探讨[J].供用电,2008(6).

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T1074—2007电力用电直流和交流一体化不间断电源设备[S].北京:科文图书业信息技术有限公司,2007.

硬盘容量,硬盘最大容量 篇2

在购买硬盘之后，细心的人会发现，在操作系统当中硬盘的容量与官方标称的容量不符，都要少于标称容量，容量越大则这个差异越大。标称40GB的硬盘，在操作系统中显示只有38GB;80GB的硬盘只有75GB;而120GB的硬盘则只有114GB。这并不是厂商或经销商以次充好欺骗消费者，而是硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算方法有不同而造成的，不同的单位转换关系造成的，

众所周知，在计算机中是采用二进制，这样造成在操作系统中对容量的计算是以每1024为一进制的，每1024字节为1KB，每1024KB为1MB，每1024MB为1GB;而硬盘厂商在计算容量方面是以每1000为一进制的，每1000字节为1KB，每1000KB为1MB，每1000MB为1GB，这二者进制上的差异造成了硬盘容量“缩水”。以120GB的硬盘为例：

厂商容量计算方法：120GB=120,000MB=120，000，000KB=120，000，000，000字节

换算成操作系统计算方法：120，000，000，000字节/1024=117,187,500KB/1024=114，440.91796875MB=114GB

UPS电源蓄电池容量选择探讨 篇3

关键词：UPS电源 蓄电池容量 电池选配 研究 方法

中图分类号：TM91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0087-01

众所周知，蓄电池作为UPS的心脏，有着举足轻重的地位。根据相关统计，大约30%的UPS电源故障是由于蓄电池的损坏造成的。因此，蓄电池管理系统的好坏直接关系着UPS系统整体运行状况是否正常。

1 UPS电源运用

UPS电源是常用的后备电源，广泛的运用在企业、矿山、航天、政府、通讯、医院、学校、工业、国防、电力、交通、能源、消防、电站、铁路、公路、飞机、轮船、计算机存储、应急照明、网络服务等场所，能够及时在在市电断电后提供后备电力，是当今社会不可缺少的电源。现代设备最不愿意发生的事情就是突然停电，突然的停电会给生产和生活造成重大损失，特别是信息时代，数据的传送、备份必不可少，一旦停电损失不可估量，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。

UPS电源是是现代企业重要的供电后备电源，常规的日常管理主要是电源巡检，电参数测量，故障检查，定期放电，定期更换蓄电池。

2 UPS电源选型误区

UPS电源是一种特殊的专用电源，很多用户对此并不了解多少，在选购时往往对主机关注很多，对配套的电池不关注，或者不太知道需要配多少容量电池，这给一些经销商带来一些商机，最常见的错误选择有两种。

2.1 低成本选型

有些客户从成本考虑，希望买便宜的UPS电源，哪家经销商报价低就买哪家经销商的产品，这样的选择导致了经销商为了满足用户低报价的心里，只有大幅度减少电池的容量压低整体成本降低售价获得生意，这种配置在用户今后实际使用中根本无法满足用户的实际需求，放电时间很短，起不到备份的作用，等用户在使用发现这个问题后，生意已经做完，后悔来不及了。造成这种结果主要是用户不懂UPS电源的放电时间与电池容量、负载功率三者之间的关系，以为只要买了就能满足使用，蓄电池是消耗品，以后还要更换，过多的投资属于浪费，最后导致无法满足使用要求。

2.2 高成本选型

有些客户对价格承受力较强，希望买到好的产品，对这样的优质用户，经销商常采用大幅度增加电池的容量提高产品的整体报价，获得较高的利润，但在今后的实际使用中用户发现根本不需要这么大的容量，浪费过多的电池，造成这种结果同样是用户不懂UPS电源的放电时间与电池容量、负载功率三者之间的关系，以为蓄电池越多越好，多了待机时间长，蓄电池是消耗品，以后还要更换，过多的投资属于浪费，最后导致较大的浪费。

3 怎样选择蓄电池

选择蓄电池的容量，要取决于几个至关重要的参数，这每个参数都要根据客户根据实际需要提供，不能盲目选择或猜测。

3.1 UPS电源的输出电压

例如：比如客户UPS电源功率需要220 V交流电，这就要根据UPS主机的技术指标，选择相应的电源组，以12 V蓄电池为例，正常标称12 V电压的蓄电池，在充满电压时为13.8 V，再把相同的电池串联和并联就能组成需要的电压，尽量选择同厂家同型号的电池，这样内阻一致，使用寿命长。如用12 V蓄电池40节蓄电池串联就可以得到理论直流电压480 V，在刚充满时552 V，在放电过程中蓄电池直流电压逐渐下降，截止点一般单节蓄电池可以选在 10.5～11 V，整组电池截止点420～440 V，截止点电压选太低蓄电池过放电容易损坏，截止点电压选太高蓄电池不能充分放电造成UPS电源待机时间短。

3.2 断电后负载的实际功率

在选择UPS电源时，用户必须了解在断电后的延时时间，可以采用行业中通用的算法的计算，实际计算还要参考实际情况加以修正。

现在市场上的UPS电源效率不同，甚至差别很大，效率低的只有60%，效率高的可到90%，选择效率高的UPS电源不但可以节省首次投资，今后也可以节省大量的电费。

现举例说明一下计算原理，阐明UPS电源的计算方法，得到实际输出的功率。

例如：标注一台UPS电源功率10 kV，效率为80%，则实际输出功率，

实际输出功率=10 kVA X 0.8=8 kW

这8 kW就是UPS电源的实际输出功率，只能按这个功率配负载，若负载超过实际输出功率，则会导致UPS电源在工作时自动保护或损坏。

3.3 UPS电源在停电后延时时间

例如： 比如客户UPS电源功率为在断市电后能正常工作24 h以上，不能够刚好设计在断市电后UPS电源工作24 h，原因是蓄电池都是有衰减了，一般规定蓄电池容量下降到额定容量的60%时，蓄电池可以报废更换，如果设计时没有考虑到容量衰减，在蓄电池使用一段时间后，断电将不能满足客户要求待机24 h以上，正确的计算方法是24/60%=40 h，新电池设计应按40 h设计，等到容量衰减到60%时仍能满足客户提出的待机时间要求。

3.4 计算出蓄电池需要的准确容量

（实际输出功率/电池电压）X延时时间=蓄电池组总容量

延时时间假如是需要24 h，UPS电源实际输出功率8 kW，电压480 V，计算如下

（8000 W/480 V）×24 H=400 AH（蓄电池组总容量）

3.5 蓄电池选型

蓄电池的种类很多，多少是12 V直流电压，常见的12 V蓄电池主要有：12V5AH、12V7AH，12V17AH、12A24AH、12V38AH、12V65AH、12V100A、12V100AH等，如果需要蓄电池输出电压为480 V，根据据算480 V/12 V=40节，把40节蓄电池串联在一起，就可以得到需要的电压，40节电池串联后的容量等于1只电池的标称容量，如果需要更大的容量就必须并联更多的蓄电池或者改用容量更大的蓄电池。

如果需要480V400AH的容量，就可以采用12V100AH的蓄电池160节蓄电池组合，每组40组，共4组并联在一起。

4 结语

综合上述分析计算，蓄电池的选择需要考虑多种因素，最后拿出最经济合理的方案实施，采用在满足客户要求的前提下节约投资。

参考文献

[1]朱松然.铅蓄电池技术[M].北京；机械出版社，2002.

[2]郭炳焜.化学电源[M].长沙：中南工业大学出版社，2000.

[3]W.X.Shen，C.C.Chan，K.T.Chau.A new battery available capacity indicator for electric vehicles using neural network[J].Journal of Power Sources， 2007，43（6）：817-826.

智能高压开关设备容量性能试验研究 篇4

随着智能电网和智能变电站建设的推进, 智能高压开关设备的研发和制造也在快速发展。在传统高压开关设备的基础上, 智能高压开关设备装配有各类由电子元器件组成监控和控制单元[1,2,3]。与常规电子产品不同, 智能开关设备应用在高电压、大电流的高压电网中, 所处电磁环境比较恶劣[4], 因而对于此类开关设备, 除了在电磁兼容 (EMC) 试验提出了较严苛的要求外[5], 其短路容量试验也与传统开关设备要求有所不同。文中主要介绍此类开关设备的容量试验方法。

1 智能高压开关设备的容量试验项目

按照国家电网公司《关于开展智能高压设备性能检测的公告》 (以下简称《公告》) , 智能高压开关设备的检测主要分为3个部分: (1) 智能组件检测; (2) 开关本体检测; (3) 整体联合检测, 其中电磁兼容性能的检测在第1部分完成。容量试验在第2部分进行, 主要包括短时耐受电流和峰值耐受电流以及基本短路开断试验[6]。

1.1 试验前的布置

在短路过程中, 高压开关设备一次母线会承受很大的短路电流。在短路起始因电流突变以及预击穿 (关合电流时) 会产生复杂的瞬变过程, 而在开断时, 同样会产生强烈电弧, 在其熄灭时可能会产生过电压[7,8]。这些一次回路中的暂态高频振荡可通过静电感应、一次交变磁通和二次回路交链等方式在二次回路产生干扰电压。特别是在接地短路时, 由于接地点和接地网分布的原因, 开关设备的壳体接地点电位有可能迅速抬高很多。此外, 当高频振荡的频率很高时, 还会产生辐射电磁场, 对所有能够接收到电磁波的二次回路造成干扰。这些都可能对智能单元装置安全性及可靠性产生影响, 因此在短路性能试验中要充分考虑这些因素, 能够尽量真实地模拟现场情况, 考核智能高压开关设备在电力系统发生短路时的性能。

因而在试验前, 《公告》除了要求设备可以在指定控制电压下正常进行分合闸操作外, 还要求设备的所有传感器和智能组件应安装完毕, 设备布置应模拟现场分布。智能组件柜 (包括柜内安装的各种智能电子装置及其相关的元器件) 与开关本体的距离应不远于现场情况, 宜采用单独电源和接地, 并且智能组件需正常带电工作。

1.2 试验项目

由于目前大部分智能高压开关设备都是基于传统定型开关设备上的升级改造, 因而每类试验可根据开关设备本体是否进行过容量试验分为两类:一类开关设备本体为全新设计, 从未进行过容量型式试验考核, 则需根据相关设备遵循的试验标准进行全部项目的考核[8,9,10,11];另一类开关设备本体的设计已经完成过相关项目考核, 则需针对智能化设备的特点进行部分试验项目的验证。例如对于以高压断路器为组件的开关设备, 若之前未进行过容量试验, 则应按照GB 3906、GB 7674以及GB 11022的要求进行所有的短路电流开合试验以及短时耐受电流和峰值耐受电流试验, 若之前开关本体已成功完成短路电流开合试验, 则只需按照GB 1984的要求完成基本短路方式中的T10和T100s各一个循环[6]。

在以断路器为组件的高压开关设备的短路试验方式中, 虽然试验方式T10短路电流较小, 但其瞬态恢复电压振幅系数较高以及到达恢复电压峰值时间较短, 因此其瞬态恢复电压上升率较其他短路试验方式而言最大[8]。这也就意味着高压开关设备开断后, 施加在断路器端子上的瞬态恢复电压爬升很快, 迅速升至瞬态恢复电压峰值。较大的电压变化du/dt对电子元器件正常工作的干扰影响不容忽视。

通电导线所产生的磁场强度B与I/D2有关, 其中:B为导体在距离通电导线为D的点所承受的磁场强度, I为流过通电导线的电流。由此可见, 电流I越大, 同一点上的磁场强度就越大。目前智能高压开关设备均为一体化设计, 智能组件或智能单元柜均与断路器在同一框架之上, 限制了距离D的增大, 因而无法有效避免磁场的影响。当电流I为开关设备的额定短路电流时, 开关设备所受的磁场影响最大, 因此对智能高压开关设备进行短路试验方式T100s是必不可少的。此外, T100s (a) 试验过程可模拟出智能开关设备在高电场环境影响向强磁场环境影响过渡的过程, 而T100s (b) 可模拟出智能开关设备在强磁场环境影响向高电场环境影响过渡的过程。

1.3 试验判据

在常规开关设备容量试验判据的基础上, 智能开关设备的试验判据还增加了一些对智能组件的要求。如在额定短时耐受电流和峰值耐受电流试验过程中, 开关设备不能发生误动作;智能组件不能出现断电现象;各智能电子装置 (IED) 通信功能正常工作;监测单元应记录试验相关的全部信息并能够通信传输至后台监测系统。试验后通过开关控制器后台, 应能正常操作开关设备;各智能化组件功能符合技术条件。在基本短路试验方式中, 除了满足前述要求外, 开关设备不能发生不动作的情况, 不过试验中不再考核燃弧区间, 只需按照标准操作循环进行有效的开断试验过程。

2 智能开关设备的实施

2.1 智能设备操作转换装置

智能开关设备的开关控制单元通过IEC 61850通信协议与上级网络联络。在容量试验中, 试验站的控制系统须模拟上级网络对开关设备发出操作指令, 因此该控制系统必须同样遵循IEC 61850通信协议与开关设备的控制单元形成通信。由于传统的开关设备均采用直流或交流电源进行操作控制, 故传统容量试验室的控制回路也都是模拟电信号回路, 如图1所示。

为了能够适应智能开关设备的试验要求, 西安高压电器研究院有限责任公司研发了一种新型的数字化智能高压开关控制结构, 如图2所示。

该控制结构由3部分组成:容量试验室控制系统、智能高压开关设备控制转换装置和智能开关设备控制单元。试验室控制系统发出直流 (或交流) 电压的合分闸控制命令信号, 经高压开关控制转换装置内的光耦隔离模块和信号处理模块被转换为数字信号, 然后经过开入量采集模块和CPU控制模块处理后, 最后通过光电通信模块处理, 使用光纤传输给智能开关设备控制单元, 智能开关设备控制单元根据接收到的信息指令来操作开关设备本体动作。通过该控制结构可有效地将试验室控制系统、智能高压开关控制转换装置、智能开关控制器以及开关本体连接起来。

该转换装置具有两路输出测试点, 可以方便地测试试验装置经控制信号转换为GOOSE信号的时间。将测试点的输出信号和控制输入信号同时采集可用于监测试验控制的时间精度。测试点从装置接收到直流控制信号时发送高电平信号, 当装置开始发送报文时高电平变为低电平。采用数字示波器进行多组录波测试, 得到了输入和输出信号最大时差为760μs, 时延时间值较为固定, 区域集中在600~700μs, 数据分散性较小, 能够满足容量试验控制系统最小时间精度0.1 ms的基本要求。该试验控制结构可成功实现“O-0.3 s-CO”功能。试验控制系统发出直流信号指令至转换装置, 装置将电信号转换为GOOSE信息发送至智能开关设备控制器, 控制器输出分、合信号给开关本体。

此外, 该转换装置设计了人机界面, 动态显示GOOSE信息, 操作简便快捷, 控制人员可以在界面上设置心跳报文和MAC地址。大多数情况下, 只需将智能高压开关设备的开关控制单元地址和心跳报文时间间隔与控制转换装置设置保持一致, 即可以实现装置与开关设备控制单元之间的通信。在输出GOOSE信号给智能开关控制器时, 转换装置自带有光电转换板, 可根据实际需求输出光信号或者电信号。

2.2 试验执行

在进行试验之前, 首先要确认试品的状态, 如气体压力、分合闸动作时间、机械行程曲线等是否符合产品设计的技术要求以及相关标准要求。然后需确认实验室远方控制正常, 智能电器智能组件与远方读取数据用计算机之间的通信正常, 能够正常读取数据。最后进行一些空载操作, 确定分合闸时刻的参考点, 以便试验中正确读取试品的燃弧时间和预击穿时间等。

试验时, 智能开关控制器应正确接收实验室后台发送的“合闸”操作指令, 开关设备本体应正常按照控制器指令动作, 智能组件远程终端所读取的数据和波形应正常, 比如试品的分合闸状态等, 这些数据和波形应记录并保存。试验状态监视表如表1所示, 结果表明, 试品正常开断, 智能组件工作正常。

试验操作完成后, 首先读取实验室测量系统所测得的波形, 根据示波图来判断试品的关合是否正常;同时确认智能组件远程终端能否正常读取智能组件的数据和波形, 判断试品状态是否正确, 并把读取的线圈电流等波形与实验室测量系统所测得的波形进行比较, 确认是否正确。其它的数据和波形如机械行程曲线、局部放电及气体状态等, 仅定性地确认是否正常工作。

3 结语

智能高压开关设备的短路性能试验实施方法原则上仍然依据国家标准GB 11022、GB 3906和GB 1984等。由于大部分智能高压开关设备是基于传统定型开关设备上的升级改造, 因此在实施过程中对试验方式和试验内容进行了较大的缩减。对于智能单元部分, 在试验结果的判断时增加了专门的判据。

数字化智能高压开关控制结构和智能高压开关控制转换装置成功解决了试验室控制系统与开关设备之间的操作联络, 使长期进行传统高压开关设备产品的容量试验室的模拟信号控制系统能够有效的对智能开关设备进行操作指令, 既保持了容量试验室所开展业务的普及性又保证了针对性, 最大程度的利用了试验室原有设备。

参考文献

[1]佟为明.智能电器综述[J].电气时代, 2006 (5) :18-22.

[2]余贻鑫, 栾文鹏.智能电网述评[J].中国电机工程学报, 2009, 29 (34) :1-8.

[3]王建华, 宋政湘, 耿英三, 等.智能电器理论与关键技术研究[J].电力设备, 2008, 9 (3) :1-4.

[4]王汝文.电器智能化原理及应用[M].北京:电子工业出版社, 2003.

[5]牛博, 宋政湘, 王建华, 等.智能电器监控单元的电快速瞬变脉冲群抗扰度研究[J].高压电器, 2007, 43 (1) :14-17.

[6]Q/GDW410—2011智能高压设备技术导则[S].

[7]徐国政, 张节容, 钱家骊, 等.高压断路器原理和应用[M].北京:清华大学出版社, 2000.

[8]GB1984—2003高压交流断路器[S].

[9]GB/T11022—1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].

[10]GB7674—2008额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备[S].

电源设备容量 篇5

手机、随身听、平板电脑、相机……我们随身带的智能电子设备越来越多，而由于许多设备的电池无法更换，移动电源随之从可选项变成了必选项。

根据赛迪顾问发布的数据，2011-2013年，中国移动电源的市场规模增速平均为每年70%，截至目前，其市场规模已超过100亿元。与这一巨大的数字相对的，则是整个市场的混乱状况：有超过5000家企业参与其中，但并没有形成有足够垄断力的品牌。由于缺乏标准，山寨与假冒几乎成为贴在移动电源上的标签。

2014年5月，中国化学与物理电源行业协会《USB接口类移动电源》（CIAPS0001-2014）协会标准发布。6月，《消费者报道》参照这份标准，对8款市场热销的大品牌移动电源进行了测试，标称容量均为10000mAh以上。

本刊测试结果表明，这些移动电源的实测电容量普遍低于标称容量的70%，而小米、飞利浦和酷比魔方的三款移动电源实测容量不到60%。

被“偷走”的电容量

在各大移动电源的介绍页面上，高电容量是最大的卖点，因为这项指标的高低直接关系到消费者用移动电源为自己的设备充电的次数。以iPhone 5s为例，其自带锂电池的容量为1560mAh，理论上，10000mAh的移动电源应该可以为其完全充电6次以上。

然而，目前移动电源标示的大多为电芯容量，在本次测试选取的8款移动电源中，仅有索尼CP-F10L标示了其实际容量为6700mAh。而在大多数情况下，消费者无从了解移动电源的实际容量究竟几何，只能通过各种方式“估算”电容量。

一位长期从事锂电池检测的工程师对记者解释，目前移动电源中使用的电芯主要分为18650电芯和锂聚合物电芯两种，对消费者而言，这两种电芯除尺寸以外，并无明显区别，“电芯是移动电源的核心，经过降压、升压和保护板线路阻抗的多重升压和保护板线路阻抗的多重损耗，最终输出的电容量肯定无法达到电芯标示的容量。”他说。

根据本刊测试结果，8款移动电源中，飞毛腿SPB-M100的实测容量达6977mAh，与标称容量的比例接近70%，与之相比，酷比魔方的E10A移动电源的实测容量仅为4842mAh。飞毛腿与酷比魔方的实际电容量相差2135mAh，这足以充满一台HTC One手机，如此看来，不同品牌移动电源之间的差距不小。（如图1）

《USB接口类移动电源》的起草人关世强在接受记者采访时说，行业标准规定标示实际放电容量，是希望让企业将信息更透明地公布给消费者：“如果标准推行，企业都标出实际容量，消费者就可以在购买前对这台移动电源能为自己的设备充几次电有一个预判。”

5月初，中国化学与物理电源行业协会对20款移动电源进行了抽检，结果显示有效放电容量平均为60%，最高为70%，协会秘书长刘彦龙对记者说：“以前移动电源没有相关的标准，企业都按电芯容量来标示，所以测试出来的实际容量达不到标示值，并不代表这些移动电源不合格。”

被“误读”的转换效率

除电容量以外，转换效率也是一个频频在移动电源广告中出现的名词。实际上，转换效率是指移动电源输出能量与储存能量的比值。

在最新发布的行业标准中，规定了转换效率需大于85%。从《消费者报道》的测试结果来看，飞利浦DLP10800的表现优异，这可能来源于其过硬的工艺和设计，而爱国者A110的转换效率较低，勉强及格。（如图2）

“标准中规定的转换效率测试方法是指线路板的转换效率，由实际输出电压、电流和实际输入电压、电流的比值计算而得，它与线路板的设计、用料、线路阻抗等多重因素有关，由于不涉及电芯，这一指标与电容量无关”关世强说，“我们将转换效率标准定在85%，是希望让企业注重电路板的设计，提升移动电源的效率。”

对此结果，广东品胜电子股份有限公司的产品人员刘伟凡表示：“在标准发布之后，品胜作为标准的起草单位之一，会努力配合相关部门来推动标准的实施。”然而他也坦言仅凭一家企业的力量无法改变行业的大环境。

刘彦龙在接受记者采访时说：“目前的移动电源标准虽然是行业协会标准，但我们也鼓励企业去执行这个标准。国内主要的移动电源企业，万拓电子（电小二）、品胜、创明、长虹、联想、罗马仕、乐泡等均已承诺从2014年9月1日开始，新产品会按照行业标准执行。协会已在2013年6月向工信部申报了国家标准立项，如果立项通过，协会标准将会转换为推荐性国家标准，这将对整个行业规范发展起到极大的推动作用。”

大容量移动电源的安全性影响因素 篇6

一、移动电源使用锂离子电池电芯

(一) 影响锂离子电池安全性的内部因素

1、材料。 (1) 正极材料的热稳定性及其与电解液反应活性。大部分正极材料处于放电状态时具有良好的热稳定性, 在充电状态时表现出热不稳定性。在没有与电解液接触时, 充电态正极材料放热的原因主要由于晶型的转变, 与有机电解液接触后, 充电态正极与电解液反应, 使电解液被氧化从而放出大量的热。 (2) 负极材料的安全性。负极材料应该具有良好的化学稳定性, 能够与电解质形成SEI膜并且不与电解液等发生反应, 否则反应产生的大量热量可能会导致电池爆炸。 (3) 电解液的组成。电解液在电池内部正、负极之间承担传递电荷的作用, 要求导电率高, 而且电解液的化学性质必须稳定, 使储存期间电解液与活性物质界面之间电化学反应速率最小, 这样电池的自放电容量损失就小。目前锂电池电解液中会含一定量的酸性物质HF, 正极材料有被溶解侵蚀的可能, 正极材料溶解, 电池的内阻会增加, 热稳定性差容易引发安全隐患。 (4) 隔膜的选择。当电芯内温度接近聚合物隔膜的熔点时, 聚合物基体离子传导聚合物膜熔化, 孔洞会因此被阻塞, 变成了无孔的绝缘层, 电池内阻急速上升, 通过电池的电流受到限制;当温度继续升高至超过聚合物膜的熔点时, 聚合物膜进一步熔化, 导致正负极直接相通, 发生内部短路, 最终引起电池爆炸。所以, 在隔膜的选择上应考虑隔膜的熔点、厚度、孔隙率等问题。

2、电池结构设计的合理性。锂离子电池通常采用在电池上设置安全阀、热敏电阻、设计保护电路等对其进行安全保护。保护电路是多种电子元器件组成的PCB电路, 控制电池充放电过程, 防止电池过充放, 其中的各个元器件都存在失效的可能性, 一旦保护电路失效, 电芯出现事故的几率就会大大增加。

3、制作工艺。制作工艺上有很多值得注意的细节, 这些细节很容易造成安全隐患, 譬如:极片毛刺、极粉脱落等会使刺穿隔膜导致内部短路;电芯极耳过长与极片或与外壳接触造成短路;极耳压迫卷芯, 导致正负极短路, 引起电芯发烫, 严重时会导致爆炸;在制作过程中正负极用料量不合适会造成析锂, 刺破隔膜容易导致内部短路等。同时, 应避免使用二次电池, 以免发生短路等安全事故。

(二) 影响锂离子电池安全性的外部因素。一是过充电、过放电。过充电或者过放电容易导致锂离子电池中的正负极材料或电解液分解释放出气体和热量, 从而导致电池鼓胀, 内压急剧升高, 严重的话甚至会冒烟起火发生爆炸;二是外部短路。外部短路由于操作不当或者保护线路板失效造成正负极短路, 短路时电池放电电流很大, 使电芯发热, 高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全损坏, 造成电池内部短路, 因而产生爆炸;三是过温。外部温度过高可能会导致金属外壳变形、电芯内部隔膜熔化、正负极材料或电解液分解等, 这些情况都容易导致电芯短路。

二、移动电源使用聚合物电池电芯

聚合物电池相比锂电池安全性更好。聚合物的电池的外包装一般是铝塑膜的, 在发生短路或者其他异常时, 内部就会气胀, 冲破热熔边泄气, 一般不会发生爆炸事故, 但是当电池内部严重短路时会产生起火冒烟现象, 所以电池本身并没有爆炸, 爆炸是因为电池的燃烧引起了其他部件的爆炸。

(一) 影响聚合物电池安全性的内部因素。聚合物锂离子电池内部短路有两种形式:一种是由电芯在层压和软包装过程中, 阴阳极的集流体突破电解质隔膜, 发生物理接触而形成短路, 称为物理短路;另一种是电芯在充放电循环过程中, 由于电极活性材料和电解质隔膜材料自身起了化学变化而引起的局部电子导通, 称为化学短路。

(二) 影响聚合物电池安全性的外部因素。一是过充电、过放电。充电器与移动电源不匹配很容易造成电池过充, 聚合物锂离子电池发生的膨胀的可能性就会加大。当电池充放电时, 电池内部持续升温, 活化过程中所产生的气体膨胀, 电池内压加大, 压力达到一定程度, 如外壳有伤痕, 即会破裂, 引起起火, 甚至爆炸;二是封边保护。封边面的铝塑复合膜外包装材料的夹层是由纯铝构成, 具有良好的导电性能, 使用时必须采取可靠的绝缘隔离措施, 防止其与外部元器件构成短路, 很有可能造成电芯内腐蚀、胀气;三是外部短路。电芯的正极 (或负极) 与电芯的外包装铝塑复合膜材料中的铝层相短路。

随着移动电源的应用越来越广泛, 人们对移动电源的容量及安全性的要求也越来越高。如何在保证移动电源容量的情况下又保证移动电源的安全性, 也成为设计者们的问题。相信随着材料技术的进步和人们对移动电源设计、制造和使用等方面要求的认识不断加深, 未来的大容量移动电源会变得更加安全。

参考文献

电源设备容量 篇7

一、本质安全电源的概念

在关联电气设备中, 本质安全电源在电气装置系统中可以通过某些措施把非本质安全输入装换为本质安全输出, 在爆炸性的环境中, 一般要求关联电气设备内部要安装非能量限制电路和能量限制电路, 而且在实际的结构中要防止非能量限制电路对能量限制电路造成影响, 因为能量限制电路是本质安全电源的核心部位。本质安全输出需要能量限制电路来完成, 在限制电路中, 通过对其中能量的控制, 利用可靠性较高的控制电路参数把元件表面和导线的发热温度控制在规定气体混合物的燃点之下, 把内在潜伏的火花能量限制在可点燃气体混合物的能量之下。在规定故障和正常工作的条件下, 如果电路产生的任何热效应或电火花都不能点燃环境中规定的爆炸气体, 那么这种电路称为本质安全电路。

二、煤矿防爆电器中大容量本质安全电源方案研究

煤矿本质安全防爆回路主要是由一个本质安全现场仪表以及作为回路能量限制关联设备的安全栅等组成的。对于目前矿井下所采用的本质安全防爆回路而言, 其回路限能设备的用电参数值需要满足有关规定的要求。由于我国煤矿中大容量本质安全电源的应用仍存在着不少问题, 因此, 有必要针对这方面内容进行进一步研究, 下文提出了大容量本质安全电源的研究方案。对于煤矿本质安全防爆法即通过多种专有技术的使用来为煤矿电器设备进行电能量的提供, 同时将所提供电能量限制在既无法引爆火花, 将其控制在无法引爆的安全范围以内, 从而实现消除引爆源的方法。为了有效限制煤矿电器设备的表面温度, 可对回路开路电压、短路电流以及回路最大功率进行限制。

为了本质安全电源的安全性, 必须重点针对经电压、电流、功率以及工作时间组合之后的能量释放进行限制, 因此, 为了确保煤矿防爆电器中大容量本质安全电源的实现, 也必须对此四方面参数及其组合进行有效的控制。

1. 对电源负载端突变电流的控制

工作时采用的是2512型.2W/500mΩ精确度为1%的电阻Rs来作为电流信号检测的传感器, 并将Rs串联到了主输出电路中, 以便将经过Rs的电流信号转换为电压信号, 并传送到单片机8098所构成的检测控制系统中, 经过A/D转换端, 经由8098转变为数字量, 并实现了负载电路电流的迅速检测、判断及其计算, 使得负载以及线路端瞬间产生巨大的短路电流, 此时, 单片机及时将电路中的无触点开关进行了关闭, 这样, 无触点开关使得电路短路电流产生能量的时间极短, 通常不超过2ms, 因此不会有短路电火花的出现, 也防止了对于易燃易爆物质的引爆。

2. 接通电源时的起动

对于24 V/1 A电源而言, 其接通过程中主要是通过单片机8098所构成的检测控制系统来对电路的输出电流进行控制, 使得电路中的电流量由0.5A逐步过渡到1A, 这样就避免了直接性的大电流对于电容以及电感所带来的冲击, 也实现了对于电容及电感上所产生过电流及过电压的有效控制。此处进行大电流的限制的电路主要是由D/A转换电路DAC0832、74LS244、TLP521、1k以及8k电阻排以及OP07等相关器件所构成, 以便对型号为2SC4237NPN的开关限流管进行控制, 其具体参数如下:1200V、10A、150W。

3. 对超出额定电流时的控制

对于单片机8098所构成的检测控制系统而言, 一旦其检测到电阻上电流参数已超出额定电流时, 其将会减小限流管的开度, 使得系统电流在安全范围内进行工作, 并进行报警。

三、硬件的组成及其工作原理分析

对于检测控制系统而言, 其负载能力相关参数如下:输出电压24V, 标准负载电流1A。以MCS-96系列单片机8098作为CPU, 再加上程序存储器2764、译码器74 LS138、低位地址锁存器74 LS373以及扩展锁存器74 LS373等共同构成了单片机8098检测控制系统。

输入部分主要是由电阻Rs作为主电路电流检测传感器, 其A端同CPU41脚相接, D端同CPU44脚ANGND端相接。如果负载电流不超过额定值时, 单片机8098A/D输入端将会有500 mV左右的电压产生, 经A/D转换为数字量约50, 如果负载电流超过了30%的额定值时, 系统对于主电路检测力度即开始加强, 如果负载电流骤然剧增, A/D转换值超过500时, 单片机将会连续采集信号超过10次, 这样, 经软件分析及滤波处理、判断后, 给出短路或是过载的结论。如果过载, 经一段时间后将会给出相应的警告, 并采取措施降低电流的输出, 使其恢复到1A之内。若为短路则会发出指令, 输出部分将会关断电路。判断过载还是短路的主要依据即电流的上升率, 若各次相邻检测之间的电流差超出了规定的上升斜率值时, 则为短路, 反之则为过载。

四、软件的设计及其控制过程分析

系统采用汇编语言来对软件进行编程和设计, 具体流程如图1所示:

首先是初始化, 在加电后, 系统程序将从地址2080H开始进行执行, 并对扩展锁存器进行清零, 并进行其他初始化工作;其次, 进行电路的开启, 通过对主电路电流工作进行检测, 并进行启动, 主要包括写内容0111000到DAC0832来对寄存器进行命令, 对A/D转换结果位进行测试, 若D3=1, 则转换继续, 若D3=0则转换结束;再次, 即检测运行阶段以及电流上升率的检测及控制, 具体过程上文已经叙述, 此处不再赘述。

参考文献

[1]李云胜.电源的截止型过流保护电路设计[J].实验科学与技术, 2010 (1) :5-7, 22.

电源设备容量 篇8

1 关键技术介绍

1.1 模块化设计技术

广播电视、电信和网络等视频技术的飞速发展, 视频内容的信号来源越来越丰富, 如图1所示, 包括有线DVB-C、地面DVB-T/T2、卫星DVB-S/S2射频信号源、DS3电信信源、TSIP网络信源、ASI和本地编码节目信源等。用户使用的输出媒介也多种多样, 如QAM调制输出、ASI输出、TSIP输出、SDI或HDMI输出等。不同的用户有不同的信源输入场景, 也有不同的输出需求。甚至同一个用户, 在不同的时期内, 也会有不同的输入输出需求。

为此, 同一套设备既要能满足不同的应用场景需求使设备功能完备, 又要能满足定制用户的特定需求使设备成本最低。采用模块化设计技术能很好地平衡这两个需求。

如图2所示, 在设备中固定装配一个主模块, 可选 (最多6个) 搭配子模块, 所有子模块与主模块之间采用统一通用的接口, 子板模块可以插入任何一个插槽。这样, 用户可以根据自身实际的输入信源、节目处理需求和输出需求, 选择满足要求的子模块即可快速搭建一套音视频处理系统。该设备目前配套有50多款子模块, 全面解决接收、编转码、解码、加扰、调制、转调和复用等需求。

1.2 高速接口技术

视频处理面临最大的难题之一是海量数据传输, 尤其是随着Internet技术的发展, TS OVER IP的应用越来越多, 而IP网络的高带宽传输能力, 使音视频数据量呈爆炸式增长。模块化设备可配套2个IP子模块, 每个IP子模块通过5个SFP口最大可收发5×256通道的网络并发流。如图3所示, 主模块和IP子模块之间最大为2×5 Gbit/s全双工高速接口, 与其他子模块之间为6×4 Gbit/s的全双工高速接口。如此大的数据率传输必须采用高速接口技术。考虑到子模块与主模块FP-GA资源的限制, IP子模块和主模块之间的数据传输采用Transceiver收发器实现;其他子模块与主模块之间的接口采用LVDS自定义收发器实现。

1.2.1 Transceiver收发器实现

Transceiver收发器如图4所示, 包含发送端和接收端两部分。

发送端PCS接收待传输的视频数据后先进行8B/10B编码, 编码后的数据转换到PMA时钟域, 最后, 通过Polarity配置TXP和TXN是否需要极性互换。PCS处理后的数据送到PMA, PMA内部先由PISO完成数据并行到串行的转换, 然后, 通过TX_Pre/Post_Emp对信号进行预加重等配置, 提升发送端信号的质量, 最终通过LVDS发送出去。

接收端PMA接收发送端送过来的LVDS的串行数据, 由RX_EQ/DFE进行均衡调整以提升接收的信号质量, 然后由SIPO完成数据串行到并行的转换。PCS接收PMA转换好的并行数据, 通过Polarity配置TXP和TXN是否需要极性互换, 然后由Comma Detect and Align进行数据对齐, 对齐后的数据进行8B/10B解码, 8B/10B解码后进入RX Elastic Buffer缓存。一旦RX Elastic Buffer缓存有数据时, 就可以送给RX模块, 同时将当前链路状态反馈给用户。

Transceiver收发器还提供丰富的环回链路, 包括PCS远端环回模式、PCS近端环回模式、PMA远端环回模式、PMA近端环回模式以及PRBS测试模式, 可以快速定位高速接口的问题。

1.2.2 自定义收发器发送端实现

发送端实现如图5所示, 发送端实现包含两部分, 第一部分为源同步时钟的产生。通过板级晶振输入50 MHz时钟, 经FPGA内部的PLL产生125 MHz时钟和500 MHz时钟。500 MHz时钟经过ODDR后, 再经过OBUFDS转换为差分信号, 即产生源同步时钟CLK_P/CLK_N。第二部分为待发送数据的处理。接口启动后, 开始发送训练序列。发送训练序列的目的是为了接收端能根据采样的数据与训练序列比对, 从而找到正确且最佳采样位置。当接收端找到最佳数据采样点后, 返回TRAIN_DONE信号给发送端。发送端接收到TRAIN_DONE后, 不再发送训练序列, 开始发送待传输视频数据。训练序列/待传输视频数据经寄存后, 每8 bit送给1个OSERDES单元, 这样, 32 bit数据输出给4个OSERDES。每个OSERDES单元完成数据的并行转串行, 转换时序如图6所示。最后, 串行信号经过OBUFDS即可完成数据的差分对DAT_P[3:0]/DAT_N[3:0]输出。同时, PLL产生的125 MHz和500 MHz时钟也需要送给OSERDES模块, 供其并转串使用。

1.2.3 自定义收发器接收端实现

接送端实现如图7所示, 其用到Xinlix FPGA两种重要单元ISERDES和IDELAYE2。ISERDES单元用于将数据串行转为并行, 转换关系如图8所示。IDE-LAYE2单元用于提供可编程的延迟。笔者使用的Xilinx 7 Series FPGA中的IDELAYE2单元提供32级延迟, 给其输入参考时钟为200 MHz, 每级延迟约78 ps。

接收端实现包含3部分, 第1部分为时钟处理:时钟差分对信号CLK_P/CLK_N经IBUFDS转换后, 恢复出500 MHz单端时钟, 然后经过IDELAYE2单元延迟后, 通过BUFIO和BUFR, 分别产生500 MHz和125 MHz时钟给ISERDES单元。第2部分为数据处理;4对数据差分对信号经IBUFDS转换后, 恢复出单端信号, 然后经过IDELAYE2单元延迟后, 送给ISERDES。ISERDES负责将串行数据转换为并行数据。第3部分为训练模块, 目的为查找最佳数据采样点。考虑到LVDS在PCB上为等长走线, 所以不考虑各数据线之间的skew, 只是找到每对数据线的最佳数据采样点即可。

查找最佳数据采样点实现原理如图9所示:Initial为初始状态下数据和时钟的相位关系。增加数据线IDELAYE2单元的延迟级数, 直至数据发生边沿跳变, 即找到数据窗口右边界, 记录此时延迟级数为DLY_RIGHT_TAP;继续增加数据线IDELAYE2单元的延迟级数, 直至数据再次发生边沿跳变, 即找到数据左边界, 记录延迟级数为DLY_LEFT_TAP。最后将IDE-LAYE2单元的延迟级数设置为DLY_RIGHT_TAP+ (DLY_LEFT_TAP-DLY_RIGHT_TAP) /2, 这样, 即可实现时钟与数据相位关系为中间对齐。

1.3 软硬件协同技术

由于设备支持的子模块数目多、节目通路多, 因此, 系统的复杂程度也随之增加。软件和硬件设计需要协同考虑, 才能使系统的性能最优。相对来说, 软件在处理协议层方面, 具备自身优势, 而对于实时性和大宽带并发处理要求的场合, 则难以胜任。而数字逻辑电路在实时处理与高带宽并发处理场合时, 具备天然优势, 但对于复杂的协议处理, 通常由于开发工作量较大使得开发周期长, 性价比较低。

图10为本设备主模块内部软硬件设计框图, 对于TS流的处理, 需要保证TS流处理的效率和实时性, 全部由数字逻辑电路实现。对于源节目表的解析、复用后节目表的重构、复用后去向的配置、日志告警的显示、用户交互接口以及网管管理部分, 由于涉及协议层面的处理, 全部由软件实现。

具体软硬件主要工作配合:主模块数字逻辑电路接收子模块的并行TS流, 缓存后进行复用处理。复用后, 根据软件配置的节目表过滤条件, 将信源的节目表上报给软件;软件得到所有信源的节目表后, 通过解析节目表, 就可以通过网管将源节目信息显示给用户。软件还会根据用户配置的节目去向, 得到去向查找表并构造各输出通道的最新的节目表, 再将这些表配置到数字逻辑器件提供的内部存储器中。这样, 数字逻辑电路将软件重新构造表复用到TS流中, 即可保证复用后各输出通道都有正确的节目表。同时, 通过查找去向表, 即可将TS流正确地分发给各个子模块。

另外, 对于系统产生的日志和告警, 软件很容易呈现给用户。同时, 系统的配置管理, 采用Internet方式, 涉及到TCP/IP层协议的处理。这些协议处理, 如果用数字逻辑电路来实现, 工作量和实现难度将非常巨大, 而软件则通常有专门的协议栈底层支持, 只需要简单配置即可实现。

通过上述的软硬件分工协调配合, 使系统达到最优的性价比。

1.4 并行PCR校正技术

PCR (Program Clock Reference) 节目参考时钟, 是MPEG-2系统中的一个非常重要的参数, 其作用供TS流的发送端和接收端实现时钟同步。现有技术中, 一般发送端以参考时钟27 MHz进行模300计数分频, 获得9位计数值, 称为PCR_EXT。PCR_EXT每计数到299时, 进行模233计数, 获得33位计数值, 称为PCR_BASE。每隔10~40 ms会将计数值PCR_BASE和PCR_EXT插入TS包中PCR域段中, 表示该TS包在发送端是某一时刻打包的。在接收端也有一个和发送端一样结构的PCR本地时钟计数系统, 由于接收端的27 MHz参考时钟和发送端的27 MHz时钟总是会有一定的偏差的, 如果不做任何处理, 就会造成数据播出速度和编码输入速度不匹配, 造成数据脱节或累积。由于发送端已经周期性地插入了PCR, 这样, 接收端接收到PCR后就会和本地的PCR比较, 如果有偏差, 就微调本地27 MHz振荡频率, 使收发严格同步。

MPEG-2标准设计的TS流的传输环节是恒定速率的传输信道, 即只产生数据的时延, 而不会造成数据包的顺序错乱或相对时间的变化。但是, 在本设备中存在3个方面的问题:1) 支持复用, 会导致包含PCR的TS包偏离原来的位置;2) IP传输实时性差的特点, 从IP中恢复的TS包是断断续续的, 同样会导致包含PCR的TS包偏离原来的问题;3) 输出子模块并行输出通道多, 最多高达256个IP并行输出, PCR校准的通道多, 为保证设备输出的TS流正确被接收端解码, 需要对多通道的PCR进行并行实时校正。

图11为设备内部的PCR校准模块框图, 该模块支持多个通道的PCR校准请求, 请求调度模块接收到PCR校准请求后, 采用RR轮询调度, 从多个通道中调度出一个PCR校准请求, 同时将调度请求的当前PCR信息送给New_Pcr_Calc模块, 并控制读写控制模块遍历读PCR存储模块。读写控制模块在读存储器的过程中, 会将读出来的PID的信息与当前调度请求的PCR PID比较。如果相等, 则表示存储器中存储了上一次PCR校准后的结果, 将上次校准好的PCR信息取出来, 送给New_Pcr_Calc模块进行PCR校准。当New_PCR_Calc校准得到New_Pcr后, 将校准后的PCR信息写入该存储单元供下一次该PID做PCR校准使用;如果在遍历比较中没有找到匹配的PID, 说明该PCR的PID是第一次参与校准, 则查找存储器中空闲单元, 并将该PID及当前PCR信息存入空闲单元中, 作为该PID下一次PCR校准使用。New_Pcr_Calc模块判定如果当前PID在存储器中匹配到, 则根据当前包的PCR信息与上一次校准过的信息, 采用专门的算法 (已申请专利) 进行校准运算, 得到最新的PCR值;如果当前PID在存储器中未匹配到, 该PID第一次参与校准, 则本次不校准, PCR值保持为原值。注意, 在校准的过程中, 为防止PCR_BASE和PCR_EXT计算溢出导致PCR校准错误, 设计溢出保护模块进行保护处理。

2 结论

本文分析了超大容量高密度视听媒体综合处理设备研发中遇到的技术难点, 并提出几种关键技术进行应对, 所述技术均已成功应用到伟乐公司DMP等媒体平台设备中, 实践证明设备运行稳定、可靠, 为高密度视听设备的大规模推广奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]Xilinx:7 Series FPGAs SelectI O Resources[EB/OL].[2014-07-20].http://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug471_7Series_Select IO.pdf.

[2]李培琳, 王涛, 方超, 等.MPEG-2中TS码流传输损伤测量方法研究与设计[J].电视技术, 2014, 38 (12) :37-39.

[3]德州仪器.LVDS—低压差分信号传输[EB/OL].[2014-07-20].http://wenku.baidu.com/link?url=2Ix Zp KDf Jl O3q LCfd CHYThylz Neh_DY D1w U-b LNh2e Xwn4e RL6go6Scs F_022ge Jww X6a JC-Yzj W1qd Hf Hv9Zvx AR1PNxrmjoy3b0H3j TXy.

[4]方涛.数字电视业务信息及其编码[M].北京:国防工业出版社, 2003.

电源设备容量 篇9

关键词：不拆除引线测量CVT,耦合电容器,电容量,介质损耗

1 不拆除高压引线测试的原理分析

高压电桥原理如图1。

CVT原理图如图2。

从图中可以看出,当测量C12时采用正接线,C11接在试验电源与地之间。即在试验电源的两端并联了一个电容器。而对测量电路无任何关系影响。所以在测量C12、C2时可采用正接线的方式,此时C11对测量结果无任何影响。

在测量C11时,由于上部是接地的所以只能采用反接线的方法。即CVT的A点接高压,测量时C11和C12都有电流通过。将δ,N点打开。由于中间变一次对地存在电容,C12中还有电流。此时测量值并不是C11值。如果通过C12的电流值不参与测量。这时所测值必然就是C11的数值。

2 不拆引线测量的方法及对比试验

测试仪器采用AI6000D型电桥

CVT测量

C12、C2的测量(采用正接线自激的方法):仪器设置,CVT、内标准、变频、电压3kV。

接线方法:打开δ(N)点,仪器高压线芯线与屏蔽同时接CVTδ(N)点,仪器CX芯线接CVTA点,将低压输出线接CVT二次da dn端子。进行启动同时测量C12,C2的Cx及tgδ值。

C12测量:采用反接线方法,仪器设置,反接线、内电源、内标准、变频、试验电压3kV。

接线方法:打开δN)、N(E)点,仪器高压线芯线接A点,屏蔽接δ(N)、N(E)点,进行启动测量Cx、tgδ值,即是C11、Cx、tgδ值。

以下是对比试验的结果。

不拆引线时:C11 Cx10.11nf,tgδ0.06

C12 Cx 12.79nf,tg80.09

C2 Cx 51.17nf,tgδ0.095

拆除引线时:C11 Cx 10.09nf,tgδ0.065

C12 Cx 12.79nf,tgδ0.090

C2 Cx 51.15nf,tgδ0.090

220kV耦合电容器对比试验。

不拆引线试验:C11采用反接线,仪器设置:反接线、内电源、内标准、变频、试验电压3kV。

接线方法:打开电容器末屏,C11、C12连接点接仪器高压线芯线,高压线外屏蔽接电容器末屏,启动测量。

C12采用正接线,仪器设置:正接线、内电源、内标准、变频、试验电压10kV。

接线方法:打开电容器末屏,C11、C12连接点接高压线外屏蔽线,Cx线接电容器末屏,启动测量。

对比试验的结果如下:

不拆引线时:C11 Cx9.98nf,tgδ0.083

C12 Cx 10.12nf,tgδ0.09

拆除引线时:C11 Cx9.97nf,tgδ0.081

C12 Cx10.12nf,tgδ0.090

从以上结果可以看出拆除高压引线与不拆除高压引线测量结果一致。

3 试验中应注意的问题

试验工作中应认真执行安规,按照仪器使用说明书正确操作。特别注意试验中末屏电压不能超过末屏耐压绝缘水平,防止末屏绝缘被破坏,接地线、试验线应接触良好,接触不良时,Cx减小,tgδ增大。

4 结论

通过多次的对比试验,拆除引线与不拆除所测试的数据一致。不拆引线,减轻了劳动强度,提高效率节省时间,保证安全,完全可以达到规程规定的要求。

参考文献

电源设备容量 篇10

关键词：分布式电压,电压管理,电压波动

1 引言

本文首先根据接入配电网的分布式电源的V-P关系, 确定了过电压是引起一系列问题的根源, 然后本文中采用了DG运行在超前功率因数状态下, 通过吸收无功功率防止系统过电压, 以及消除可能产生的系统波动和电压崩溃。

本文指出在系统负载最小和发电功率最大的情况下, 系统过电压最严重。这与传统的负载功率和发电功率之间的关系正好相反[1]。本文提出了一种配电网电压的系统分析方法, 提出了一种适于实际应用的分布式电源容量确定方法, 使馈线电压和电压波动在可接受的范围内的同时, 使接入的多个分布式电源的容量最大, 对变电站中的其他设备影响最小。与其他方法相比, 本方案简单可靠。

2 电压-功率关系V-P关系

2.1 传统的配电网V-P关系

一个典型的变电站为12路或者8路馈线, 这些馈线辐射到多个配电变压器。许多输电线需要长距离供电, 我国多采用35k V以下配电网, 典型的10k V输电线输电距离约为10km, 输送功率200~300k W典型的20k V输电线输电距离超过20km, 输送功率500~800k W。假定最小负载为峰值负载的30%, 整个输电线路上的电压值保持在0.94~1.06p.u.[2]。当输电线路上的电压在正常运行范围内时, 配电网中的电路元件可以认为线性阻抗元件。因此, 在配电网侧V-P关系可以由一个戴维南等效电路来研究。

图1表示在接入DG的配电网戴维南等效电路, V-P关系曲线可以由下面的式1表示。

图2表示传统的没有分布式发电设备, 仅有负载接入公共点的典型V-P关系曲线。此时, 当负载增加时, 由于其功率因数滞后, 负载吸收无功, 公共点处的电压下降。这种情况下, 电压控制非常简单, 仅需要馈线功率增加时, 保持母线电压不下降即可。实际上, 一般含有电容补偿设备的变电站低压侧母线电压一般保持在1.035~1.055p.u.之内。

但是, 当配电网侧接入分布式发电设备, 其发电功率超过用电功率时 (即, 产生了一个反向的潮流) , 分布式发电设备输出功率增加时, 馈线电压增大。由于在最小负载时, 典型的馈线电压保持在电压上限下0.005p.u., 因此可以接入的DG将非常有限。但是不能为了能够使馈线接入更多的DG, 而降低变电站低压侧母线电压, 因为其他很多出线侧没有接入DG, 他们与接入DG的馈线接在相同的变电站母线上[3,4]。

为了在最小负载工况下接入更多的DG而不至于使电压越限, 分布式发电设备需要在超前功率因数下运行, 即吸收无功, 保持电压稳定[5,6]。但是这样的运行方式容易产生电压跌落和比较大的电压波动, 下面的部分重点介绍这部分内容。

2.2 DG在单位功率因数下运行

一般分布式电源多为电力电子接口的发电设备, 其多采用固定功率因数运行[3]。公式1中的V-P关系与传统输电系统中的关系类似, 但是有两点不同。首先, 配电网络中电抗与电阻的比例范围在1~5之间, 但是在高压输电系统中, 这个比例高达10~30。因此, 在分析电压问题时, 高压输电系统中的经常被忽视的电阻分量在配电系统中不能忽略。其次, 配单网多为辐射型, 其比输电网络相比更脆弱, 因此配电网与DG的公共节点处的电压受DG输出功率影响很大[4]。这两个难题是含有DG配电网很难保持电压稳定的主要原因。

图3表示在距离35k V变电站20km的公共节点处的P-V曲线, 假设变电站的容量为800MVA。由图3可以看出, 单位功率运行时, PCC处的电压随着功率增加到一定值后开始下降, 电压的变化可以由式 (2) 表示。其中下标0表示运行点。

等式表示了PCC处电压与注入功率的关系, 在单位功率因数下, 注入无功ΔQ为0, 电压变化仅仅与输入有功功率ΔP相关。在配网中θ0很小, 因此为正数, 恒定功率P下, 等效阻抗中电阻的比例越大, 电压变化越快。当时, 运行电压达到最大值。

2.3 DG非单位功率因数运行

在图3中, DG的戴维南等效电路的开路电压V1被设置是为1p.u., 实际配电系统中的V1在1.035~1.055p.u.之间, 由此可见, 图2表示了在DG运行在单位功率因数时, 母线电压很容易产生过电压问题。因而, 在许多情况下, 分布式电源必须工作在超前功率因数运行方式, 来避免系统过电压。

由公式2可知, 在DG不在单位功率因数下运行时, ΔQ不再是0, PCC处的电压与ΔQ和ΔP均相关。当功率角θ0为正时, 由于因此PCC处的电压对ΔQ更加敏感。功率因数的一个轻微变化会引起ΔQ的巨大变化, 因此严重影响到PCC处的电压水平。

图4表示了DG工作在不同的功率因数下V-P关系。由图可以看出, DG可以工作在超前功率因数的模式下, 来避免系统过电压, 但是这种工作模式可能导致系统电压过低, 或者电压不稳定。

3 其他影响PCC处电压的因素

3.1 负荷水平对PCC处电压的影响

图5表示了在负荷水平PL=0、PL=2.5MW和PL=5.0MW时的V-P曲线图, 其中蓝线表示单位功率因数运行下的电压变化, 红线表示功率因数为-0.99时的电压变化。

由图5可以看出:1、DG滞后功率因数运行时, 负荷增加PCC处下降;2、当DG以较大的功率因数运行时, PCC处的电压会随着DG功率增大升高到一个高点;3、当DG超前功率因数运行时, DG输出功率增加引起的电压下降与负荷增加引起的电压下降叠加在一起;4、最大电压点与分布式电源的功率因数有关。

由于DG输出功率增加引起的电压下降与负荷增加引起的电压下降叠加在一起, 因此DG运行工况下的功率因数必须慎重选择。

3.2 变电站短路容量的影响

在高压输电系统中, 线路主要是感性的, 阻性分量可以本忽略。但是当变电站短路容量较小时, 在PCC处较小的X/R就会对系统电压产生更大的影响。图6所示的系统中变电站短路容量减少为200MVA, 其余参数与图5中的相同, 图中可以看出, 当DG以超前功率因数运行时, 其输出容量不足20MW时便出现了电压跌落现象。

4 电压管理的方法

在接入DG的配电网中, 尽管IEEE1547标准[7]建议DG不要主动改变PCC处的电压, 但由于大容量的DG接入产生了电压波动问题, 因此需要采取合适的电压管理措施。例如, 当DG对下级电压进行主动调节, 可能导致上级配电网不能根据负载的变化进行主动控制。如前所述, 为了避免系统电压跌落, DG应该采用接近单位功率因数运行;为了防止系统过电压, DG应该采用超前功率因数运行, 为了保持二者的平衡, 同时保证系统接入的DG容量最大, 应该采取以下方法。

1) 接入配电网的所有DG应该进行固定功率因数运行, 通过对配电系统的分析, 确定一个合理的功率因数值。

2) 所有接入配电网的DG容量应小于变电站短路容量的20%。

3) 当接入配电网馈线的DG固定功率因数运行时, 馈线电压上升应小于3%。

4) 当DG超前功率因数运行时, 其吸收无功功率, 其功率因数应该不大于0.95。

为了限制短期的电压波动、功率波动和过电压问题, 通过测量PCC处的V-P曲线来确定合适的DG输出功率水平, 进而确定其运行状态下的功率因数。

5 结论

通过比较PCC处V-P关系曲线, 本文分析了影响配电网馈线电压水平的主要因素。然而配电网接入DG以后, 为了解决馈线过电压问题而采取的一些措施, 容易引起电压跌落和波动。本文系统分析了影响母线电压的因素, 给出了在保持电压在合格的要求下, 使接入DG容量最大的方法。

1) DG单位功率因数运行时, 由于配电网馈线的电抗与电阻之比较低, PCC处电压迅速增加, 引起系统的不稳定;

2) 当DG采用超前功率因数运行时, 可以在一定程度上避免PCC处的过电压, 但是当接入DG容量过大时, 当负载增加引起的系统电压降低时, 存在系统电压崩溃的危险;

3) 为了解决电压崩溃问题, 可以采用V-P分析的方法确定PCC处电压在正常范围内时, DG需要的最佳运行功率因数;

4) 所有接入配电网的DG容量应小于变电站短路容量的20%, 当DG超前功率因数运行时, 其功率因数应该不大于0.95。

参考文献

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