安全电压的配电设计

安全电压的配电设计（精选十篇）

安全电压的配电设计 篇1

为更好的理解电压质量这一概念, 我们可以用一些具体的指标来衡量, 具体如谐波、闪变和三相不平衡度。低压质量的衡量目前还没有一个较为明确的标准, 但IEC标准中对电压质量有着较为准确和常规的定义:“电压质量是指供电的设备在正常工作的情况下不中断和不干扰用户使用电力的物理特性”, 因此可以显而易见的认识到, 最严重的电压质量问题就是电压完全中断。也有一些文献中从反面给出了比较直观的不合格电能质量定义:“导致用户设备故障或不能正常工作的电流、电压或频率偏差”。针对于这些不同的提法, IEEE第22标准统筹委员会 (电能质量) 和其他国际委员会推荐用以下的一些具体指标作为衡量电压质量的标准:断电、电压凹陷、电压凸起、瞬时脉冲、过电压、欠电压、谐波、间谐波、电压切痕、三相不平衡度。

2 低压配电网中电压质量检测的原理分析

2.1 所选算法和设备的原理

对于低压配电网中电压质量检测原理的认识, 首先就要弄清楚所选算法和设备的特点, 就是要认识到选择傅里叶变换和小波变换的理由, 这主要是因为傅里叶分析具有正交的特点, 同时还具有快速傅里叶变换的算法, 而小波变换则是具有较优良的局部分析能力, 这一组合就可以实现对于信号从整体到局部的观测和记录;然后就是微处理器的选择, 所选微处理器是完全能够实现对于电能质量的收集和分析工作的。

2.2 电压质量出现问题时的波形特点

电压的质量问题主要是表现在以下的一些方面, 具体如电压的骤升骤降、谐波、闪变甚至是电压的中断, 这些现象持续的时间往往较长, 通常在0.01s～60s。这里需要特别说明的是谐波的概念, 谐波, 从严格的意义上来讲, 指的是电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量, 一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解, 其余大于基波频率的电流产生的电量。我们所需要讨论的是其在电网中的起因与特征, 在电力系统中, 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时, 与所加的电压不呈线性关系, 就形成非正弦电流, 即电路中有谐波产生。由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性, 电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。

2.3 建立有效的数学模型

经过上述分析, 我们已经知道电压质量问题出现的原因, 在此进一步强调其区别, 主要是掌握中断与骤升骤降的产生差异, 事实上, 这一差异是由于电压在变化时电压的方均根与标称值的比值的不同而产生的, 因此我们可以就通过比较这一比值的大小来直接判断电压质量问题的类型。而谐波的产生原因与上述原因并不一致, 故需要建立两个模型来描述电压质量问题的数学规律, 前者的数学模型可以根据下面的公式来直接进行判断:

U (t) =aule (t) +∑un (t)

在上文已经给出的范围0.01s～60s的范围内对a进行取值, 当0

谐波主要是依据GB/T 14549——1993中如表1所示的具体极限值要求, 直接根据极限值的要求来判断谐波是否在规定的范围内。

2.4 提取电压信号的特征

所谓电压信号的特征, 主要是指其所含的基波值和大小变化以及电压谐波的有效值, 这些特征可以通过图1中呈现出来。

这张图经过上述的FFT算法就可以转化为图2的形式, 在下图中就可以非常明显的看出谐波的频率和其对应的幅值。

出了上述给出的判断依据以外, 还需要保证基波值发生变化的时间要在暂变的范围内, 如果超出所给范围就属于是长期的偏差。

3 低压配电网中电压质量检测系统的设计与实现

3.1 低压配电网中电压质量检测系统的整体设计与实现

电压质量检测系统就是将低压配电网中的三相电压信号进行一系列的调整、放大和过零等一系列的处理;然后通过转换器将电压信号转化为数字信号, 系统在对数字信号进行逻辑判断和存储后上传至上位机;最后Matlab通过上述FFT变换和小波变化进行处理就得到最终可视的电压质量检测结果。

3.2 低压配电网中电压质量检测系统硬件设施的设计与实现

低压配电网中电压质量检测系统硬件设施主要是具备各种功能的电路, 具体包括通信、调整、采集、转换和存储电路。只需要根据实际的要求进行常规的配置即可。

3.3 低压配电网中电压质量检测系统软件设施的设计与实现

低压配电网中电压质量检测系统软件设施主要包括以下几个大的功能, 具体是采样、数据处理、成果显示和通信, 本文所述系统可独立的完成上述检测、判断和处理的工作。

4 低压配电系统中电压质量检测系统的测试

该系统采用的是从部分到整体的测试方式, 在此仅给出一部分可视的实验结果, 一是参数的显示界面, 主要是显示电压的有效值、平均值和波形, 单相电压波形的显示界面则是进行电压波形和变化时间及时段的显示。正是通过这些可视的数据, 我们通过观察最终得出谐波的含量及畸变率等有实际效用的数据。

5 结语

随着现如今科学技术的飞速发展, 对于供电网的质量和效率要求越来越高, 但是现实中低压配电网的电压质量问题却越来越严重, 本文正是针对于这样一种客观存在的实际难题, 极具针对性的提出了一种新型的电压质量检测系统的设计方案。这种系统的主控制器选用的是基于核的微处理器LPC2210, 其工作原理是利用傅里叶变换和小波变换来提取配电电网中电压信号的特征值, 并在准确判断特征值大小的基础上得出关于电网电压性质的评价。本文还详细给出了该检测系统设计过程中所涉及到的电气设备设计理论、硬件及软件设计方案。文章的最后, 就该系统在检测实验中表现出的可靠性和有效性进行了综合评价。

摘要：众所周知, 电能是现如今保障经济发展和和技术进步最为关键的能源形式, 而且正是由于工业技术的快速发展, 导致了低压配电网中非线性负载和冲击性负载的急剧增加, 这一变化直接影响了低压配电网的稳定性, 具体就表现在配电网频频发生电压骤升骤降或者是闪变等不良的质量问题, 这些问题不仅仅是会给电网的正常运转带来极大的不利, 严重时还会导致重大的经济损失。因此可以看到, 对于低压配电网电压质量的提高的讨论是有足够的理论依据和实际的实践需求的, 在现实中, 这一问题也确实已成为行业内专家学者们重点研究的问题之一。本文就是在同行研究的基础上, 进一步提出观念和方法, 仅供参考及考证。

安全电压的配电设计 篇2

关键词：高层建筑；低压配电系统；接地保护设计

根据《建筑设计防火规范》的规定，建筑高度大于27米的住宅建筑及建筑高度大于24米的公共建筑均为高层建筑。在高层建筑中，人们所使用的电气设备比较多，因此对高层建筑的电气要求便有所提高。建筑电气设计要进行严谨周密的设计，才能保证施工的顺利进行。而安全性则是摆在电气设计的首要位置。随着社会经济的快速发展及科学技术的不断提高，如今人们对建筑的质量要求日益提高，尤其是高层建筑的电气方面。人们需要有安全稳定的电力供应。而且更有居民要求建筑的供电系统应该满足一定的智能化需求。建筑的智能化也包含供配电系统的智能化。因此，研究低压配电系统的安全性能具有十分重要的实际意义。

1 低压配电系统接地保护概述

1.1 低压配电IT系统概述。在现今的建筑电气设计工作中，低压配电系统接地保护型式有一种比较先进的IT系统，其电源的端口的带电区域一般情况下并没有设置接地的装置，而是在电源端口的部分设计了相应的高电阻以及电抗，用以进行接地保护。另外，在用电设备进行工作时，偶尔会产生一定的漏电情况，用电设备的外部导电部分亦需要进行比较严格的接地保护处理。IT系統不仅能够使建筑中的电气系统进行比较稳定的供电，更具有一定的安全性能[1]。低压配电接地保护型式IT系统一般情况下比较适用于对供电要求比较高，或者需要持续供电的大型建筑中。国内的众多大型企业供电的运行亦常采用该种接地保护方式来保证电气系统的安全性。

1.2 低压配电TT系统概述。另一种建筑电气系统接地型式为低压配电的TT系统。采用TT系统的低压配电系统，其电源的中性点处会进行比较恰当的、科学的直接接地保护装置的设计。在运行的电气设备外部导电装置当中，采用了与中性点形同的设置，亦进行了直接接地保护装置的设计。在建筑电气系统使用TT系统进行接地保护时，系统能够有效地运行，整个建筑电力系统的中性线N和PE线之间并不存在通电关系，即使用该系统，电气系统在运行的过程中，PE线并没有通电，不进行电力的传输。现实当中，TT系统比较适用于一些对供电要求相对较低、电压容量相对比较低的建筑，因此农村多使用该种接地系统进行供电保护[2]。在个别城市公路的供电系统当中亦有TT系统的存在。

1.3 低压配电TN系统概述。建筑电气接地型式TN系统比较复杂。该系统在设计的过程中，将多个需要进行保护的电气设备采用一根比较有保障的保护线进行连接，从而统一设定保护装置。在进行连接的过程当中必不可少的需要连接各个中性点。低压配电的TN系统存在着三种比较有效的模式，分别为TN-C、TN-S、TN-C-S，所有上述模式均需要根据统一的低压配电系统中的中性线以及保护线的合并进行设置[3]。上述三种模式各有各的优点和局限。TN-C亦被称为三相四线制供电系统，实际中比较容易操作。TN-S系统亦被称为三相五线制供电系统，比较适用于数据密集的处理区以及精密的电子设备管理区。TN-C-S系统则比较适用于工业或者是矿业。

2 高层建筑电气设计低压配电系统接地保护设计

2.1 高层建筑电气设计低压配电系统接地保护设计安全探讨。高层建筑的电气设计中需要考虑多方面的因素，其中比较重要的，亦是放在首位的因素应该为人身安全。保障人身安全，除了施工人员的人身安全外，更应该包含用电人员的人身安全，而后再考虑财产的安全。在高层建筑电气设计中，为了保障供电的安全性，一般情况下，建筑中均会设计有相应的自动切断故障点的装置，即接地保护装置，用以保护用电的安全、为整个建筑的电气运行提供比较可靠的保障。高层建筑的电气设计系统需要根据其所处地点、接地形式、电气设备的使用、电路当中的保护装置设计等方面进行综合考虑后而进行的，因此能够比较有效的防止外部的危险电压对高层建筑内部的电路运行产生不良影响[4]。

2.2 高层建筑电气设计低压配电系统接地保护模式应用。在低压配电系统的接地保护模式可分为三种比较有参考价值的模式，即IT、TN和TT模式。IT模式在对需要进行接地保护时，对用电设备外部的导电部分能够进行一定的中断，并发出警报，从而令人们及时的对故障进行恰当的排除。TN系统进行接地保护的电路系统当中，大多数用电装置均为金属装置，一旦发生故障，其产生的电流比较大，因此，TN系统能够对产生较大电流的装置进行适当的保护，避免产生过大的损失[5]。而TT系统，一般对供电系统进行保护的均为地外的保护装置，能够有效的保护电路的运行，对出现故障的回路电流进行恰当的切断。

3 低压配电系统接地保护设计中剩余电流动作保护器的选择

首先，在选择剩余电流动作保护器时，要确定整体的配电系统中，其末端使用的剩余电流动作保护器的顶级能量是否安全，是否符合一定安全标准。其次，应该注意出现故障的电路当中，其电流的流通是否小于整体的额定电路电流。最后，需要注意在安装剩余电流动作保护器时要确定整体电路具有分支线以及线路的末端用电设备，用以确定保护动作时间差的控制。

4 结论

综上所述，现今的高层建筑电气设计当中的低压配电系统的安全性保护当中需要选择适合的接地保护系统。对于IT、TN和TT三种接地模式应有正确的认识和理解。另外，高层建筑的电气设计当中更需要注重对电网线路和进行用电循环的电气设备的选择与施工安装过程。只有对高层建筑的电气设计进行比较系统的低压配电系统安全性设计，方能够保障高层建筑当中的低压配电系统能够比较健康、有效的运行，从而保障人身安全以及财产安全。

参考文献：

[1]杨云娜.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的探讨[J].电子技术与软件工程，2015，13（06）：138-139.

[2]陈文卓.探讨高层民用建筑供配电系统电气防火措施与技术[J].低碳世界，2015，07（01）：189-190.

[3]赵建一.高层建筑高低压供配电系统的设计及应用[J].电气制造，2015，18（02）：44-46.

[4]朱玉滢.高层建筑电气中低压配电设计[J].价值工程，2014，23（28）：49-50.

配电登杆作业实训安全防护设计 篇3

具有电气安全知识, 真正掌握电气安全技术, 对配电工人来说直接关系到健康和生命;对企业来说将关系到效益;对电网来说将关系到能否安全、稳定地运行。随着生产安全、线路安全、运行安全等安全生产的进一步深化, 必将对安全培训工作提出更高的要求, 多年来, 由于电气安全技术, 在教学培训中均是以理论讲解的方式进行, 学员理解较困难, 大多数都无法完全正确掌握。同样, 对10k V配电专业登杆操作作业的培训工作提出了新的要求, 尤其是在“停电-验电-接地线”三个非常重要的操作环节上提出了严格的培训要求。我们针对上述内容提出“配电登杆作业实训安全辅助电子监护系统”研发项目, 通过研发相关信号传感器, 调试信号传感系统、配套电子监护设备, 开发、编写控制软件, 对配电登杆作业实训工作操作环节进行电子监护, 以达到受训学员操作行为的规范化、标准化。

随着信息技术的硬件、软件的发展, 使得借助于信息化手段来开发配电登杆作业实训安全辅助电子监护系统成为可能, 通过硬件设备对培训工作中行为人的操作行为进行信息采集, 将信息传递给主控系统进行判断, 如果操作行为出现错误主控系统及时进行反馈, 反馈信息同时也传递给现场培训监控人员, 起到电子监护人的功能和作用。设计此培训监护系统达到使工人能够按照安全标准行为进行操作和“停电-验电-装设接电线”三个安全环节上重点进行培训监控的目的。

二、设计内容

系统的运行使得培训工作处于实时监控中, 不仅能培养工人的安全操作行为意识, 更能够使得培训工作规范化、标准化。对工人实际工作中能够按照安全标准来进行工作操作打下扎实的基础。我们的设计分为以下四个方面:

(一) 登杆作业培训工作的信息点的确认。

可以实现停电操作行为;验电器自检操作行为;超越安全工作范围;验电操作行为和操作顺序;搭接地线操作行为和操作顺序等信息点。

(二) 信息点物理信号采集传感器的研发。

可以实现对各个操作信息点物理信号的正确采集以便主控系统能对受训学员的操作进行判断。

(三) 信号的发送、传输、接收。

可以实现信息点采集到的信号与主控系统之间的无线信号的发送、传输、接收。

(四) 主控系统软件的开发与编写。

可以实现对整个监控系统运行的控制, 配套开发的软件系统根据培训的要求设计固定操作流程控制。当受训学员违反安全操作要求, 则系统根据采集到的信号及时进行反馈。

三、总体架构

通过对安全培训工作流程中关键的安全点和安全操作行为信息的采集, 发送给主控系统给予评判, 对受训学员进行监护, 实现电子监护人的功能, 如图1所示。

第一, 主控系统是由工控计算机和配套开发的软件以及信号接收设备构成。主控系统根据培训要求, 设计、开发固定操作流程控制程序, 根据信息采集系统采集到的信息, 对受训学员操作行为是否正确给出判断, 再通过反馈系统进行反馈。

第二, 信息采集系统是由各个确定的信息采集点的信号传感器、信号调理器、信号放大器和信号发射装置构成。信息采集系统对受训学员的操作行为进行信息采集, 然后将采集到的信号传输给主控系统。

第三, 反馈系统是由显示器、扬声器和信号灯等构成, 反馈系统根据主控系统对受训学员操作行为是否正确给出的判断, 以可视、可闻和警示的形式给出反馈。

四、设计效果

配电登杆作业实训安全辅助电子监护系统是根据10k V配电登杆作业实训工作实际情况, 配套开发的具有电子监护人功能的培训系统。系统能紧扣培训现场和工作现场的实际情况使学员在培训过程中能够按照安全操作规范化行为进行操作, 其中在停电行为, 验电器自检操作, 超越安全工作范围, 验电操作行为和操作顺序, 搭接地线操作行为和操作顺序等重点操作环节和行为上进行重点监控。有效地提高了培训工作的效率和效果。

参考文献

[1] .刘金权, 黄锐, 陆坤等.基于无线数据传输的电力变压器监测系统[J].传感器技术, 2004

[2] .张利丹, 龚晓峰, 袁洁, 李兴梅.基于分布式组件的监测网络系统的设计与实现[J].现代电子技术, 2008

配电工程安全管理的经验分析 篇4

关键词：配电工程；安全管理；经验

引言：我国电力事业中一个重要的组成部分就是配电工程，而配电工程的安全问题就成了大家关注的重点。无论从社会经济发展的稳定性、还是从企业自我本身的利益来看，加强配电工程的质量以及安全管理都是十分重要的，配电网在整个电力系统中其对电能的输出和分配都起着基础性的作用，所以，为了减少事故的发生，应该加强配电工程的安全管理，通过不断的实践，积累经验，促进配电工程安全管理的发展。

1.安全管理配电工程的重要性

1.1能有效的创造安全施工的范围，提高工作的效率

配电工程的安全管理得到加强，能够为工作人员提供稳定安全的施工环境，也只有确保了工作环境的安全工作人员才会提高对工作的热情，从而提高了工作的效率。任何施工单位或者企业只有将安全放在首位，才会有人愿意为其工作。

1.2对社会经济的的发展有着促进的作用

配电工程的安全管理不仅仅是为了让人民更好、更放心的用电，其还牵动着国家经济的发展。配电工程的实施若存在着安全隐患，今后不仅仅会影响到人民的人常生活，对我国经济的发展也会有着一定的影响。但是，若配电工程得到了相应的安全管理，则能确保了提供给每户所需要的电能，对国际经济平稳发展也提供了有利的条件。

1.3体现了我国“以人为本”的思想理念

配电工程的安全管理，其根本上就是保障了工作人員的施工安全，本质上的意义就是“以人为本”的思想理念。为了施工人员的安全而加强对配电工程的安全管理，保障每个工作人员其自身的安全，从而使得整个配电工程的建设能够更加安全的实施。

2.配电工程中常见的一些安全问题

配电工程的安全管理问题是所有的工程中一项相当重要的工作。通常，在配电工程中造成安全事故发生的原因往往都是因为技术管理不规范、组织机构不健全、安全制度不到位等。而这些笔者统一将其概括成了两方面。

2.1设备管理的安全问题

配电工程的设备管理工作牵涉的方面比较广，其中最主要的就在于设备的管理人员。就目前全国各地的配电管理人员来看，其素质普遍都较低，并没有很好的管理水平与意识，这对配电工程设备管理的影响是较大的，在一定的程度上也降低了工程建设的整体质量。设备的管理者需要对设备的运行状态作出准确的判断，只有技术参数的准确才能对设备进行更好的管理。

2.2不能对工程的实施作出合理的规划

随着用户对电能需求的增大，大量的配电工程实施的速度也越来越快，甚至出现盲目施工、盲目管理的现象。企业因为没有对工程的实施作出合理的规划，使得在施工的过程中出现各种的情况，例如造成我国配电工程线路超载、结构薄弱，同时还造成了很多用电户的用电不方便，给其带来了困扰。

3.在配电工程中加强安全管理的策略

为了避免配电工程中出现各种问题，如何才能在配电工程中加强安全管理呢？笔者就这一问题进行了以下的分析：

3.1培养工作众人的安全意识

要想增强配电工程安全管理，其首要点就是培养工作众人的安全意识，只有管理和工作人员的安全意识都得以提高，工程的安全建设才会在其指导和实施下得以实现。所以，在工程的建设中，一定要培养众人“安全第一”的工作思想，只有全面贯彻这种思想，管理人员才会在工程建设中无意识的将安全视为首要条件，而工作人员则会在施工的过程中格外注意安全问题，也只有安全意识到位了，配电工程的安全管理才能更好的实施。在这里，企业可以在培养工作人员的安全意识上作出一定的指导作用。例如，可以通过在公司的内部举办演讲或者是讲座，对其讲述安全的重要性：还可以通过开展相关的安全知识提高工作人员的整体素质，使得其今后在工程建设中能有解决突发状况的能力。

3.2在工程的建设中使用先进的设备，降低事故发生率

在配电工程的建设中，很多事故的发生都是因为设备的不合格。所以，为了降低事故的发生率采用先进的设备是必不可少的措施，这对整个配电工程的安全来说是基础、前提。因此，在配电工程开始实施的过程中，企业就需要根据工程建设的实际情况和需求，来进行岁设备的挑选，在选择设备的时候，要选择先进的、符合安全管理的配电设备，为今后配电工程的建设打下坚固的安全基础。

3.3建立安全实用的管理体系

要想配电工程安全得到加强，建立安全实用的管理体系是关键。有效的安全管理体系能使得配电工程在实施的各个阶段都能得到有效的管理，保证了施工的安全性。在建立管理体系上，需要管理者具有相对应的管理水平，以及对相关工程的知识有着较强的理解能力，只有这样的人才才能在管理中提出合理的管理措施，以及对各个细节的把握才会更加准确。所以，要想建立有效的安全管理体系，管理人才是重点，所以，企业应注重对管理人才的培育。

结语：总而言之，配电工程的建设必须要加强对安全管理的建设，只有将“安全”的理念全面贯彻进整个工程，才能使得整个项目都能安全的实施然后使用。因此，在配电工程的建设中，要加大安全管理的力度，为配电工程创造安全的施工环境，减少安全事故发生率。

安全电压的配电设计 篇5

火力发电厂的低压配电系统与使用者的用电情况有着直接的关系, 只要在低压配电系统负责的区域内, 任何一个使用者都会直接使用低压配电系统, 因此, 低压配电系统是火力发电厂的重要组成部分, 其安全性问题不容忽视, 如果低压配电系统发生故障, 就会造成安全隐患, 故火力发电厂电气设计中的低压配电系统的安全性必须得到应用的重视。

2 接地保护形式

火力发电厂的长期发展过程中, 管理人员也逐渐认识到低压配电系统的作用, 为了维护低压配电系统的安全运行, 消除系统故障, 火力发电厂的管理人员也开始制定相应的保护措施, 以保证其正常运行, 其中, 比较常见的就是系统的接地保护形式。在火力发电厂的实际运行中, 需要按照其运行特点, 设置相应的接地保护措施, 通常情况下, 火力发电厂接地保护的设置要以设备的使用情况以及电厂的内部系统为依据, 同时, 设置接地保护时, 对于任何形式的接地保护, 都应该严格控制电位连接过程, 避免因为疏忽而导致失误, 进而对火力发电厂的低压配电系统的安全性造成影响。按照规定, 可以将火力发电厂低压配电系统的接地形式分为以下三种, 即IT系统、TT系统和TN系统[1]。

2.1 IT系统

低压配电IT系统中, 对于电源端口带电位置不用采取接地保护措施, 电源端口的带电位置经过阻抗、电抗或者高电阻时, 需要采取接地保护措施。此外, 低压配电IT系统的用电设备如果存在外漏导电部分, 也应该采取接地保护措施。使用低压配电IT系统供应电力, 可以保证系统供电的稳定性, 同时, 还能提高系统供电的安全性。比较适合应用于用电量比较大、供电时间比较长以及供电要求比较高的场所, 目前, 大多数的火力发电厂都采用低压配电IT系统进行供电[2]。在电气设备中, 使用缺少接地保护措施的配电网, 如果用电设备的外壳发生故障, 可能会出现带电现象, 管理不善的话, 容易发生触电事故。因此, 火力发电厂应该强化安全观念, 采用高效的接地措施, 避免安全隐患, 保证火力发电厂能够正常运行。

2.2 TT系统

低压配电TT系统中, 应该在电源的中性点位置采用直接的接地保护措施, 同时, 对于电气设备的外漏导电部分, 也应该采用接地保护措施。低压配电TT系统在整个电气系统中占有非常重要的作用, 运行过程中, 电气系统的中性线N和PE没有直接的通电关系, 即电气系统的PE线没有电流经过。一般来说, 低压配电TT系统常用于用电设备比较少、用电量比较小以及用电要求比较低的场所, 比如偏远地区或者农村等[3]。从应用范围来看, 低压配电TT系统远没有低压配电IT系统的应用广泛, 然而, 我国的农村地区覆盖面积比较大, 恰好低压配电TT系统在农村的应用较多, 故火力发电厂的管理人员也要相应的重视低压配电TT系统的应用和发展, 让低压配电TT系统能够发挥最大的作用, 保证农村地区的供电安全, 避免供电事故的发生。

2.3 TN系统

在火力发电厂的低压配电系统中, TN系统也会用于供电, 设计低压配电TN系统时, 要将系统负责的电气设备的外壳用一个保护线连接起来, 并采取相应的保护措施, 此外, 还要保证低压配电TN系统的中性点之间的连接。低压配电TN系统的模式有很多种, 比如TN-C-S模式、TN-S模式、TN-C模式等, 可以按照保护线和中心线合并的关系来确定低压配电TN系统的模式, 这三种模式使用情况不同, 在各自的适用范围内, 具有明显的优势。以TN-C模式为例, 这种模式容易设计, 属于三相四线系统;TN-S模式也属于三相四线系统, 并增设PE线进行接地保护, 常用于存在易爆场所或者保存精密电子仪器的场所;而TN-C-S系统在工矿企业的应用较多。火力发电厂的管理人员应该最大限度的利用信息化技术, 对上述三种模式进行补充和完善, 在保留各自优势的同时, 拓展适用范围, 以提高火力发电厂的工作效率, 维护火力发电厂的运行安全。

上文对火力发电厂的低压配电接地保护形式进行分析, 采用这种接地保护措施可以明显的降低火力发电厂的供电事故, 维护火力发电厂的正常运行, 保证供电的稳定性, 提高供电的安全性, 但是, 火力发电厂的低压配电系统接地保护措施还需要进一步的完善, 以满足火力发电厂的发展需求。

3 接地保护设计

火力发电厂的低压配电系统设计时, 不仅要让低压配电系统接地保护措施符合火力发电厂的实际特点和使用需求, 还要让低压配电系统接地保护措施与保护线的截面情况、电气设备的使用情况以及系统接地形式等相匹配。设置低压配电系统的接地保护过程中, 采用任何一种接地保护形式, 都应该采用总等电位联结, 避免低压配电系统之外的电压对电路系统产生影响。上文介绍到, 火力发电厂的低压配电系统存在三种模式, 包括低压配电IT系统、低压配电TT系统和低压配电TN系统。其中, 低压配电IT系统主要保护电气设备的外漏导电部分, 在发生危险时, 会立即切断回路电流, 以保证系统的使用安全;低压配电TT系统则是保护供电网络的外漏导电部分, 当TT系统正常运行时, 若供电网络的外漏导电部分发生故障, 只要电压没有超过相应的限值, TT系统会通过报警装置提示管理人员, 以便进行供电网络的维修, 当电压超过相应的限值时, TT系统会直接切断供电系统, 防止供电事故的发生;低压配电TN系统的接地保护主要是防护故障电流过大或者金属性短路对系统的影响, 在接地保护设计时, 以电流保护器的应用为主, 对电流短路或者电路负荷进行保护, 可以将TN系统成为低压配电系统的接地故障保护模式, 然而, 当低压配电系统的导线截面过小或者线路长度过大时, 需要使用相应的漏电保护器, 以保护供电网络, 同时, 也可以作为接地保护措施。

4 漏电断路器的应用

火力发电厂低压配电系统的接地保护中, 肯定会应用到漏电保护器, 但是, 为了保证低压配电系统的安全, 在选择漏电保护器的过程中, 也必须让漏电保护器的相关参数和低压配电系统相匹配, 特别是漏电保护器的额定电流的选择。确定漏电保护器的额定电流时, 需要注意以下几点。第一, 漏电保护器应用于低压配电系统的末端装置时, 要保证电击能量的上限不能超过限定值;第二, 漏电保护器的额定电流必须必低压配电系统的泄漏电流大, 避免泄漏电流对系统的影响。在火力发电厂低压配电系统的设计过程中, 在系统的供电网络干线位置、供电网络支线位置以及供电系统的末端设备位置都要设置相应的漏电保护器, 从系统的整体角度出发, 对低压配电系统进行全面的保护。

5 结束语

火力发电厂的电气设计过程中, 要想保证低压配电系统运行的稳定性, 提高低压配电系统的安全性, 就应该从火力发电厂的多个层面进行分析, 认真对待火力发电厂的每一个环节, 包括低压配电系统的设计、供电网络的布置和末端设备的安装等, 真正起到保护火力发电厂低压配电系统的作用, 最大限度的避免安全隐患, 维护火力发电厂的正常运行, 以保障使用者的生命财产安全。

摘要：火力发电厂的电气设计中, 低压配电系统的设计尤为重要, 若没有进行合理的设计和规范的施工, 必然会造成一定的安全隐患。对于火力发电厂来说, 其电压负荷量非常大, 一旦低压配电系统的安全性出现问题, 会造成难以估量的损失。

关键词：火力发电厂,电气设计,低压配电系统,安全性

参考文献

[1]曾德慧.高层建筑低压配电系统漏电的火灾危险性及其防范措施研究[J].科技信息, 2010 (29) .

[2]剑飞.高层建筑低压配电系统用电安全研究[J].科技创新导报, 2009 (14) .

安全电压的配电设计 篇6

关键词：高层建筑,电气设计,低压配电系统,安全性设计

1 高层建筑低压供配电系统设计要求

高层建筑的用电负荷量比较大, 对电气的设备的配置的电能质量要求也比较高, 因此要保证高层建筑的供配电电源的可靠性还是有一定难度的。另外, 由于高层建筑的高度一般都比较高, 所以要进行供电的线路也比较长, 这在一定程度上也加重了安全隐患。目前我国要求的规范是用电设备必须一律按照一级负荷中特别重要的负荷规定进行供电, 比如消防电梯、消火栓、生活水泵用电等。高层建筑的供配电体统的设计方案也应该按照这些要求进行, 当然最主要的还是要考虑设计方案的简单可靠和安全容易操作。

2 高层建筑低压电源配置

2.1 配置要求

(1) 非消防I、II级负荷供配电要求。为了确保供电的可靠性, 非消防I级负荷应该由双电源进行供电, 如此可保证一个电源出现故障, 仍可正常供电, 不会引起断电事故的发生。而对于特别重要的负荷, 应配置双重电源和备用电源。对于非消防II级负荷而言, 则可采取回路进行同时供电, 保证充足电量; (2) 民用建筑的供电要求。当消防用电负荷是I级时, 系统主电源和备用电源应独立于专用回路的双电源进行供电;当消防负荷在II级时, 系统主要电源和变电系统应该采用双回路电源来供电。

2.2 干线配置

高层住宅干线配置主要有三种方案: (1) 应用一路电源和一台变压器, 把低压单母线分段。需设置应急备用电源, 其需要有效满足消防负荷和非消防负荷的使用要求。该种方案在一般性的高层建筑住宅较为适用, 超大负荷的住宅不太适用。该方案满足了规范化设计的要求, 但应急电源容量较大, 投入相对较高; (2) 独立两路电源和两台变压器, 分列运行, 将低压单母线进行分段, 设置应急电源备用。该种方式可有效确保供配电的可靠性, 适应高层建筑, 尤其是负荷较大的高层建筑; (3) 应用一路电源和一台变压器, 采取低压母线分段, 并通过电源线低压侧引出两个回路电源, 分别应用到不同的低压分母线段之中。

3 低压配电系统中供电线路的安全性分析

供电线路的安全性在低压配电系统中是非常重要的因素。至于供电线路的设计方案的设计就要根据具体的建筑物的性质、施工要求、施工环境和用电设备的具体布置等开进行综合考虑。在进行操作的时候一定要尽量避免因外部污染物或者存在一些干扰因素等对线路布置系统造成一定的影响。在铺设电路的过程中, 也要避免由于受到外部挤压、冲击和由于建筑物的伸缩、下沉等造成的供电线路的损毁, 从而降低了供电线路的使用寿命。特别注意的是在高层的民用建筑中对于消防用的设备要专门采用相关的专业的供电回路系统, 在消防水泵、控制室、电梯和排烟风机等的消防设备中, 需要在最后末一级的配电箱处专门装置自动切换设备, 可以在紧急情况下及时切换, 保证供电的正常。另外, 在地下车库中, 应急照明的装置一般是安装在墙上, 配电箱也没有什么防水功能, 一旦发生火灾, 配电箱很容易被烧毁。所以, 应专门设计一个用来放配件箱的设备来防止大火的烧毁, 以此来提高各项设备在使用过程中的性能。

4 低配压系统中配供电方案的安全性分析

在高层民用建筑中安装有大量的电负荷, 一般有一级或者二级的, 变压器的数量通常也是两台或者跟多, 此外还会设有一台次柴油发电机组。这些设备的配置和安装都是为了保证居民用电的安全和可靠。至于柴油发电机组的起动, 一般要求是:如果出现10k V的两进线回路都停电的情况, 作为应急电源使用的柴油发电机会在10s内自动起动, 自动承担供电的任务, 如果发生火灾的话, 应急电源设备就会自动切换到储备电源的供应设备上, 同时会自动切除非消防用电负荷的供电系统, 降低了危险性, 提高了用电的安全和可靠性。所以在实际操作中, 如果碰到两台变压器不并列运行且和一台柴油发电机进行组合构成的各种供配电系统时, 要进行深入研究此系统的优缺点并加以比较和分析, 以此选择和做出最优的配电设计方案, 在整体上提高供电的安全和可靠性。

5 低压配电系统设计中的接地保护措施分析

5.1 低压配电IT系统

在接入低压配电IT系统的过程中, 要区分建筑电气系统的电源端口带点区域, 此区域不用来接地设置。或者在进行接地过程中要保证期在经过高电阻、电抗或者阻抗时要进行接地的保护设置。而且用电设备在外漏的导电部分也应进行接地保护设计

5.2 低压配电系统

建筑电气系统中使用TT系统进行低压配电的供电应用设计中, 在电源的中性点处需要进行直接的接地保护设计, 另外, 电气设备中那些外漏导电部分和电源中性点的接地设置中也需要进行接地保护的设置。

5.3 低压配电TN系统

建筑电气设计中应用中低压配电系统也有使用TN系统进行供电应用的, 在这样的供电系统设计中, 首先需要将所有的电气设备的外壳都连接到一个保护线上, 进行一定的保护模式设置, 同时, 配电系统中的中性点之间也应该进行连接。在TN供电系统中, 还有TN-C、TN-S以及TN-C-S三种模式, 这些模式是根据低压配电系统中中性线和保护线的合并关系进行设置的。

6 高层建筑低压配电系统中的接地保护设计

低压配电系统的接地保护设计在高层建筑的施工中, 具有十分广泛的应用作用, 这其中的漏电断路器的应用更是常见。所以对漏电断路器的选择成为低压配电系统在应用中要注意的问题, 首先要注意的是漏电断路器的额定动作电流的选择, 要根据漏电断路器的点击能量数值的大小进行配电系统末端的使用量, 以保证各项安全界限能够符合相关指标数值。再有一点需要注意的是, 在通常情况下, 漏电电流量要比实际工作中漏电断路器的额定动作电流量要小, 否则就会造成电路中电压的损毁或者发生电泄漏造成的以为事故。因此, 我们在进行选择漏电断路器的动作电流时要考虑整体性。例如在进行电气的设计环节中, 要充分考虑漏电断路器的选择情况, 将分支线和线路末端的用电设备、电路干线和电路支线的各项数据指标计算在设计环节过程中来。

7 结论

通过文章对配供电方案和安全性的详细分析, 我们认识到, 低压配电系统的可靠性和安全性的保证, 除了设备本身的质量问题外, 还需要靠人为的防护和采取一定的防范措施。因此, 相关的技术操作人员的技术水平的不断地提高和自身素质的提升, 在实践中不断地强化自己的动手操作能力, 积累经验, 都在很大程度上有利于低压配电系统的安全和可靠性的提高, 同时也为高层建筑电气设计的整体质量提供了很好的基础保障工作, 在根本上奠定了高层建筑低压配电系统的良好运行的基础。

参考文献

安全电压的配电设计 篇7

随着建筑事业的快速发展, 当前我国高层建筑无论在数量上还是在规模上都较过去有了一个显著提高, 这一方面给建筑使用者带来了极大的便利, 另一方面也对建筑的供配电安全提出了更高的要求。现阶段, 低压配电系统在高层建筑的电气设计中取得了广泛的应用, 但低压配电系统如果设计施工不当又极易引发安全问题, 进而对整个建筑物的使用安全性都带来严重影响, 必须引起我们充分的重视。

与普通建筑物相比, 高层建筑的用电负荷量往往都比较大, 而这就对其内部低压配电系统的工作可靠性提出了更高的要求。而目前我国的低压配电技术还不够成熟, 造成其在实际应用中还存在不少安全隐患, 必须特别重视低压配电系统的安全性问题。作者结合自己多年的工作实践经验, 就高层建筑电气低压配电系统的安全设计问题进行了一些有意义的探讨, 希望对相关工作能够有所借鉴。

2 影响低压配电系统安全性的原因分析

2.1 电气接地质量问题

现阶段, 我国在高层建筑的电气设计及施工环节中, 接地形式存在严重的混用问题, 再加上供电系统也没有采取相应的接地措施或者没有按照相关规定进行正确接地, 进而造成电气接地存在比较严重的安全隐患, 不仅无法实现对重要电气设备的有效防护, 严重的甚至还可能造成人员和设备损失, 必须引起我们充分的重视。

2.2 保护装置不到位

通过对当前处于工作中的低压配电系统进行分析后可以发现, 很多保护相关的装置都没有进行正确的设置, 造成一旦出现漏电, 保护装置也无法及时动作, 进而就可能引发火灾等重大安全事故, 而火灾事故一旦发生在高层建筑中, 就会引起灾难性的严重后果。

2.3 漏电保护器使用问题

受到各种主、客观因素的影响, 有时高层建筑中的电气接地将不可避免地会出现故障, 进而可能引发比较严重的后果, 如人触电击和电气火灾等。而为了有效应对这种威胁, 漏电保护器开始在高层建筑的电气设计中得到了有效应用。但现实却是, 漏电保护器因为选用不当等原因的影响, 致使其功能往往不能得到有效的发挥, 这就给供配电安全带来了不利因素。

2.4 越级跳闸导致巨额经济损失

对于在高层建筑电气设计中应用的低压配电系统, 当下级配电回路出现短路故障时, 那么由此而产生的较大的短路电流往往可能引发越级跳闸, 进而导致大面积的断电故障发生。总之, 因越级跳闸而造成的经济损失可能十分巨大, 但受到关键核心技术无法突破的限制, 该问题到目前为止也没有得到有效的解决, 这是建筑电气设计人员亟需解决的一个难点问题。

3 高层建筑低压供配电系统设计要求

与传统普遍建筑相比, 高层建筑中的电器设备数量和负荷量更多, 对电气设计质量的要求也越来高, 所以要保障低压配电系统的安全性和可靠性还是有一定难度的。此外, 因为高层建筑的特点, 造成其内的供配电线路也比较长, 而这也同时增加了安全隐患。目前我国对高层建筑电气设计中应用的低压配电系统有着明确的要求, 要重点确保消防电梯、消火栓、生活水泵等设备的用电。对于高层建筑中的低压配电系统来说, 其设计方案也必须满足这些重要设备的用电要求, 同时还应兼顾设计方案的简单、安全以及可靠性要求等。

4 提升低压配电系统安全性的设计措施探讨

4.1 对于接地的保护设计

在对高层建筑内的低压配电系统进行设计时, 为了提高其工作的可靠性, 降低人身以及设备受到的安全威胁, 往往需要在系统中设置专门的接地保护或者安装能够自动切断故障电路的设备。这对提高高层建筑的供配电安全以及保障低压配电系统正常运行具有重要意义, 必须加以充分重视。具体而言, 要针对具体高层建筑的特点尤其是其中电气系统的特点来采取切实有效的接地保护措施。一般接地设置需要遵循以下原则:首先, 不同高层建筑电气系统中的电气设备数量、类型以及使用情况存在差异, 必须根据具体建筑中的电气系统实际情况来确定接地保护的形式。目前在高层建筑中应用较多的接地保护形式有Tr、TN和IT三种。其次, 虽然接地保护形式存在多种, 但无论采用哪种形式, 都必须确保对总等电位进行联结。这样做的意义是为了避免建筑电路受到外部危险电压的不利影响。

4.2 配置要求

对于非消防I级供配电来说, 应该采用双电源进行供电, 以防止当一个电源出现故障后所造成的断电事故。而对于非消防II级供配电来说, 可采取回路进行同时供电, 保证充足电量。

此外, 对于高层住宅干线配置来说, 当前应用较为广泛的主要包括以下三种方案: (1) 只使用一路电源和一台变压器。这种方案要将低压母线进行分段, 主要应用在对负荷要求不高的普通建筑上。 (2) 独立使用两路电源和两台变压器, 分列运行并设置备用电源。与第一种方案相比, 这种方案的供电可靠性得到了极大地提升, 适应具有较大负荷要求的高层建筑。 (3) 应用一路电源和一台变压器, 并通过电源线低压侧引出两个回路电源。

4.3 低压配电系统中供电线路的安全性

对于低压配电系统而言, 确保供电线路的安全性是其中非常重要的一项内容。具体而言, 需要根据具体高层建筑的形式、特点以及用电设备的布置情况等对供电线路进行合理化的设计。在进行设计的过程中, 要对外界可能对线路布置造成干扰的因素进行充分考虑, 并同时确保线路在铺设过程中不易发生损毁以保障其使用寿命。高层建筑对于火灾的防范是其电气设计中的一项非常重要的内容, 为了确保消防用设备的供电可靠性, 一般需要采用专门的供电回路系统, 并在整个消防系统的最后末一级的配电箱处专门装置自动切换设备, 以便于在紧急情况下实现及时切换以保障供电的正常运行。

4.4 高层建筑接地保护设计中漏电断路器的选择

从理论上来说, 漏电断路器对于避免很多因电气故障而造成的事故具有重要作用, 但要确保漏电断路器能够正常发挥其作用, 就必须根据当前高层建筑低压供配电系统的特点, 对漏电断路器进行合理选型。在对漏电断路器进行选型的过程中, 最重要的就是要确定漏电断路器的额定电流范围, 要确保所选取型号的漏电断路器的额定电流一定要大于建筑供电系统发生断路外漏时的电流值。

5 结束语

对于高层建筑来说, 确保供配电安全对于保障建筑使用者的人身和财产安全至关重要, 而要做到这一点, 就必须对低压配电系统进行安全设计, 除了尽可能采用技术先进、可靠性较高的供配电设备外, 还应通过设计优化来提高供电质量和供电安全, 以保障整个建筑的使用安全, 从而使其能够更好地为人类服务。

摘要：高层建筑中的电器应用以及电压负荷量都比较大, 而这就对建筑电气设计中的低压配电系统的安全性提出了更高的要求。文章对高层建筑电气低压配电系统的安全设计问题进行了一些有意义的探讨, 希望对相关工作能够有所借鉴。

关键词：高层建筑,低压配电系统,安全性设计

参考文献

[1]吴爱云.简析高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性[J].华东科技 (学术版) , 2015 (3) :69.

[2]叶书明.针对高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].民营科技, 2014 (8) :19.

[3]范小亮, 王丹, 郭明亮.对高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的探析[J].中国科技博览, 2013 (16) :279.

[4]王宏伟.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].科技创新与应用, 2012 (16) :222.

安全电压的配电设计 篇8

为保证配电网安全稳定运行,国家电力调度通信中心发布了国家电网调[1]168号文件《关于加强配电网自动化系统安全防护工作的通知》(简称168号文),要求配电网自动化系统采用基于调度证书的非对称密钥算法实现控制命令以及参数设置指令的单向认证与报文完整性保护,非对称密钥算法选用椭圆曲线密码(elliptic curve cryptography,ECC)(160bit以上)或RSA(1 024bit以上)算法,各地要尽快开展配电网自动化系统主站及终端设备的升级改造工作[1]。同时,国家电力调度通信中心向配电终端厂家提供了基于各自硬件平台与软件运行环境的基于ECC体制下的SM2椭圆曲线公钥密码算法(简称SM2算法)运算库,供厂家对各自已安装的终端设备实施安全防护改造升级。

配电终端厂商综合各自设备的性能特征,基于SM2算法运算所需的资源开销,以及配电自动化业务的性能要求等因素考虑,大都采用将运行有SM2算法的CPU板卡替换已有CPU板卡的方式实现配电终端的安全防护改造[2,3,4,5,6,7,8,9,10]。该改造方式在板卡替换过程中需要对终端设备断电,因而要求供电单位在升级改造过程中对需要改造的配电终端所在线路与区域逐一安排停电计划。由于当前已投运的配电终端数量巨大,这种改造方式需要供电公司投入大量的人力以及时间实施停电改造,同时需要终端厂家投入大量物力成本实现CPU板卡替换,并且会造成替换后旧板卡被废弃的资源浪费。

为解决上述问题,本文设计了配电自动化终端设备信息安全加密模块(简称加密模块),支持基于ECC的SM2椭圆曲线算法运算库,能够对主站下发的遥控报文进行解密和验签操作,同时判断遥控报文的时效性,实现遥控报文的完整性保护和主站身份鉴别。

只需在配电终端前加装该加密模块,不需对改造区域停电,也无需对终端设备进行其他硬件改造和软件配置,就能实现终端设备的安全防护改造,避免了改造造成的线路停电和CPU板卡更换废弃,可节约大量人力、物力和时间成本,为配电自动化系统配电终端信息安全防护改造提供了一种新思路。

1 加密原理

加密模块安装在配电终端通信箱体中,一端连接通用分组无线服务/光网络单元(GPRS/ONU)等通信设备,另一端连接配电终端设备,其应用场景如图1所示。

配电主站使用预装主站私钥对遥控命令报文进行签名运算得到数字签名,然后使用对称密钥对数字签名进行加密,最后配电主站将加密后的数字签名附加在标准遥控报文、时间戳(配电主站下发遥控命令的时间)后形成复合遥控命令报文,并通过GPRS无线公网、无线专线或者光纤网络发送给加密模块。

加密模块接收到复合遥控命令报文后,使用预装的对称密钥解密后,再使用主站公钥验签,就能判断遥控命令消息来源是否合法。不合法则丢弃命令报文,合法则分析时间戳的有效性判断数据报文传输是否超时。超时则丢弃已过期的数据报文,未超时则解析其内容,并将解析后的遥控命令以明文方式发送给配电终端,配电终端接收遥控报文后执行远程遥控操作。

2 模块硬件功能及框图

加密模块由主CPU处理芯片、独立的双数据通道、实时时钟电路、SDRAM存储器、直流电源模块和SD卡电路构成,其硬件原理如图2所示。

CPU采用CycloneⅢ现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP3C10E144i7,该芯片配置灵活性高,可在芯片内部搭建软核处理器[11],加密运算用到的SM2签名算法库就嵌入在其中。

主站端网络接口与配电端网络接口、备用主站端网络接口与备用配电端网络接口组成两个独立的数据通道。每个数据通道都采用独立的硬件TCP/IP协议栈芯片W5200,支持10 Mbit/100 Mbit自适应及极性自动翻转(Auto MDI/MDIX),物理上将配电终端与外界隔离,每个网口可配置独立IP[12]。

SDRAM存储器IS42S16320B用于提供程序运行空间及存储不合法的数据。实时时钟DS1302提供实时时钟信号,用于报文时间戳比较;SD卡插槽插接存储卡用于不合法数据读取,以及加密模块IP、MAC地址、公钥证书等参数设置。

3 非对称加密算法

加密模块采用的非对称密钥算法是由国家电力调度通信中心统一提供的基于ECC的SM2算法运算库。体制下的SM2算法是由于其符合配电自动化系统的特点,即对计算性能和存储空间要求较高。

采用ECC算法是因为配电终端类产品大多采用嵌入式系统,而嵌入式处理器在选择加密算法时对其实现的计算量是较为重要的指标,此外加密算法对带宽及存储空间也有一定要求。

ECC下的SM2算法相对于其他非对称加密算法而言,有以下特点[13,14,15,16,17,18,19]。

1)抗干扰性强,位数相同的密钥,其抗干扰性大大优于RSA非对称加密算法。

2)计算量小,运算速度快。

3)密钥尺寸及系统参数较小,占用存储空间小。

4)对于短消息的加密,SM2算法所占用的CPU资源也比其他非对称加密算法少。

研究表明,当使用安全性级别破解时间为104MIPS(每秒处理的百万级的机器语言指令数)年的数据加密技术时,使用RSA所需要密钥长度为512bit,而使用ECC算法则只需要106bit。当使用安全性级别破解时间为1078MIPS年的数据加密技术时,使用RSA算法需要的密钥长度为21 000bit,而使用ECC算法则只需要600bit[14]。

针对应用在当前配电终端上的SM2算法,在加密模块FPGA芯片EP3C10E144i7平台上,采用100 MHz的运行频率,其加密运算时间大致在200ms左右,完全满足配电自动化系统对遥控命令的实时性要求。

4 模块软件设计及流程

4.1 信息完整性检测与主站身份认证

加密模块接收到配电主站下发的遥控报文后,首先需要对报文进行完整性检查以及主站身份验证,遥控报文的完整性验证及身份认证过程如图3所示。

配电主站将标准IEC 60870-5-104遥控命令报文C通过预装主站私钥进行签名运算得到SC,再运用预装对称密钥对SC进行加密运算,得到ESC。

配电主站将遥控命令报文C和加密后的数字签名ESC组成复合遥控命令报文,通过GPRS/ONU通信网络下发给加密模块。

加密模块接收到复合遥控报文后,提取遥控命令报文C以及ESC。首先,加密模块将遥控命令报文C通过预装的主站公钥进行数字签名运算得到第1份数字签名SC1。接着,加密模块将提取的ESC通过预装的对称密钥进行解密运算得到另一份数字签名SC2。基于SM2算法特点,SC1是由加密模块通过公钥运算得到的数字签名,SC2是由配电主站私钥运算得到的数字签名。如果配电主站身份合法,SC1和SC2将完全匹配;如果外界对遥控命令报文C或者加密后的数字签名ESC做出任何改动,都将导致SC1和SC2不匹配。

因此,加密模块只需对比SC1和SC2是否完全相同,就可以识别接收到的遥控报文是否合法及完整,从而鉴别接收到的遥控指令是否被外界篡改。

4.2 时间戳校验

时间戳校验是为了防止重放攻击,防止攻击者通过非法窃听后截取整条复合遥控命令报文,将同一条报文多次反复下发给加密模块,重复执行遥控操作。

加密模块的时间戳校验是通过比较时间差值Δt与延时阀值Tthreshold实现的。

Δt是指加密模块接收到配电主站下发的遥控命令时的当前时间Tnow和遥控命令报文中携带的时间戳Tstamp之间的差值,即

延时阀值Tthreshold综合考虑配电主站与加密模块两者间的时间偏差Tbias,配电主站与加密模块通信过程中通信数据的传输时间Ttran,通信网络数据传输的延时Tdelay,配电主站进行遥控报文加密运算时间Ten以及加密模块对报文解密运算所费时间Tde,即

Δt≤Tthreshold,表示加密模块接收到的遥控报文属于配电主站下发的正常遥控报文,加密模块将解密后的明文传输给配电终端,配电终端执行遥控操作;Δt>Tthreshold,表示遥控命令超时,本次接收到遥控命令报文过期,本条报文可能为重放报文,存在安全风险。加密模块将丢弃该条报文,同时将该数据写入存储器中备份,便于日后查处分析。

合理选取Tthreshold值尤为重要。Tthreshold取值太小,极易出现超时现象,无法正常执行遥控操作;取值太大,则自动化系统遭受重放攻击的几率加大。综合多个配电自动化现场的应用状况,加密模块Tthreshold值一般设置为15s左右。

另外,配电主站和加密模块的时间来自两个不同的时钟源,两者会产生时间偏差Tbias。随着配电自动化系统的运行,Tbias将不断变大,从而导致Δt总比时间阀值Tthreshold大,此时配电主站下发的所有遥控指令加密模块都将判定超时,使得远程遥控操作一直失败。因此每次执行遥控操作前,配电主站和加密模块都要进行一次对时操作,将Tbias控制在合理范围内,保证遥控操作执行的成功率。

5 实验验证

选择某供电公司配电自动化主站现场搭建加密模块测试系统,如图4所示。

配置好设备IP地址后,主站与配电终端首先执行一次对时操作后,开始进行加密模块功能性能测试。

1)遥控功能测试:用匹配的同一组主站公钥TP1、主站私钥MP1分别设置加密模块与主站纵向加密网关,执行遥控操作100次,成功100次,遥控成功率100%,满足《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》(Q/GDW 625—2011)(简称规定)中遥控“正确率≥99.99%”的要求[20]。

2)遥控执行时间测试:用匹配的同一组主站公钥TP1、主站私钥MP1分别设置加密模块与主站纵向加密网关,主站执行遥控操作16次。测试16次遥控操作,每次执行时间在1.5s左右,满足规定中“遥控命令选择、执行或撤消传输时间≤10s”的要求[20]。

3)报文重放测试:用对应匹配的同一组主站公钥TP1、主站私钥MP1分别设置加密模块与主站纵向加密网关。设置加密模块延时阀值Tthreshold为10s,设置测试软件时间超前加密模块时间15s,执行遥控操作10次,成功0次,满足168号文要求。

4)签名错误报文测试:用一组不匹配的主站公钥TP1、主站私钥MP2分别设置加密模块与主站纵向加密网关设备。执行遥控操作10次,成功0次,满足168号文要求。

5)不带签名报文测试:用主站公钥TP1设置加密模块,主站执行遥控操作不带主站私钥。主站用下发标准IEC 60870-5-104遥控报文10次,DTU执行遥控操作0次,满足168号文要求。

上述5项具体测试结果如表1所示。本次设计的加密模块满足168号文对遥控指标的要求,符合配电自动化现场应用要求。

6 结语

1)加密模块采用由国家密码管理局推荐的SM2算法,加密私钥证书及验证签名的公钥证书都遵循ITU-TX.509国际标准,实现对遥控报文的完整性保护和主站身份鉴别,添加时间标签保证遥控报文的时效性,满足168号文对配电终端安全防护要求。

2)加密模块安装方便,只需在配电终端前加装该模块,不需对改造区域停电,也无需对终端设备进行其他硬件改造和软件配置,就能实现对配电终端的安全防护改造。

3)加密模块具备“一主一备”两个独立的数据通道,可实现两组数据通道的自动切换。运行过程中,加密模块监测到主数据通道不通就会自动切换到备用通道进行数据传输,即实现“热备用”功能,提高配电自动化系统数据传输的可靠性。

在配电中电力调度运行的安全管理 篇9

【关键词】电力调度；安全管理；防范策略

1.电力调度运行中安全管理的意义

对于电力调度中安全管理的意义在于对其风险的管理。在电网中，电力调度的运行难免会产生许多安全方面的风险，有效的对风险进行管理才能更好的保障电力调度运行的安全性。对风险进行管理是把各系统、各项目工程以及各企业单位在工作中遇到的安全隐患问题进行全面的研究和分析，对整个安全隐患进行确认，并对其原因进行分析和总结，对安全隐患进行及时的预防和解决，以此来对电力风险进行预防，保障电力系统安全运行。风险管理的内容有：对风险进行识别、分析和控制，以达到预防安全事故的发生，降低电力调度运行安全事故造成的损失，采取科学的管理手段，对控制、预防和转移等方面进行管理，减少造成的损失以及损失后的处理，从而达到对电力调度进行控制和降低损失的目的。

2.对风险进行识别与评估

2.1如何对危险进行识别

当电网运转时，人所进行的一切活动都影响着电网的安全运作，所以更要重视运行中一切的人为活动。根据有关规定，进行生产过程中出现的不良因素和安全隐患可以分为六种。而电力调度工作中的不良因素占据了其中五种，而且都是行为性质的安全隐患，包含以下几种：进行指导的时候出现失误，也就是在指导过程中，对违章行为进行指导时发生错误或对其行为进行指导发生错误；在进行操作时发生错误，大部分指进行工作中的一些不符合规则制度的行为；在监察过程中产生的错误；其他因素导致的错误；不良因素引起的安全隐患。

2.2如何对风险进行评估

通过安全工程对系统进行风险的评估，从而对系统进行安全性质的定量和定性，以此对系统可能发生的隐患程度进行确认。通常选用的评估方法是金尼法，此方法主要把系统可能遇到的隐患通过三种因素进行数值进行分析。

3.电力调度运行的现状

电力调度运行是根据电力系统的实时运行状态和所要达到的目标来控制电力系统的运作，是电力系统安全的保障，同时也是电力工作的核心。 据统计，目前的电力调度运行2012年发生安全事故多达70起，比上年增长10%，按照故障类型统计，220kV及以上變电所和发电厂全停14起，220kV以上变电站单母线停电的占27起，局部电网停电4起，其他原因导致的25起。

目前，中国电力建设正处于发展的巅峰时期，对电力需求比较大，新增设备多导致电网的系统错综复杂，因此给电力调度运行带来巨大负担。为解决这一问题，大部分电力企业采用调度自动化系统，该系统结合了计算机网络、数据通讯和电力系统等多个方面的专业技术想结合，实现对电网的实时监控、负荷预算和故障处理等功能。目前，我国的电网调动系统逐步向自动化方向发展，调度自动化系统不仅能够提高调度管理效率，还能够对调度安全进行全面监控，加强了电网调度工作的创新性发展，提高了电网运行效率，保证了电力调动运行的安全。但是在这个基础上，电力安全管理系统在运行和维护工作中还存在着一定的问题，具体表现如下：

（1）缺少专业的安全管理技术人员。对于投入运行的电网调度系统中，相关专业的管理技术人才严重缺乏，现有的技术人员专业技术水平不够，经验不丰富，电力调度的人才储备薄弱造成了管理工作不到位，直接影响了调度运行系统的工作效率，难以确保电力系统的安全性和稳定性。

（2）缺乏完善科学的管理制度。在调动运行安全管理实施过程中，由于管理人员缺乏系统的管理经验，很难制定出科学合理的管理制度，因此，在系统运行中，没有正确的细则和流程进行参考，难以保证系统的高效运行。

（3）管理人员管理意识薄弱。调度运行的安全管理中，管理人员将工作重心放在系统的运行使用上，忽略了管理工作的重要性。同时，缺乏系统完善的培训制度，轻视对管理人员的培训和指导工作，导致调度系统内部人员配置不合理，工作人员技术水平较差，当系统运行出现问题时，不能及时解决，很大程度上影响了系统的正常运行。

4.安全风险防范策略

电力调度主要是针对电网运行中的问题和事故进行及时的处理，保证电网运行的安全性和稳定性，保证电网的正常输电工作，保证电力系统的社会性和经济性的协调统一，由此可见，电力调度是安全管理的重要内容。在保证自身系统正常运行的前提下，加强电力系统运行的控制和管理工作，主要措施如下：

（1）加强调度安全管理，将系统的安全风险降低到最小，强化调度人员的安全意识和责任意识。对调度人员进行定期的安全培训，并且定期组织事故研讨会议，对电力系统发生的事故进行分析研究，并从中总结经验教训，强化工作人员的安全防范意识，加强责任心，最大限度的避免由于工作的疏忽造成不可挽回的后果。同时，加强对调度人员的操作规范，严格按照相应的规章流程进行安全操作，对出现的违规操作必须加大惩处力度，坚决杜绝潜在的安全隐患。

众多电力安全事故的主要成因多是由于调度人员的安全防范意识不足，在调度管理过程中缺少严谨、认真的审核，从而造成事故发生。在具体的管理工作中，首先在调度的审核、签收过程中，要强化责任意识。相关工作人员要认真审核工作票，包括对时间、内容、相关设备的审核，只有工作票符合工作要求后才可以签；其次要预先发好调度操作指令票，给予调度人员预先命令。在安排指令时，要认真核实操作人员的工作任务，按要求核对票上的预发时间和操作项目，对调度过程中容易出现的安全事故进行防范；最后要合理调整电网运行方式，确保电力设备能够正常稳定运行的情况下，操作人员才能进行调度操作工作。

（2）加大电力系统的技术投入，减少系统运行的风险因素。电力系统需要强有力的技术支持，因此，要加大自动化运行设备的技术投入，就要严格检查和排查设备存在的风险隐患，若发现设备存在问题，一定要及时的整改，采用完善的技术来弥补设备的自身缺陷。首先在采购设备的环节中，就要把好关采购这一关，在采购前，要制定采购方案，认真落实采购管理工作；其次是在设备的施工环节，要对设备进行反复调试工作，降低设备运行过程中设备故障的发生率；最后就是设备在运行过程中，要做好巡查工作，及时发现问题，并进行处理和维修，要做好系统的数据备份工作，严格控制由于系统自身缺陷而产生的不安全因素。

（3）加强负荷预算的考核，提高预算准确度。

负荷预算包括系统的负荷预测、风电负荷预测以及母线负荷预测，是制定日发电计划的基础，预测的准确度觉得着日后的计划是否接近电网的实际情况。每月进行统计个部门的负荷预算，加强对负荷预算的控制和管理。负荷预算是衡量电力平衡的标准，也是电力调度安全运行的重要条件。

5.总结

电力企业中调度运行的安全风险管理是确保电力系统正常运行的关键，提高调度管理人员的安全意识和责任意识，提高调度人员的专业素质，建立完善科学的管理制度，坚决杜绝违规操作，将安全风险系数降低到最小，保证电力调度工作有条不紊的进行，从而保证电网运行的安全性和稳定性。

【参考文献】

[1]高明，陈珂宁，李文云，吴文传，谢一工，尹成全.云南电网调度操作安全风险防控系统的研究与设计[J].电力自动化设备，2011（09）.

[2]李正兵.调度监控优化信息分类及展现方式分析[J].中国新技术新产品，2012（21）.

安全电压的配电设计 篇10

一、农村配电网常见的问题分析

配电网在实现农村用电的过程中发挥了关键性的作用, 但是从目前的情况来看, 农村的配电网还存在着一定的缺陷和问题, 具体表现在以下几个方面。

首先, 农村配电网的经常网络结构存在着不合理的情况。在农村发展水平不断提升的过程中, 配电网的规划设计跟不上经济的发展步伐, 因此就会出现网络结构不合理的现象, 如开关柜传动机构的设计不科学, 材料的质量不过关, 操作时容易发生安全事故问题等;再如配电网中的线路分断路器较少, 或者是其继电保护装置的配置不符合要求, 这些都会给配电网的安全运行埋线隐患, 如果发生故障将会造成大范围的停电。除此之外, 配电网系统中的配电变压器较少, 且分布不均匀, 缺乏科学性, 低压线路供电的半径较大, 线损增加, 使得农村用户的电压偏低, 在用电高峰期不能够满足用电的需求量等这些都是当前农村配电网中经常网络结构存在的问题。

其次, 配电网的运行环境也是影响其运行状态的一个不容忽视的因素, 从当前的情况来分析, 农村配电网的运行环境主要存在着以下几个方面的问题。第一, 私拉乱接的现象较为明显, 在农村的电线杆上, 或者是电话线和广播现象经常会发现有私拉电线的情况, 这样不仅会影响到配电网的正常运行, 如果处理不当还会发生安全事故。第二, 违章建筑等外力作用下, 也会给配电网的运行带来一定的消极影响。农村的经济水平在不断的提升, 这种情况下, 农村的扩建施工也在紧张的进行, 使得一些电线杆就会处于道路的中间, 如果出现碰撞的现象将会影响到配电网的输配电运行, 这样不仅损坏了线路, 严重时还有可能引发触电等安全事故。

最后, 配电网会受到电容电流因素的影响。在农村经济发展的推动下, 配电网的建设也在不断的进行, 电缆线路也在不断的增多, 这一情况下就会使得单相接地电容电流越来越大, 甚至一些配电网的电容电流量高达数百安, 这样在电网发生单相接地的时候, 电弧不容易熄灭, 这样就可能会发生永久性的故障, 给配电网的运行带来影响, 并且影响到了农村用户的用电情况。

二、农村配电线路安全运行管理的措施分析

上文中从多个方面分析了当前农村配电网的应用状态, 在取得一定成绩的同时也存在着很多不容忽视的问题, 既影响到了配电网供电的可靠性, 也影响到了供电的安全性, 因此说, 要想保证农村配电网的安全性能和可靠性能, 就一定要对其线路的安全运行加强管理。下面本文就对具体的安全运行管理措施进行深入的探讨。

首先, 对于设备缺陷的安全管理方面进行分析。在农村配电线路运行的过程中以及线路维护的过程中, 需要及时的发现配电设备存在的缺陷, 相关人员需要认真的做好记录, 并且及时的向上级领导回报, 根据设备缺陷的严重程度等级进行分类, 并采取有针对性的解决措施加强管理, 确保配电线路的运行安全性。在设备缺陷安全管理的过程中, 对于那些能够在一定时期内继续应用的线路, 能够采取恰当的安全措施之后继续使用, 但是对于线路损坏情况较为严重并且使得运行处于不安全状态下的情况, 则需要在短期之内消除这种不安全的因素。

其次, 需要健全农村配电线路安全管理制度措施, 使工作能够在一定的制度范围内有序开展。由于农村的配电线路本身和城市相比就有一定的差距, 存在的不安全因素较多, 在这种情况下, 更需要采取有针对性的安全措施加强管理, 而最为重要的则是要制定相关的政策, 为此, 需要从以下几点展开工作:

第一, 要建立起完善的安全管理交接制度。农村配电线路的安全运行关系到整个村庄的用电情况, 因此不能够有任何的马虎, 在实际管理的过程中, 一定要实现24小时动态监管, 不能够存在任何疏漏之处, 交接班制度能够很好的实现动态管理。在实际工作的过程中, 值班人员需要根据交接班的制度进行交接, 并且要做好交接的时间、方式以及程序的记录, 便于查找。一定要注意, 在没有办好交接班手续之前, 值班人员不能够擅自离开工作岗位, 避免因为疏忽问题而造成安全事故发生。在这个过程中, 还需要不断的提升值班人员的配电线路安全管理技能水平, 使其能够更好地胜任这一项工作, 确保农村配电线路的安全运行, 保证农村的用电情况。

第二, 需要建立起完善的巡视和检查机制, 农村配电网的设备较为落后, 在运行的过程中可能会出现这样或者那样的问题, 在这个基础上, 就需要建立起检查和巡视机制, 并且根据实际情况采取定期巡视、特殊巡视、灯杆检查等方式进行监督, 保证农村配电线路的安全运行和配电网的安全供电。

第三, 需要明确责任机制, 这样在出现问题的时候能够及时找到负责人, 及时采取有效的措施加以解决。安全管理数据共享平台的建立也是不容忽视的, 这样能够使每个安全管理者都能够及时的了解配电线路的安全运行状态和存在的问题, 在自己管理的过程中就能够更有针对性。

最后, 要做好配电线路的运行管理和维护工作。在这个工作过程中, 需要严格的遵守农村电力行业的规范标准, 并且结合农村配电网运行的实际情况, 要坚持安全第一的原则, 认真的做好各项安全管理工作。如在线路设备运行管理的过程中, 负责运行的单位需要选择有实践经验的人员进行安全性的检查和验收工作, 并且要注意细节问题, 这样才能够更好的保证配电线路的安全性能, 提高配电网输配电的安全性和质量性。

三、结束语

近年来, 在农村经济发展的推动下, 配电网的建设也取得了一定的成绩, 但是在这个过程中安全隐患问题也较为突出, 这给配电网的良性发展带来了一定的挑战, 在这种情况下, 就需要采取有效的安全管理措施。本文就在此基础上, 对农村配电网和配电线路的安全运行管理问题进行了深入分析, 希望能够为今后的安全管理工作提供借鉴。

摘要：在农村不断发展的过程中, 对于电能的需求也在不断的提升, 配电网运行中存在的安全问题在不断的凸显, 这样在影响供电的同时也会影响到农村经济的发展和进步。因此, 一定要采取有效的措施对农村配电网与配电线路的安全运行进行管理。

关键词：农村,配电网,配电线路,安全运行管理

参考文献

[1]沈忠亮.浅谈配电网与配电线路安全运行存在的问题及解决措施[J].通讯世界, 2013, (23) :114-115.

[2]刘志远.浅谈农村新型配电网技术的管理核心问题[J].电源技术应用, 2013, (5) :279.