時間：2023-03-07 15:17:18
序論：在您撰寫機電系統論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
作者：陸召振 周樹艷 陸偉宏 王寧 單位：無錫油泵油嘴研究所
共軌系統通常正常工作電壓選擇28~30V，即需要滿足Ur≧30V。2）最小擊穿電壓UbUb分為5%和10%兩種。對于5%的Ub來說，Ur=0.85Ub；對于10%的Ub來說，Ur=0.81Ub。當電壓高于此值后，TVS發生雪崩擊穿，此后，TVS兩端電壓將一直保持在鉗位電壓Uc。3）最大鉗位電壓Uc當TVS管承受瞬態高能量沖擊擊穿后，管子中流過大電流，峰值為IP，端電壓由Ur值上升到Uc值就不再上升了，從而實現了保護作用。Uc與Ub之比稱為鉗位因子，一般在1.2~1.4之間，計算多代入為1.3。其他諸如反向漏電流、結電容等參數也需要考慮電路靜態電流以及信號頻響等因素進行擇優選擇。最大允許瞬時功率Pp根據車用電源系統電路抗干擾標準要求須至少大于6000W。防反接保護電路設計防反接保護使用一個普通二極管就可以實現，或者采用其他MOS管防反接電路。普通二極管防反接保護電路優點是電路簡單，器件少，但由于受二極管額定功耗的限制，這種防反接不能承受長時間的反接故障。圖3為防反接保護二極管在電路中的設計位置，二極管選擇時考慮ECU的整體功耗，選擇正向導通電流大于正常工作最大電流，同時防反接保護二極管盡量選擇低壓降快恢復二極管，反向耐壓滿足電路要求。過電流保護電路ECU電源電路在過載或者負載短路等故障發生時，需要在外部線束中或電源處理電路回路中設計過流保護電路，否則電路將損毀不能正常工作。通常在開關電源設計中采用自恢復熔斷絲串聯在回路中，或設計電路采樣閉環控制電路等。
從以上自恢復熔斷絲的原理可以看出，當電路發生過流時，可能存在大量熱量的產生，由于ECU通常安裝在相對封閉的空間內，熱量無法快速消散，因此可能會對ECU其他電路的工作產生影響，再加上自恢復熔斷絲存在不好安裝及精度不高的問題，因此ECU過流保護電路通常不選用這種方案。圖4為一種閉環電流采樣控制保護電路，T1用來檢測負載電流IL，采樣電阻R1產生成比例的電壓。電流過載發生時，電容C1充電電壓會增加到穩壓二極管Z1的導通電壓，此時三極管Q1導通，集電極輸出信號關閉后續電路的控制級，從而切斷電源電路的工作。類似過流保護電路設計時，需要注意變壓器的設計選型，由于車用ECU對成本的要求越來越高，此電路設計成本較高，且占用ECU體積大，目前在ECU上采用較少。綜上，我們似乎沒有非常完美的過流保護電路方案，幸運的是目前世界上一些著名半導體公司都提供帶有過流自動保護的電路控制芯片。比如美國國家半導體公司的汽車DC/DC控制芯片，德國英飛凌公司的汽車級LDO電源處理芯片，這些芯片都能提供過流自動保護功能。因此在ECU電源電路設計時，盡量選用類似集成芯片作為電路核心元件，這些芯片通常都經過汽車等級的測試，可以放心采用。共模抑制電路設計ECU電源系統電路通常采用共模扼流圈設計共模抑制電路。共模扼流圈，也叫共模電感（Com-monmodeChoke），是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數相同的線圈。
在電源電路設計時，采用共模扼流圈能夠有效地消除共模干擾，提高ECU電磁兼容性能。目前一些著名的無源器件生產廠家均提供ECU專用的電源系統電路共模扼流圈，比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU電源線設計，TDK公司提供的這種共模扼流圈通過專用磁芯設計而成的方形閉磁路磁芯，在保持原有特性的同時實現了小型化，便于安裝。同時具有高阻抗特性，可發揮優異的共模噪聲抑制效果，最大電流可高達8A。濾波電路設計共軌系統ECU電源電路的輸入是從汽車蓄電池直接引入的。由于汽車上所有電子設備都共用這一個電源，其他電子設備的干擾可能通過電源耦合到ECU。另外，車用蓄電池的電源高頻干擾、汽車電機的啟動停止以及負載的突然變化均會將干擾帶入ECU。在設計電源處理電路時必須設計濾波電路來濾除這些干擾。通常采用∏形濾波電路設計串聯在電源處理回路中，主要對差模干擾起到抑制作用，圖6為基本的∏形濾波電路。在實際的∏形濾波電路設計時，需要根據ECU實際使用需求進行電感L及電容C1和C2的參數選擇，電容C3根據負載功率的大小調整容值及耐壓參數。電源系統設計方案總結共軌系統ECU電源系統電路設計時需要綜合以上的各種保護電路的設計，同時選擇合適的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM調制頻率設置需要綜合考慮電源處理的效率和EMC性能。常用的ECU電源系統電路設計方案如圖7所示。ECU通過點火鑰匙開關處理電路，將汽車蓄電池電源輸入，然后通過各種保護電路將穩定的電壓輸入DC/DC處理電路，最后通過汽車專用低壓降線性穩壓電源（LDO）處理成多路電源分別給ECU各電路模塊供電。
在設計電源系統處理電路時，不僅應考慮基本電壓處理電路的精度和效率，還應設計不同的保護電路，應對各種可能出現的干擾和故障情況。保護電路的設計需要考慮整個電源系統電路的工作原理，合理的布局保護電路在整個電源系統電路中的位置；各種保護電路的器件選擇則需要綜合電路原理、成本、安裝及廠家品牌等諸多因素進行合理選擇。除了本文提到的幾種保護電路設計外，或許還有其他應對整車復雜故障情況的電路選擇，這就需要在ECU的實際使用過程中進行不斷的積累和研究。
目前，對于我國的礦井提升機電氣控制系統來說，大部分采用的仍然是屬于繼電器-接觸器式的電氣控制系統，在得到多年的應用之后，已經具有了自己獨特的控制特點，但是在實際的礦井生產工作過程中，這種原始的電氣控制系統存在的缺陷和問題也漸漸的顯現出來。比如系統容易發生故障、提升機電氣控制系統在礦井生產工作中的穩定性不夠，容易受到外界和其他因素的影響，并且在實際的工作過程中，提升機電氣控制系統在完成開、停機、加減速等各程序的時候所需的操作比較繁雜，對礦井的生產產生了一定的安全隱患。隨著科學技術的不斷發展，PLC技術也應運而生，其為繼電邏輯控制技術和計算機技術有效結合的新技術，能夠經由數字化輸入輸出形式對機械和生產等進行監控，因此在工業中得到普遍的應用。從總的來說，PLC技術的特點主要包括了較高的可靠性和安全性、應用方便、編程簡單等，并且還擁有自我診斷和監控的功能，因此非常適合對礦井提升機電氣控制系統進行改造。
2礦井提升機電氣控制系統的組成
從總的來說，礦井提升機按照電流的驅動可以分為交流驅動和直流驅動兩種類型，而按照操作模式電氣控制系統又分為自動和手動兩種類型。具體來說，礦井提升機電氣控制系統主要是有自動化、裝卸載、傳動控制和系統網絡化四個模塊組成。自動化系統主要包括了軟件單元、PLC冗余控制系統、全自動化調節單元等；裝卸載系統是應用PLC將監控站和裝卸載站進行提升，使設備充分的實現自動化和網絡化；傳動控制系統主要是經由微處理器對故障進行診斷、報警和顯現；系統網絡化是借用windows系統對提升機電氣控制系統的工作情況和數據等進行系統式的實時網絡監控。
3應用PLC對礦井提升機電氣控制系統的改造
3.1增加了可供選擇的電氣控制系統工作模式在對礦井提升機電氣控制系統進行改造之后，可系統增加了可供選擇性的工作模式，主要包括了手動式、半自動式和全自動式三種工作模式，而在這當中，提礦步驟又經過細分之后在以上三種工作模式中又增加了故障開車式的第四種工作模式。由于改造后的系統增加了可供選擇式的工作模式，因此可以讓操作人員能夠根據實際需要進行自由切換，顯得更加的方便和靈活。
3.2增加了對電氣控制系統的系統保護采用PLC對礦井提升機電氣控制系統改造時，在提升機原有的控制系統的保護功能基礎之上，還增加了一系列的對系統保護的環節，主要包括了PLC的輸出繼電器聯鎖、減速過速、定點過速、調繩聯鎖等。應用PLC安全回路能夠使系統冗余得到進一步的保護，當系統發生故障的時候，應用PLC控制系統能夠實現應急式的低速工作，與此同時監控系統還能夠根據運行情況對設備的參數以及工作情況等進行記憶和顯示，并且在停電的時候還能夠對提升機進行二級制動式的保護。
3.3增加了電氣控制系統的自動化水平應用PLC對礦井提升機電氣控制系統改造之后，增加了礦井提升機電氣控制系統的自動化水平，將原有的動力制動柜改換為低頻全數字式的制動電源柜，在具有多重保護的作用之下，也降低了設備維修的數量。與此同時，由于更換的電源柜是屬于低頻制動式，因此也使得設備所受到的沖擊得到大大的降低，從而讓提升機在工作的時候得到更加的穩定，再加上PLC能夠按照事先設定好的參數在提升機的工作過程中能夠進行自動控制，一直到工作完成，并且提升機工作過程中產生的速度也體現出了較高的精度數。
3.4使電氣控制系統設備的更具可靠性電氣控制系統設備在應用PLC進行改造之后，將礦井提升機原有的具備繁雜操作的高壓接觸器更換為真空高壓接觸器，能夠對轉子回路電阻實現無觸點式的控制，從而使電氣控制系統設備更具可靠性，并且使系統工作時產生的噪音得到有效的降低。
3.5使電氣控制系統設備的更具安全性當電氣控制系統得到改造之后，將原來的系統結構改為具有網絡化控制性的結構，因此能夠使原先需要的大量繼電器、磁放大器、接觸器和其他構件得到減少，大大的簡化了設備之間所需的連接線。由于改造后的結構是在原來系統的功能保護前提下增加了更多的保護程序，從而使設備發生故障的次數得到大大的降低，增加了對電氣控制系統的系統保護，使系統更具安全性。
4總結
【關鍵詞】繼電保護現狀發展
1繼電保護發展現狀
電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。
建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術［1］，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
自50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。其中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護，運行于葛洲壩500kV線路上［2］，結束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。
在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位，這是集成電路保護時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用［3］，天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。
我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用［5］，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機?變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。
2繼電保護的未來發展
繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。
2.1計算機化
隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段：從8位單CPU結構的微機保護問世，不到5年時間就發展到多CPU結構，后又發展到總線不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU，發展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。
南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎的微機線路保護，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護硬件系統。東南大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。天津大學一開始即研制以16位多CPU為基礎的微機線路保護，1988年即開始研究以32位數字信號處理器(DSP)為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置，目前已與珠海晉電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型計算機。采用32位微機芯片并非只著眼于精度，因為精度受A/D轉換器分辨率的限制，超過16位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數據總線、地址總線都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點數部件都集成在CPU內。
電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發展初期，曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設想是不現實的?，F在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。天津大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這種裝置的優點有：(1)具有486PC機的全部功能，能滿足對當前和未來微機保護的各種功能要求。(2)尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強，可運行于非常惡劣的工作環境，成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對于不同的保護可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴展。
繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚須進行具體深入的研究。\
2.2網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。它深刻影響著各個工業領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念，這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務)，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。
對于一般的非系統保護，實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應，必須獲得更多的系統運行和故障信息，只有實現保護的計算機網絡化，才能做到這一點。
對于某些保護裝置實現計算機聯網，也能提高保護的可靠性。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統的集中式母線保護分散成若干個(與被保護母線的回路數相同)母線保護單元，分散裝設在各回路保護屏上，各保護單元用計算機網絡聯接起來，每個保護單元只輸入本回路的電流量，將其轉換成數字量后，通過計算機網絡傳送給其它所有回路的保護單元，各保護單元根據本回路的電流量和從計算機網絡上獲得的其它所有回路的電流量，進行母線差動保護的計算，如果計算結果證明是母線內部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區外故障時，各保護單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保護原理，比傳統的集中式母線保護原理有較高的可靠性。因為如果一個保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時，只能錯誤地跳開本回路，不會造成使母線整個被切除的惡性事故，這對于象三峽電站具有超高壓母線的系統樞紐非常重要。
由上述可知，微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性，這是微機保護發展的必然趨勢。
2.3保護、控制、測量、數據通信一體化
在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。
目前，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后，通過計算機網絡送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質，還可免除電磁干擾?，F在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段，將來必然在電力系統中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下，保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后，一方面用作保護的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執行斷路器的操作。1992年天津大學提出了保護、控制、測量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數字信號處理器(DSP)為基礎的一個保護、控制、測量、數據通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，在繼電保護領域應用的研究也已開始［7］。神經網絡是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題，應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從1996年起進行神經網絡式繼電保護的研究，已取得初步成果［8］?？梢灶A見，人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。
3結束語
建國以來，我國電力系統繼電保護技術經歷了4個時代。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為：計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。
作者單位：天津市電力學會(天津300072)
參考文獻
1王梅義.高壓電網繼電保護運行技術.北京：電力工業出版社，1981
2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103，1984(2)
3沈國榮.工頻變化量方向繼電器原理的研究.電力系統自動化，1983(1)
4葛耀中.數字計算機在繼電保護中的應用.繼電器，1978(3)
5楊奇遜.微型機繼電保護基礎.北京：水利電力出版社，1988
6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)
1.1結合綠色能源
電力系統深受能源危機困擾，雖已開始研制新能源結構，但應用效果一直不好，新能源很難與傳統電力裝置、設備形成默契配合。由于電力技術的決策能力、更新速度很強、很快，所以要想將風能、太陽能、水能等綠色能源引入電力系統，依靠電力技術是最為可靠、有效的方式。首先，根據電力技術測量、轉換、控制、管理能源的能力，改變電力系統原有能源輸出格局，盡可能切斷新能源輸出裝置與系統中其他運行設備的牽絆和影響，僅以能源輸出為價值標準，設計、添置綠色能源裝置，以最大限度提高能源的利用率；其次，強化變流調速技術、集優生產技術、能源轉化技術在電力系統中的應用地位，定期、定時核算綠色能源輸出、不可再生能源輸出過程中的“能量效益”，并對系統、裝置、技術進行定向修改；最后，拓展電力技術的應用范圍，圍繞計算機技術，監控綠色能源在電力系統中的運行情況，以“消耗”“、效益”為兩大基本點，總結分析不符合電力技術應用安全的相關問題，并及時改正。
1.2實現機電一體化
機電一體化是電氣工程、電力系統發展的必經之路，也是帶動高效生產的有效手段，為此，電力技術可以聯合網絡技術、自動化處理技術、智能監測等技術，共同推進多門技術的融合發展，進而促進電力系統的正向發展。機電一體化技術在投入使用之前，應接受多次測量和考察，因為要避免生產風險、提高生產效率，所以必須經過電力技術來處理相關系統數據，只有這樣，才能將系統運行狀態控制在可控范圍內。然而，機電一體化對電力系統運行功能的要求和服務設定復雜，僅靠電力技術很難支撐起整個系統的運行重任，所以，一般情況下，電力系統會選擇“區域一體化”的生產、改造方式，選擇風險小、收益高、符合電力技術應用條件的系統模塊，幫助小范圍系統實現“自動”，并計算應用效果，確定技術無誤且高效之后，再擴大一體化改造范圍。由此可見，電力技術雖然是電力系統一體化發展的有力手段，但其應用效果依然具有不可控特質，在應用時應格外注意、小心。
1.3引入智能技術
智能手機、平板電腦已經成為電子終端控制的主要裝置設備，它在人們日常生活與工作中的應用地位非常高，因此，電力行業也應適當引入智能技術，并創設以智能控制系統為核心管理中樞的技術集團，以便于工作人員正確、有效、科學的管控電力系統。經過智能技術修飾，電力系統在故障排除、判斷、處置方面的優勢能力更強了，并基本實現了“自動化”。以往，一個小故障便會導致整個電力系統陷入癱瘓，現如今，運行故障會翻譯成“特殊數據”，經智能處理器處理，被挖掘、傳送，傳達給管理人員，主動上報“故障”。這種高效的生產、管理方式，不僅節省了故障清查、判斷的時間，還為電力系統提供了堅固的安全保障。從應用效果上看，智能技術在電力系統中發揮的作用是顯而易見的，但從發展空間上看，其應用環境卻日常復雜，所以，需要廣大電力系統的工作人員謹慎考慮、認真探究，以福利避害為原則，引入智能技術。
2電力技術在電力系統中的發展展望
目前，我國綜合國力日益提升，能源生產責任越來越重，為迎合不斷提高的生產要求、服務要求，電力系統仍需不斷革新、創造，最大限度的發揮其功能價值、生產價值。筆者結合多年工作經驗，根據自己對電力系統運行、發展的困難與問題了解，從內、外兩方面探究電力技術的發展方向。接下來幾年，電力技術在電力系統中的應用地位會不降反升，因為隨著工業規?；a系統的落成，系統生產形式、能力、效率的準確性要求很越來越高，所以，電力系統只有依靠電子技術方能將能源生產、輸出、管理限制在可控、可管的范圍內。一方面，應擴大電力技術的包容性，將其與現代高科技技術再融合，研發技術的新功能、新工藝，為電力系統運行提供便利條件；另一方面，省察電力技術自身存在的安全風險、耗能等管理不當問題，并設置研究專題，開展專項調查，以糾正、改善電力技術在電力系統中應用效果不利的地方。通過內、外兩方面發展手段，電力技術的發展道路會更加明朗，其會成為促進經濟社會發展的源動力。
3結論
電子技術之所以在人類生產生活的方方面面得到廣泛推廣與應用，主要是因為其具有明顯的優勢，本文經過研究分析，總結出其存在的優勢具體表現在以下幾個方面。第一，全控化。該性能主要是針對自關斷器件來講的，傳統的電器件是半自動控制的，這種電子器件的換相電路非常復雜，而通過電子技術的發展與應用，使自關斷器件的電路得到了進一步優化，實現了全自動控制操作。第二，集成化。這種集成化主要是將全部的全控型電子器件用很多的單元電子器件連接在一起，放在一個基片上，與以前的電子器件分立方式相比，節約了很多的時間；再次，高頻化。這個優勢主要是因為電子技術實現了集成化，這就大大提高了電子器件的工作速度；最后，高效率化。這個優勢主要體現在電子器件和變換技術上，這是因為電子器件在運行時，通過電子技術能夠降低導通壓降，從而就減少了導通消耗；電子技術的應用提高了電子器件開關上升與下降的速度，這樣又減少了開關的消耗；電子技術的應用使得電子器件的運行狀態更加平穩，這樣又提高了運行的效率；軟開關技術在變換器中的廣泛應用，對提高強電系統的運行效率也起著重要的作用。其次，電子技術在強電系統中有以下幾個方面應用的意義。第一，電子技術在強電系統中的廣泛應用，有效的提高了電力能源的應用效率。先進的電子技術可以提高強電系統運行的安全與穩定，并且實現了對電力資源的優化配置，這樣就降低了電力企業的投入成本，提高了電力企業的經濟效益。第二，對于我國社會主義現代化建設具有重要的推動作用。伴隨著高端科學技術的發展以及新型產業的研發與應用，越來越多的產業需要在投入使用前進行全面的電子技術處理與加工工作，并以此保障互聯網網絡下電力系統的運行安全與穩定。
2電子技術在強電系統中的應用
研究電子技術作為信息時展下的一項新技術，是強電技術與弱電技術結合的重大突破，其在生產生活中的廣泛應用有效的推動了我國經濟社會的快速發展。第一，在發電系統中的應用。電子技術在發電系統中的應用，主要是對發電系統所使用到的機械設備的運行特性進行改善，從而調節發電系統中的功率。如果對大型發電機的靜止勵磁進行控制時，水力和風力發電機的變速恒頻勵磁，從而對風機水泵的變頻進行調速，在結構較為簡單的靜止勵磁中，使用了晶閘管整流提高了靜止勵磁的可靠性，且需要花費的資金成本較低，在電力系統中以極快的速度發展。在控制水力和風力發電機時，對轉子中的勵磁電流產生的頻率進行調整，提高水力和風力發電的功率，可以有效地降低水力和風力的頻差。電力系統中的風機水泵的耗能極大，占了整個系統中的65%，且工作效率極低，只需要在系統中安裝變頻調速就可以解決這些問題，但是我國能夠運用高壓大容量的變頻器的實力的系統不多，更何談是能夠精確的控制。第二，電子技術在輸電環節的廣泛應用。直流輸電技術的研究與應用。高壓直流輸電，其送電端的整流和受電端的逆變裝置都是采用晶閘管變流裝置，它從根本上解決了長距離、大容量輸電系統無功損耗問題。直流輸電技術不僅具備了穩定性強、控制性強、操作性強、靈活度高、電容量大等特點，并且在不同地質地貌下遠程輸電工程中發揮著至關重要的作用。
3結語
工程初期配置2臺33MVA礦熱爐，爐變一次電壓33kV，全廠負荷總安裝容量約75100kW，工作容量70300kW，計算有功功率61960kW，年耗電量約4.0×108kwh，計劃配置兩臺2×50MW燃煤發電機組提供電能。
二、電廠電力孤網電力系統設計
2.1 礦熱爐電力設計
鎳鐵冶煉廠對自備電廠的升壓變壓器沒有特別要求。升壓變壓器的電壓等級取決于項目所在地的電廠和冶煉廠的建廠條件和供電半徑等因素，需在現場考察及進行相關設計工作后確定。就目前來說，與50MW的發電機組相適應的礦熱電爐容量約36MVA，如果電廠與鎳鐵冶煉廠合建在統一廠區，由于供電半徑較小，36MVA左右的礦熱爐亦可由電廠10kV電壓直配；但從發展情況考慮，為適應礦熱電爐的大型化也可按升壓到35kV電壓等級。礦熱電爐在非正常生產狀態下對電網造成的沖擊大致分為電極在爐內發生短路故障造成的電流突增和發生故障后保護裝置動作跳閘甩負荷兩種類型。通常在設計時采取恰當選擇電爐變壓器的阻抗來限制短路電流沖擊的幅值，工程上一般要求將短路電流值限制在額定電流的3.5倍以下；而跳閘后的甩負荷沖擊的幅值與電爐的運行功率有關，但超過發電機組在沖擊發生前穩態發電功率10%是完全可能的。由于電爐在生產運行時出現故障的時間具有隨機性，事先無法準確預測，故在自備電廠的設計中考慮應對該沖擊的措施。
2.2 電氣主接線
本工程建設2×200t/h燃煤鍋爐和2×50MW凝汽式汽輪發電機組，發電機孤網運行?！“l電機出口電壓為10.5kV，發電機設出口電壓母線，高壓廠用電電源由發電機出口電壓母線引接，每臺發電機配置一臺60MVA35/10.5kV升壓變壓器將發電機發出的電能經升壓后送至電廠35kV變電所。本工程為孤網運行，因此設柴油發電機組作為廠用起動及備用電源并設置高壓起動/備用段，柴油發電機選用4臺2000kW，出口電壓11kV。
鍋爐送、引風機、電動給水泵及循環水泵采用高壓電機，工頻運行。10.5kVI段高壓廠用母線帶1#發電機出線斷路器柜、1#機組高壓負荷、10.5kV高壓廠用I段與10.5kV備用段聯絡柜、1#主變低壓側斷路器柜。10.5kVII段廠用母線帶2#發電機出線斷路器柜、2#機組高壓負荷、10.5kV廠用II段與10.5kV備用段聯絡柜、2#主變低壓側斷路器柜，10.5kV廠用III段主要為電站公用系統供電母線。在高壓廠用電源進線回路及10.5kV分段處加裝串聯電抗器。
2.3 廠用電系統
高壓及低壓廠用電源按機爐分為兩個工作段、一個公用段及一個備用段，對應的機爐負荷接在對應的母線上：1#爐所用的送、引風機、1#、2#鍋爐給水泵、1#循環水泵、1#廠用工作變壓器等接在10.5kV廠用I段上；2#爐所用的高壓送、引風機、3#鍋爐給水泵、2#、3#循環水泵接線、2#廠用工作變壓器接在10.5kV廠用II段上；公用負荷由公用變壓器引接，電源引自10.5kV公用母線。
三、電廠電力孤網運行方案論證
3.1 正常運行時
正常生產時，兩臺機組同時運行，機組出力均為70％，可滿足全廠100%用電負荷。當1臺機組檢修或甩負荷時，另外一臺機組出力在100%，可滿足全廠70％左右的用電負荷。正常運行時，機組負荷控制轉變為頻率控制，要求調速系統具有符合要求的靜態特性、良好的穩定性和動態響應特性，以保證在用戶負荷變化的情況下自動保持電網頻率的穩定。
3.2 電廠啟動
由于孤網運行，投運前由1＃機組發電利用黑啟動柴油發電機組，啟動輔機后投入運行，對外供電。1＃機組運行后帶動全廠70%的負荷運轉，并啟動2#機組的輔機運行，進而啟動2＃機組發電，直至兩臺機組同時運行，滿足按全廠100%的自供電率，逐步進行電廠和冶煉廠的生產，實現全廠電力負荷平衡。
3.3 發電機甩負荷或非計劃跳機時
當機組發電機甩負荷或非計劃跳機時，全廠用電出現短時供電不足，此時電廠供電量僅滿足全廠約70％的負荷。為了不致將系統電壓拉低，造成系統崩潰，應在中央配電站設置低周減載保護，根據工藝要求，對部分負荷進行切除，減少用電量，同時減產運行，保障安全生產。若工藝需要，部分負荷無法切除，同時又無法滿足剩余發電機穩定運行，則根據需要在相應的系統側設置柴油發電機組，以確保分系統的安全穩定運行。
3.4 當用電負荷出現較大波動時
當系統負荷瞬時出現大負荷停機時，電力網絡電壓上升。若全廠40％以上負荷停機，則直接解列一臺發電機組，用剩下的另外一臺機組帶全廠負荷。
若全廠40％以內大負荷停機，則汽機保護裝置瞬時動作，可維持系統頻率在50±5Hz以內，系統仍滿足穩定運行條件。
若全廠小負荷波動，則可通過DEH的精確調整，以保證系統的穩定運行。
若全廠40％以上大負荷啟動，則需要經過調度提前進行通知，調整鍋爐及汽機的運行參數。
四、結束語
關鍵詞：負荷等級供電系統供電壓降接地
引言
磁懸浮制梁生產基地實際上是一個混凝土制品的生產基地。但是與其不同處是生產制造的每根軌道梁全長25M，重達180T，而且在每根梁上要精確安裝上使列車前進的長定子線圈的組裝件。所以同為混凝土制品廠，但生產工藝上有很大差別。加工制作軌道梁的主要生產工藝分：預應軌道制作生產中間裝配出廠儲放等。在整個制作流程中，軌道梁需在臺座上保溫養護，在恒溫，恒濕的車間內裝配加工。
作為向國際第一條用于商業運行的磁懸浮快速列車提供軌道梁的生產基地，其國際影響是很大的。而且磁浮交通的開通日期2003年1月已確定，根據倒計時，生產制作軌道梁的生產周期也相應確定。對于時間緊磁懸浮制梁生產基地實際上是一個混凝土制品的生產基地。但是與其不同處是生產制造的每根軌道梁全長25M，重達180T，而且在每根梁上要精確安裝，制作技術含量極高的這樣一個國際少有國內首創的磁懸浮制梁基地，要保證按時完成生產任務。除了工藝合理外，安全可靠的供電也是非常重要的。對于其供電負荷等級我國規范上還未明確規定，需要設計者對其供電系統負荷等級有個合理準確的定位。
1.負荷等級的確定
制梁基地能否按時完成軌道梁制作，是與按時通車有著直接的關系。涉及到中國在國際上的聲譽，如果由于供電不可靠而造成180T梁報廢，其時間及經濟損失是非常之大的，因此對于制梁基地的生產用電負荷為一級。保證了其供電的可靠性。對于一級負荷的要求，供電規范上有明確要求。一級負荷應有兩個電源供電，當一個電源發生故障，另一個電源應保證供電。
2.供電電源確定
工藝提供的設備總裝機容量為13700KW，負荷分布在1.7公里廠區內。從技術角度及供電規劃要求應選用35KV供電，考慮到基地使用年限不長，因為該變電所使用年限僅為制梁結束就完成歷史使命。而且建一座35KV變電所的投資比較大。如何合理有效解決磁懸浮制梁生產基地電源是個重要問題。根據指揮部提供信息，磁浮交通的35KV牽引變電所已由供電局建成，考慮到目前由于磁浮交通還未建成變壓器為空載運行，可以從該變電所配出10KV電源，供制梁基地使用。這樣即節省投資又節省了建設35KV變電所的時間一舉兩得，經與供電局協商解決了供電電源的問題。
3.變電所位置的確定
工藝提供了整個基地工藝流程圖，依據工藝設備的用電情況，集中設置10KW變電所顯然不合理，造成了電源不能深入符合中心，影響供電質量，使得運行中損耗加大，根據工藝設備分布情況，將其分為四個供電區域（1）機加工灌漿車間（2）澆搗車間（3）提升泵房（4）生活區按用電情況由磁浮交通35KV變電所引出二路10KV電源每路10KV供電回路的負荷不超過6000KVA，滿足了10KV供電規則。分別設置10KV變電所，將10KV變電所設置在負荷中心減小了供電半徑提高了供電質量，保證了供電的可靠性
4.供電系統
4.1機加工灌漿車間供電系統
機加灌漿車間是整個基地核心用電大戶，采用的設備大多為高精度數控設備，環境要求恒溫恒濕，所以對其供電負荷確定為一級，在車間旁設一座附設車間10KV變電所從磁浮交通引來兩路10KV電源，作為高壓進線并設高壓配出柜向其它10KV站饋電，其高壓系統為單母線分段，中間不設聯絡開關，每段母線分別帶2臺變壓器1臺2500KVA，一臺2000KVA變壓器。低壓系統為單母分段中間設聯絡開關，正常時母聯開關打開，變壓器為分別運行，當一段母線失電，失電段上為非重要負荷由于失壓而自動跳閘，母聯開關自動合閘保證對重要負荷的供電連續性。這樣的系統不論任何一臺變壓器或一條線路失電均能保證生產工藝流程中的設備用電，大大提高了供電可靠性。
.3澆搗車間、提升泵站、鍋爐房供電系統
鍋爐房是作為工藝過程中的熱源，供電必須可靠，供電負荷等級為一級，選用兩臺箱式變，一臺為1000KVA，另一臺為1250KVA，高壓進線柜是利用環網柜向澆搗車間供電同時向攪拌站提升泵房箱式變供電。高壓開關采用負荷開關，變壓器配出開關采用高壓熔斷器保護，低壓配出開關均為大容量斷路器，分別向各車間泵站作放射式供電。車間配電為單母線分段中間設聯絡開關，當任何一段母線失電，其中段不重要負荷均設失壓脫扣，母聯開關自動合閘，保證對重要負荷供電。
4.3.1系統圖
4.3.2負荷統計
3#變電站1#變壓器
序號
負荷名稱
裝機容量
需用系數
cosφ
Tgφ
有功
無功
視在
（KW）
（KX）
（KW）
（KVAR）
（KVA）
1
澆搗車間
1402.5
0.4
0.8
0.75
557
418
696
2
提升泵
175.3
0.8
0.8
0.75
140
105
175
3
鍋爐房
40
0.8
0.8
0.75
32
24
40
4
機修車間
48
0.43
0.8
0.75
21
16
26
5
室外照明
175
0.78
0.8
0.75
136
102
170
小計
307
885
665
1107
補償cosφ至
0.9以上
250
補償后功率
885
415
978
選用1000KV變壓器
3#變電站2#變壓器
序號
負荷名稱
裝機容量
需用系數
cosφ
Tgφ
有功
無功
視在
（KW）
（KX）
（KW）
（KVAR）
（KVA）
1
澆搗車間
1402.5
0.4
0.8
0.75
557
418
696
2
備件連接體倉庫
1280.8
0.3
0.8
0.75
375
281
469
3
鍋爐房（備用）
40
0.8
0.8
0.75
32
24
40
4
提升泵（備用）
175.3
0.8
0.8
0.75
140
105
175
小計
2683.3
932
699
1165
補償cosφ至
0.9以上
300
補償后功率
932
399
1014
增加備用負荷后
2898.6
1104
828
1380
補償cosφ至
0.9以上
300
補償后功率
1104
528
1222
選用1250KV變壓器
4.4生活區供電系統
生活區是個臨時生活場所，包括職工食堂、職工宿舍，由于是臨時設施所以選用了線路變壓器組形式，變壓器容量為一臺315KVA低壓側有施工單位根據需要設置。
4.4.1系統圖
5.結論
5.1供電質量
對于這樣一個大型工廠，雖然將電源引入到各負荷中心，但是由于其每個車間面積之大，對于供電半徑滿足要求還是很難實現，所以應對車間內每個供電回路作壓降校驗，如澆搗車間全長424米，其行車行程也接近424米，對保證電壓降，無法按常規方法去實現，按壓降計算公式U％=1/10U2(R0+X0tanΦ)PL分析,要保證壓降滿足5％,應從R0、P、L參數著手改變，才能滿足電壓降要求，P為行車功率是無法改變，只有改變R0及L這兩種參數，才能達到而滿足壓降要求，（1）R0是滑觸線與接續導線的電阻，加大滑觸線及接續導線的截面積可以減小電壓降。（2）L為變壓器二次側至滑觸線最遠端的距離，縮短這段距離也能減少線路的電壓損失，加大了接續電纜與滑觸線截面積并將集電器安裝在滑觸線的1/4段及3/4段減小了供電距離，從而滿足了壓降要求，由于一段滑觸線有二點供電必須保證每相為同相位電源而且從同一變壓器引出。
5.2接地保護措施
本工程接地形式為TN-C-S系統，廠區接地采用工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地、雷電感應接地、弱點設備接地等聯合接地，其接地電阻不大于1歐姆，每個車間均設總等電位接地極MEB。PEN線進入車間后與MEB連接作為重復接地之后，PE線與N線始終分開，車間內的所有電氣設備的金屬外殼及電纜橋架、金屬管道、鋼構架在就近與接地裝置連接，對MCC電機控制中心的饋電回路上裝設漏電保護，一旦出現接地故障，即可報警又可以跳閘，保證了用電的可靠，和人生安全。
磁浮交通已于2003年1月順利通車了，磁浮交通制梁基地完成了其歷史使命。由于在電氣設計中充分考慮了其用電可靠性，使得在整個生產過程中沒有發生用電故障，保證了按時完成任務。設計選用的10KV箱式變也可以按當初設想的搬遷到另一個工地。作為我國第一個磁浮交通制梁基地的設計還有不少經驗教訓可以總結，相信今后一定會越建越好。
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