直流伺服系统应用

直流伺服系统应用（精选12篇）

直流伺服系统应用 第1篇

电源的安全直接关系到变电站,甚至电网的正常运行。电源好比变电站的“心脏”,对变电站的安全可靠运行至关重要,电源的可靠稳定是保护装置、自动化设备安全稳定运行的前提。随着智能电网的发展,无人值班变电站、综合自动化变电站广泛采用,变电站自动化水平不断提高,电源系统的问题日渐显现,其重要性也越来越突出。

近年来,我国电力系统直流电源技术快速发展,依靠技术进步,广泛应用新技术,已达国际领先水平。直流充电机由晶闸管整流发展为高频开关电源充电机,蓄电池由开口式铅酸蓄电池发展为阀控式铅酸蓄电池,采用了微机集中监控器、绝缘接地检测仪、馈线监测、蓄电池在线监测等新技术。

本期特别策划以“直流电源系统”为主题,关注国内直流电源系统的应用与实践。其中,杨忠亮对直流电源系统进行了综述,介绍了直流电源系统的主要组成,对直流电源系统的新技术进行了阐述;侯耀华等分析了直流电源系统高级功能在无人值班变电站中的应用,包括在线仿真、智能告警、自动诊断系统、远程信息浏览和维护核心技术等,以满足无人值班变电站调控一体化的要求;赵宝良等通过对一起变电站直流电源事件的分析,引出对蓄电池内阻的探讨,通过蓄电池内阻的监测,研究数据信息,实时、在线管理,确保直流系统安全可靠运行;徐玉凤等对交流窜入直流电源的故障进行了分析与检测,提出在直流系统绝缘监测装置中,增加直流系统对地交流电压的测量、录波及告警,从而预防交流窜入直流系统的保护误动事故。

直流系统设计、安装、验收 第2篇

1．1 系统接线

避免采用了两台充电机，一组阀控蓄电池的接线方式。某些变电站的典型设计中的直流系统采用了两台充电机，一组阀控蓄电池的接线方式。这种设计不太合理。两台充电机，一组蓄电池的设计是沿袭原来采用相控充电机、固定防酸蓄电池时的设计思想。殊不知设备情况已发生了变化。原来的相控充电机可靠性不高，因此一般采用两台充电机；而固定防酸蓄电池造价高、寿命长、可靠性高，所以一般采用一组蓄电池。目前采用的高频开关电源的充电机为N+1备份，且各模块可脱离监控单元独立进行工作，充电机的可靠性已大大提高。而阀控蓄电池虽使用安全、日常维护量小但其可靠性和寿命明显不如固定防酸蓄电池。MCHAELR．M00RE通过对超过7万5千只阀控蓄电池近1O年的研究表明，阀控蓄电池的实际使用寿命为4～8年，远低于其1O～20年的设计使用寿命。因此合理的设计应重点加强蓄电池的可靠性。应采用双套充电机、双组蓄电池而非双套充电机、单组蓄电池。为不提高投资，蓄电池的容量可选用原蓄电池容量的一半。这样本质上为两套直流系统，两组蓄电池电、两台充电机、两面馈线屏，正常运行为分裂运行，充电机或蓄电池检修时并列运行。系统方式灵活，每段母线上的充电机和蓄电池可同时撤出系统，当撤出系统后充电机和放电回路可对本段母线的蓄电池进行核对性充放电。

1．2 蓄电池的选用

变电站的蓄电池常选用阀控蓄电池和固定防酸蓄电池。目前变电站的阀控蓄电池主要采用2V和12V两种。各有其优缺点。2V蓄电池的优点是电池设计寿命长并且可靠性高，损坏1～2节可将其短接，不会对系统电压有大的影响，缺点是造价较高、维护量大、占地面积大。12V蓄电池的优点是每组仅18块(220V系统)，维护、更换都比较方便，造价比相同容量的2V电池低、结构紧凑、占地面积小，缺点是设计寿命少于2V电池，损坏1～2节对系统电压影响较大，不能短接，一般需更换。权衡利弊后11OkV变电站宜采用2组12V、100AH的蓄电池；330kV及以上变电站宜采用2组2V、大于等于300AH的蓄电池。

固定式防酸蓄电池可靠性和鲁棒性优于阀控蓄电池，但占地面积大，需进行加水、测密度、调酸等日常维护工作，且易产生酸雾，对蓄电池室有特定的要求，对环境污染较大。对于特别重要、可靠性要求特别高的变电站建议采用固定式防酸蓄电池。

1．3 放电回路

蓄电池的核对性充放电，对蓄电池的寿命和整个直流系统的安全至关重要，是以后运行过程中的一项长期、经常性的工作。为日后的运行维护方便，应设计蓄电池放电回路、并带有放电模块，运行中可将单台充电机、单组蓄电池撤出运行进行核对性充放电。并要求具有智能放电功能，可根据放电电流、单瓶截止电压、整组截止电压、放电时间等参数设置放电方式。

1．4 馈线方式

变电站直流网络的馈线应采用何种形式更为合理。DL／T 5044—2004《电力工程直流系统设计技术规定》4．6．1条规定“直流网络宜采用辐射供电方式”。而《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》13．3．1．1规定“新、扩建或改造的变电所(站)直流系统的馈出网络应采用辐射状供电方式，不应采用环状供电方式。在用设备如采用环状供电方式的，应尽快改造成辐射状供电方式。”

相比而言设计规范的规定比较合理，反措的规定有些片面。330kV及以上变电站一般设有保护小室，采用辐射状供电时的电缆敷设距离短(电缆仅需从馈线屏辐射到各保护小室的分电屏，从分电屏辐射到各保护装置)，且蓄电池的容量大，易满足馈线网络的多级级差配合。因此在330kV及以上变电站采用辐射状供电方式较合理。11OkV变电站有多条1OkV出线，且目前的保护设计多为就地设计，直流如采用辐射供电方式，电缆用量多，造价高。反措中要求辐射供电是为了提高可靠性，在辐射供电方式下如果一条1OkV出线保护的电源开关越级跳闸，不会使上一级保护由于失去电源而不能动作，造成事故扩大。其实只要对主变和母联间隔的1OkV开关操作、保护电源单独从直流馈线，其他1OkV出线仍采用传统的环网供电就可很好地平衡可靠性和造价。

1．5 其它

每个充电机有两路交流输入，当运行的交流输入失去时能自动切换到备用交流输入供电。交流输入应设有防雷保护环节。

在动力母线(或蓄电池输出)与控制母线间设有母线调压装置的系统，必须采用防止母线调压装置开路造成控制母线失压的双通道设计(如采用备用硅链等措施)。

直流系统的验收

2．1 验收的总体原则

直流系统不仅包含直流屏，还包含其馈出线网络，对其验收应本着先部分、后整体，先元件后系统的原则进行。例如可先对蓄电池、充电机、绝缘监察(测)、馈线屏等主要部件的性能进行验收，再对整个直流系统进行整体验收。

2．2 蓄电池的验收

应由运行单位对蓄电池进行核对性充放电试验、进行蓄电池内阻(电导)的测试，检验其容量是否满足要求、记录其内阻(电导)的原始值，并应与厂家提供的放电曲线、内阻(电导)值相吻合。应测量蓄电池连接条的内阻(电导)，保证蓄电池连接良好。

蓄电池核对性充放电的目的是用放电来定量地检测蓄电池容量，是检验蓄电池质量的重要试验手段。施工单位一般无专业仪器，往往利用电阻进行放电，难以保持放电电流的稳定，对截止电压的控制采用人工控制，放电容量不够准确。在实际工作中，由于人员业务技术素质等原因的影响，往往不能够做好这项工作，甚至对蓄电池组造成损害，缩短其使用寿命。因此，为加强对蓄电池组核对性充放电的管理，应由运行单位的专业班组进行此项重要试验，确保试验的可靠性。

蓄电池的内阻是反映运行中蓄电池健康状态(SOH)的一项重要的参数。但不同仪器测试的结果偏差较大，且同一蓄电池内阻进行纵向比较才与SOH有较高的相关性。因此，验收中运行单位应该用自己内阻测试仪记录蓄电池内阻的原始值并作为参考数值，运行中定期测量蓄电池的内阻并与参考值相比较。

2．3 充电机的验收

充电机主要进行稳压、稳流、充电程序转换的验收，如果有条件还应进行纹波系数的验收。对采用高频开关电源的充电机应验收其模块间的均流特性。

2．4 馈线屏和馈出线网络的验收

馈线屏和馈出线网络宜结合起来进行验收。一是验收直流馈出线网络中，尤其是开关柜、保护屏是否采用了交流空开；二是验收直流馈出线网络是否满足级差配合；三是验收馈出线网络的接线是否和图纸相符，并逐路进行接地试验，验证是否能正确选线。

2．5 其他项目和整体试验

包括进线交流电源的自动切换、交流失压报警、直流系统电压异常等试验项目以及直流系统的各种遥信、遥测信号与变电站后台进行对点。

直流系统运行维护

3．1 运行中阀控蓄电池的核对性充放电周期的确定

目前直流系统中的蓄电池多采用阀控蓄电池。阀控蓄电池运行中易出现问题，过充、过放、渗液、环境温度过高、浮充电压过高等均会影响蓄电池的健康。因此，蓄电池是直流系统中的关键和薄弱环节，运行中对其健康状态要加强监控。核对性充放电能最直接地反映蓄电池的腱康状态，需要定期进行。

对于阀控蓄电池核对性充放电的周期，不同规程的规定也不完全相同。IEEE标准1188—2005(IEEE推荐的对固定使用的阀控蓄电池的维护、试验和更换标准)规定“阀控蓄电池的核对性充放电周期不大于2年，当达到85％的设计寿命或容量小于90％后每年进行一次容量测试”。DL／T724—2000(电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程)和国家电网公司《直流电源系统管理规范》规定“新电池安装后每2～3年进行一次核对性试验，运行6年以后的，应每年进行一次”。从笔者对3 000余只阀控蓄电池近8年运行数据来看，4年以后容量不满足要求比率较高，发生故障的蓄电池中运行4年以上的占80．3％。因此，建议4年内每2年进行一次核对性充放电，4年后每年进行一次核对性充放电；容量小于90％且大于等于80％的蓄电池组应每年进行一次核对性充放电；容量小于80％的蓄电池组应尽快更换，在更换前应将核对性充放电周期缩短为3个月至半年。同时结合平时内阻测试及时发现蓄电池的隐患。

3．2 对蓄电池的均衡充电

频繁进行均衡充电都对蓄电池组不利，具体应遵守制造厂的规定，还需要结合蓄电池组的运行状况，对其当前状态进行*估后，确定是否应进行均衡充电。不建议将直流系统的均衡充电设置为三个月自动进行。

对个别落后的蓄电池，应对单电瓶进行均衡充电处理，使其恢复容量，若处理无效，应更换。不宜采用对整组蓄电池进行均衡充电的方法处理个别落后蓄电池，防止多数正常电池被过度充电。

3．3 运行中蓄电池的不一致性

蓄电池的不一致性是指同一规格型号的单体蓄电池组成电池组后，其电压、荷电量、容量及其衰退率、内阻及其随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率等参数存在一定的差别，其对外表现为串联使用时的单瓶浮充电压的差别。蓄电池即使成组前经过筛选电池的一致性较好，经过一段时间的使用后也会出现差异，其不一致性随着其单瓶浮充电压的差别增加而逐渐加重，呈现恶性循环，从而造成整组蓄电池寿命的下降。造成蓄电池不一致的原因主要由电池及电池组设计引起的差异、初期性能的差异、使用过程中出现的差异等。

传统的改善蓄电池一致性的方法是整组均衡充电，这种均衡的代价是对电压高的蓄电池造成损害，尤其是阀控蓄电池因其贫液结构，易产生失水、热失控等现象。对均衡充电的改进的方法是进行单瓶的均衡充电维护，有一定的效果，但缺点是需要将蓄电池退出系统，操作费时费力且无法根本解决问题。目前解决运行中蓄电池不一致较先进的方法是蓄电池的主动均衡技术，其原理是在蓄电池组加装均衡器，通过外回路来强制将单瓶的充电电压差控制一定范围内，对2V的蓄电池一般控制在10mV内。

3．4 直流系统的定期检测

每年应对直流系统进行定期检测，可结合变电站的春查和秋查进行，主要项目包括蓄电池、充电装置、监控装置、绝缘监察装置等的检测，具体检测内容和方法可参考国网公司《直流电源系统管理规范》中的相关规定。

结论

直流伺服系统应用 第3篇

关键词：高压直流输电；电力系统

引言

论述高压直流输电在电力系统中的特点及应用，及提出高压直流输电的发展前景。

1.电力系统及高压直流输电的简介

电力系统英文：powersystem电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。

高压直流输电英文：highvoltagedirectcurrentN压直流输电是ABB(AseaBrownBoveriLtd)公司50多年前开发的一项技术，旨在提高远距离输电的效率。ABB在1954年建成了世界上第一条HVD C输电线路，并承建了全球一半以上的HVDC项目。1997年，ABB建成了首条HVDCLight(轻型高压直流)输电线路。该技术一般采用地下或水下线路输电，它的出现为改善交流电网的供电质量提供了新的可能。

2.HVDC的特点

HVDC输电的主要特点与其两端需要换流和输电部分为直流电这两个基本点有关。

(1)直流架空线路仅使用2根或1根(采用大地或海水作为回路时)导线，导线的工损耗较小；同时直流线路没有感抗和容抗，线路上没有无功损耗；与交流输电相比，输送同样的容量，直流架空线路可节省约1／3的钢心铝线，其线路造价约为交流的2／3，并且在此条件下，直流的线路损耗约为交流的1／2；另外，HVD C输电能节省线路走廊，按前者输送容量约为后者的2倍。另外，直流架空线路具有空间电荷效应，电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小，对环境有利。因此，直流架空线路不仅在投资商，而且在年运行费上也比交流架空线路经济。

(2)电缆耐受直流电压的能力比交流电压约高3倍以上，直流电缆输送容量大，造价低，不易老化，寿命长。在直流电压作用下，电缆无电容电流，从而使输送距离不受充电功率限制。

(3)直流输电本身无交流输电的同步性要求和稳定性问题，对于远距离大容量输电输送功率不受类似交流系统中的稳定极限的限制，也不需要采取提高稳定性的措施，具有良好的技术经济性能。

(4)采用直流输电实现电网间的非同步互联，不增加被联电网的短路容量，被联电网可不同频率或非同步独立运行，增强各电网的独立性和可靠性，运行管理也更方便。

(5)在交流电网中采用嵌入式HVDC输电可改善交流系统的运行性能。根据交流系统的需要，利用HVDC的快速多目标控制能力，可快速改变直流输送的有功和换流器消耗的无功，对交流系统的有功和无功平衡起快速调节作用，从而提高其稳定性、传输容量、电能质量和运行可靠性。

3.HVDC的应用

直流输电的应用范围取决于直流输电技术的发展水平和电力工业发展的需要。目前直流输电的应用场合分为两大类：一是采用交流输电在技术上有困难或不可能，只有采用直流输电的场合，如不同频率电网之间的联网或向不同频率的电网送点时，因稳定问题采用交流输电不能联网时，长距离电缆送电采用交流电缆因电容电流太大而无法实现时等。另一类是在技术上采用交流输定或直流输电均能实现，但采用直流输电的技术经济性能比交流输电好，这种情况一般是由对工程的技术经济论证结果来决定。

目前，HVDC输电的应用领域主要集中在以下几个个方面。

(1)远距离架空线传输

当输电距离距离大于等价距离时，采用HVDC架空线输电比采用HVAC架空线输电更经济，目前世界上已运行的HVDC32程约有1／3为这种类型。采用FACTS控制器可提高HVAC输电系统的稳定性、动态性能和传输容量，而且一些FA CTs控制器可维持系统稳定的前提下延长H VA C输电的距离或容量极限，但是考虑到FA CTs控制器的设备投资在整个输电工程投资中所占的比例较小，因此FA CTS对等价距离的影响不大，即在这一个应用领域，FACTS不会给HVDC带来实质性的挑战。

4.HVDC发展前景及与传统HVDC区别

目前通信、數据业务和现代信息服务业务都广泛使用uPS供电，HVDC与电力操作电源原理相似，可替代uPS不间断电源，比uPS更省电，HVDC的初始成本不到UPS的70％，还有利于维护等特点。据称HVD C在数据业务领域替代u Ps是大势所趋，国内三大通信运营商将开始逐步采用HVDC替代uPS，2015年以后HVDC将会占领80％的UPS份额。HVDC是一项极具吸引力的技术，因为在输电过程中，HVD C技术的电能损耗低于传统交流输电技术的损耗，同时HVD C需要的传输线缆更少，能减少占地。HVD C的另一个优势是它可以连接不同的交流电网并提高它们效率。HVD C还能够补偿潮流的波动，这使它成为连接风电场和电网的理想技术，可以避免风电场不均匀的电力输出影响电网可靠性。HVDCLight有较大的发展潜力。

5　HVDC的优化

我国电力部门一直关注轻型HVDC技术的发展，并展开了一些初步的研究工作。该技术的优势也已引起一些应用单位的注意，正考虑在实际输配电工程中予以采用。但总体上说，该项研究在我国基本处于空白。尽快提高该技术的研究水平，尽快投入应用，具有十分迫切而重要的现实意义。为此，目前提出以下几方面的HVDC技术优化：

(1)提出HVD C系统全部一、二次设备的新型数学模型及数字仿真新方法，建立轻型HVDC系统的数字仿真研究手段。

(2)通过VSC的运行特性及故障分析，研究并提出适用于Vs C的PWM新技术及相关保护策略。

(3)发展轻型HVDC物理模型，利用高速数字信号处理芯片研制轻型HVDC控制器。

(4)完善轻型HVDC系统对整个电网电能质量的影响及控制手段。

(5)研讨轻型H VD C技术在我国应用的可行性和必要性。

6　结束语

直流伺服系统应用 第4篇

关键词：接地故障,波形分析,直流系统,定点仪,查找接地点

发电站、变电站直流系统的安全、连续、稳定运行对保障发电、供电极为重要。由于直流系统为浮空制的不接地系统, 如果两点接地, 就可能引起装置误动、拒动, 从而造成重大事故。因此, 当发生一点接地时, 应在保证直流系统正常供电的同时准确迅速探测出接地点, 排除接地故障, 从而避免两点接地可能带来的危害。传统的直流接地故障查找方法均需对可疑故障线路停止供电, 这对常规继电器保护影响不大, 但停送电时电流对微机保护装置会有一定的冲击影响。WN-T01直流系统接地故障定点仪 (简称WN-T01) 可在不断电情况下查找发电站、变电站直流系统接地点的位置, 使用方便、快捷、准确。

1 WN-T01功能特点

①直流系统不断电查找接地点, 不影响系统正常工作;②声音报警提示接地支路;③检测灵敏度高, 检测最大接地电阻50 kΩ;④抗干扰能力强, 克服了系统分布电容和滤波电容的影响;⑤智能化程度高, 人机界面友好;⑥智能充电管理, 减少充电时间, 延长电池寿命;⑦安全可靠, 操作简单, 易于携带。

2 探测方法及步骤

该仪器引入一种全新的探测方法——波形分析法。波形分析法利用在直流母线与地之间加入一种特定的周期性电压信号, 通过卡钳式探头探测各支路电流, 分析、计算电流信号基波与谐波的相位及相位差, 进而判断是否存在接地故障。

当直流系统发生接地故障且报警时, 采用仪器进行测量。正式测试之前, 应先观察正、负母线电压。母线电压值低者即为故障母线。为了测试顺利, 应根据系统绝缘检测装置估算系统接地电阻的大小, 了解接地直流系统的分支路、走线及环行支路的情况。测试步骤如下:

(1) 接入仪器。

(2) 确定接地支路。用探头检测 (卡住并使探头闭合) 母线的各条支路。①如果在某支路上接收不到有效信号或者能够接收到有效信号但判断绝缘正常, 此时接收器显示如图1a所示格式, 且电流与相位值的变化幅度较大并不稳定, 即可表明该支路不是接地支路, 即接地点不位于该支路上。②若某个支路绝缘电阻阻值下降到35～50 kΩ时, 接收器显示也为图1a格式, 与绝缘正常的支路的显示不同之处在于:该情况下检测的数据稳定, 但此时蜂鸣器不报警。该支路虽不能判断为接地支路, 但应作为重点检测对象。③如果某个支路口能够接收到有效信号, 并循环显示接地电流、相位值 (蜂鸣器报警) , 此时接收器显示如图1b、图1c所示, 则该支路为接地支路, 即接地点位于该支路上。④如果每条支路均接收不到有效信号或者能够接收到有效信号但判断绝缘正常, 则接地点位于母线上。

(3) 确定接地分支路。确定接地支路后, 在接地支路的下一级母线处按上述方法测试, 直至确定最末一级的接地分支路。

(4) 确定接地点。在确定的最末一级接地分支路 (或母线) 上, 从分支路口开始, 沿着分支路检测, 直到信号突然消失的地方即为接地点。

3 应用实例

(1) 2008年3月11日, 郑煤集团公司110

kV方山站发生直流系统接地。工作人员赶到现场后, 使用WN-T01仪器进行检查, 发现35 kVⅡ方袁1开关室外端子箱处为接地点, 原因为控制回路号137端子排绝缘老化产生接地, 将Ⅱ方袁1控制回路停电更换2个端子后接地消失, 工作时间25 min。

(2) 2008年8月2日, 110

kV方山站再次发生直流系统接地。使用WN-T01仪器进行检查, 发现Ⅱ主变重瓦斯回路为接地点, 将主变停运发现瓦斯继电器上接线盒进水, 将Ⅱ主变控制回路停电处理后, 接地消失。

WN-T01在郑煤集团供电处下属21所变电站的实际应用证明, 该仪器准确率在90%以上。

4 注意事项

(1) 接地点位于环行支路。

接地点位于环行支路上时, 则必须将环行支路解开, 形成2条独立支路, 再按照一般支路接地点检测方法进行测试。

(2) 多点同时接地。

同一条分支路上有多点同时接地, 先用信号突然消失法找到并排除最末1个接地点, 再用此法依次找到其他接地点。同一母线上不同分支路上有多点同时接地时, 先判断出接地最严重 (接地电阻最小、信号接收器接收电流最大) 的支路并找到接地点, 排除该接地点后再依次寻找其他接地支路和接地点。

(3) 正、负母线同时接地。

按正、负母线分别接地测试并排除即可。

另外, 在测试过程中, 信号注入点处检测到的接地电流值, 比实际接地点检测的接地电流值都大。

5 结语

关于直流系统参数设置的通报 第5篇

直流系统排查整改情况奖励的通报

2014年3月，青河萨尔托海风电场在春季安全大检查活动设备专项检查中发现单节蓄电池电压偏低，蓄电池在较低电压状态下长期运行会对蓄电池组的使用寿命造成影响，经与厂家人员沟通了解，风电场直流系统装置的均充、浮充电压参数配置按照常规104块蓄电池配置，而我场所蓄电池组设计配置为108块。为了保证蓄电池组使用寿命、提高直流系统事故容量，经与厂家技术人员沟通后将蓄电池组的均充电压由245V改为252V，浮充电压由236V改为242V，更改后单体蓄电池电压在允许电压范围内，经跟踪观察设备运行正常。为表彰青河萨尔托海风电场的优秀表现，鼓励现场人员工作主动性、积极性，现对青河萨尔托海风电场进行嘉奖，奖励青河萨尔托海风电场5000元，望风电场全体人员，继续以“春季安全大检查”活动为契机，加大设备日常巡视检查力度，及时发现并消除隐患，保证风电场安全稳定运行。

华能新疆青河风力发电有限公司

直流伺服系统应用 第6篇

关键词高压直流；建设；标准；节能减排

中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)041-0108-02

2010年底，我院接到某地运营商委托的为某区政府新1个IDC机房的建设任务。根据调研得悉，新IDC机房定位为该区政府办公OA网和教育网的数据中心，该IDC机房作为该区社会信息网络化的坚实后盾，客户就供电系统的稳定性及可扩展性提出较高的要求。

根据现场勘察及调研，该新IDC机房终期规划能安装30个设备机架，本期工程将安装10个机架及设备。每个设备机架的用电按照电流16A/220V（3.52KVA）规划，则本期工程需为该IDC机房新建一套电源系统，在初期提供3.52KVA×10=35.2KVA的电源容量，并且该电源系统要能满足IDC远期用电3.52KVA×30=105.6KVA的需求。

1电源系统建设方案的选择

1）UPS电源系统。长久以来，在IDC机房的电源系统建设中UPS系统是我们的唯一选择，随着IDC业务迅猛的发展，越来越多的UPS系统上线运行，但UPS系统存在的弊端却一直无法解决。近年来，UPS系统故障造成的通信阻断事故频繁发生，给客户、运营商甚至社会造成重大的经济损失和负面影响。UPS系统存在的弊端主要如下：系统可靠性差、效率低、初期建设成本高、维护难度大等。并且现在很多使用UPS的机房为无人值守机房，一但发生故障，恢复时间较长，影响大。

2）高压直流电源系统。众所周知，高压直流电源系统有着生产技术成熟、可靠性高、维护操作简易、转换效率高、在线扩容简单等优点，在IDC机房供电领域，通信业界一直在探讨采用高压直流系统来代替UPS系统。在国内，电信标准化协会于2009年通过了YDB 037-2009《通信用240V直流供电系统技术要求》研究报告。

目前，国内江苏电信已有多个IDC机房、多套核心IT系统和业务平台改用高压直流系统进行供电。从江苏电信提供的统计数据显示，用高压直流替代UPS供电，在UPS整个生命周期内平均节能20～30%；从新建系统统计分析，新建高压直流系统平均节省投资大于40%。并且高压直流系统结构简单，生产技术更成熟，其系统安全性相对UPS有很大提高，并且维护操作方法得到简化。

在综合对比高压直流电源系统与UPS电源系统的优劣及电源设备初期投资之后，建设单位决定建设一套高压直流电源系统为区政府新IDC机房进行供电，既提高电源系统的稳定性，也积极响应了国家的节能省排号召，贯彻落实科学发展观精神。

2高压直流电源系统工程设计中需注意的问题

对于高压直流供电的可行性，业界已有众多文章证明，本文就不再做说明。下面本文结合YDB 037-2009《通信用240V直流供电系统技术要求》，对高压直流供电系统在工程设计时应注意的问题展开探讨。

1）系统容量的选择。国内的240V高压直流电源系统制造技术及供电体制还处在摸索阶段，无论是模块制造技术还是系统结构，或者是维护方式，都没有丰富的经验可循，因此，在工程設计时宜遵守《通信用240V直流供电系统技术要求》的要求：系统供电宜采用分散供电方式，单个系统容量最大不宜超过600A。

故本期工程拟采购1套最大整流能力为600A的高压直流电源设备，根据前期的调研，新建的600A高压直流电源系统完全满足区政府新IDC机房的终期用电需求，并且本期工程只需要配置300A的整流能力即可满足初期用电需求，能有效节省工程的初期建设投资。

2）系统应对地悬浮。提到直流电源系统，我们自然会想到的是接地问题。但如果我们将高压直流电源系统的一极接地，由于系统的电压远高于人体的安全电压，人触及到未接地的一极时，触电电流通过大地形成回路，将发生电击事故，见图1。

图1高压直流系统接地，人体触电示意图

因此，《通信用240V直流供电系统技术要求》明确规定：通信用高压直流供电系统正、负极均不得接地，应采用对地悬浮即不接地的方式；系统的交流输入应与直流输出电气隔离；系统输出应与地、机架、外壳电气隔离。

3）系统应该配置有绝缘监控装置。由于高压直流电源系统不接地，当高压直流供电系统的负载出现故障时，对高压直流供电系统本身的保护及维护人员的保护就显得非常重要了。

假如系统负载甲发生设备正极碰地故障，负载乙发生设备负极碰地故障，此时通过两个故障设备就构成了电源系统的短路故障，如图2。

图2设备碰地导致系统短路示意图

更严重情况是，如果仅在一极发生绝缘度降低或碰地，由于没有短路电流流过，断路器不会断开，系统仍能继续运行，若此时有人触摸了另一极或者电池端子，那将造成电击事故，有可能造成严重的人身伤亡事故，该情况与图1类似。

为了及时发现这种碰地故障，有必要对系统配置绝缘监察装置，用于监视直流系统对地绝缘状况，便于维护人员对供电回路的绝缘故障进行判断、查找和处理，保障通信安全及人身安全。

4）采用直流型断路器及双极开关。在-48V直流电源系统中，我们在工程上经常发生使用交流型开关的情况，由于48V电压比较低，灭弧相对容易，所以使用交流型开关没有太大问题。但是对于240V的直流系统而言，其电压高，灭弧会困难很多，因此决不能将交流型断路器用在直流电路上，要选用专门针对直流设计的直流型断路器。

另外，240V高压直流系统的输出正负极均未接地，并且直流电压高，单极的断路器往往达不到这个电压等级的要求，因此两极都应安装开关，通过采用双极开关来分担分断电弧电压。

本期工程是新建工程，故我们新采购的直流配电柜及设备机架PDU均要求配置双极直流断路器的。在此特别提醒，如果是采用高压直流电源系统对现有的UPS系统进行替换，为了安全起见，我们应将未端设备机架原有PDU的交流单极输入空开更换成与上一级同容量的双极直流断路器。

5）统一系统未端负载的接线标准。我们在设计设备机架内部配电时应考虑高压直流的正负极与IT设备L、N电源线之间的对应关系。虽然从理论上说，直流系统的正负极和IT设备的L、N 极无需严格的采用某种对应关系，但是，从管理的规范、运行的安全及维护的方便等方面考虑，我们工程建设应该统一遵循《通信用240V直流供电系统技术要求》的建议：

直流输出“正”极，对应于设备输入电源线的“N”端，直流输出“负”极对应于设备输入电源线的“L”端，设备输入电源线的“地”端与系统保护地可靠连接，如图3所示。

图3设备机架内插座接线路示意图

6）寻求必要的技术支持。高压直流电源系统做为一种前沿的电源应用新技术，目前尚未在国内广泛建设使用，无论是运营商、设计院还是施工单位，均对高压直流电源系统缺乏足够的建设经验。故在方案编制阶段，我司派出了电源设计专家对工程进行设计支撑，同时也联系了参与起草《通信用240V直流供电系统技术要求》的中达电通、爱默生能源等公司寻求技术支持，并邀请拟采购的高压直流电源系统设备厂商技术督导一并参与设计方案会审，确保工程建设方案的可行性，为工程的顺利实施打下坚实的基础。

3结束语

对于通信高压直流电源系统的应用，通信行业已就高压直流供电电压、电流等级、关键技术指标、试验方法、检验规则等关键问题达成了共识，并开始推广使用。我们相信，在解决了后端IT设备的适应性标准问题后，高压直流电源技术必将得到更大规模的商用，由运营商应用延伸至广大的社会客户应用，为国家节能减排做出更大的贡献。

参考文献

[1]YDB 037-2009 通信用240V直流供电系统技术要求[S].

[2]赵长煦.IT设备高压直流供电热点问题研究与应用[J].2009年通信电源专刊,2009,1:136-144.

[3]孙文波,侯福平.通信用240V直流供电技术探讨[J].电信技术,2009,9:23-25.

[4]孙文波,侯福平.高压直流供电几个值得注意的问题[J].2009年通信电源专刊,2009,1:131-133.

[5]赵长煦.IT设备高压直流供电探索与实践[J].2008年通信电源专刊,2008,1:121-127.

作者简介

模糊算法在直流拖动系统中的应用 第7篇

关键词：模糊算法,直流拖动,proteus,Fuzzy,MATLAB

一、模糊控制系统

模糊控制系统的核心部分是模糊控制器, 这是与一般计算机控制系统的区别所在。从本质上说, 模糊控制系统是一个闭环控制系统, 一个基于偏差的控制系统, 而区别于一般闭环的则是对输入的偏差以及偏差变化率的处理, 即模糊算法。算法的实现, 是基于一定模糊控制器结构之上的。控制器的组成主要包括四部分:模糊化接口、推理机、知识库、清晰化接口。形象的简单描述便是模糊化输入量, 推理机根据知识库处理数据, 最后清晰化还原为实际控制量。

二、模糊算法在直流拖动系统中的实现

1、系统结构

模糊控制算法的任务是使直流拖动系统在运行过程中具有良好的动态与稳态性能。为达到这个目的, 必须实行反馈闭环控制, 基于给定值与测变信号的偏差基础之上实行模糊控制已获得相应的良好机械特性与较小的稳态速降。在本设计中, A/D输入端的采样偏差信号以及偏差变化率信号组成双输入单输出系统。设系统测速变送器输出为uf (电压信号) , 给定信号为u*, 则有偏差信号:e=u*-uf, 同时偏差变化:ec=Δe=e1-e2。

2、控制表

经A/D采样后, 经过α1的偏差放大以及α2的偏差变化的放大后的两路输入信号首先需经过模糊化处理, 设定偏差基本论域为 (-1000, 1000) , 偏差变化基本论域为 (-100, 100) , 控制量的范围为 (-50, 50) 。取l=6, 则相应的比例因子为:αe=l/|emax|=0.006、αc=l/|ecmax|=0.06、αu=l/|umax|=0.12。由就近取整的模糊法则, 得E=αee的基本论域为:{-6, -5, -4, -3, -2, -1, -0, +0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};根据控制经验, 可将模糊状态描述划分为以下六种:负大NL、负中NM、负小NS、负零NO、正零PO、正小PS、正中PM、正大PL。

用“if A and B then C”来描述此双输入单输出系统, 则有模糊关系:R=A×B×C, 可得模糊控制器在k时刻的输出:U (k) =[E (k) ×EC (k) ]R, “”即为合成运算符, Ek×ECk与关系R的合成即可得出输出Uk。根据上述模糊关系制定固定的模糊控制规则即可避免大量复杂的运算。具体推理规则来源于实际的生产经验总结, 因此推理规则的制定不唯一, 此处就不多述。

3、硬件设计

系统在proteus中的硬件仿真方案设计如下:前向通道:ADC0832输入采样、模糊控制器 (89C52) 、DAC0809数模转换、驱动电路、直流电机。反馈通道:DAC0809电压采样、直流电机模拟 (89C52) 、转速传送及LED显示。

4、MATLAB中的仿真

2.4.1 电机的传递函数

直流电机的相关数据如下:

主电路总电阻:R=1.0Ω;电动势系数:Ce=0.1925V·min/r;系统运动部分的飞轮惯量:GD2=10N·m2;电枢回路总电感量:L=16.73m H;可得出以下两时间常数—电磁时间常数:lT=L R=0.017s;机电时间常数:则, 电机传递函数模型表达式为:

2.4.2 Fuzzy阶跃响应

基于以上传递函数模型, 在MATLAB环境中构建模糊系统, 忽略扰动作用下可得Fuzzy阶跃响应曲线, 与一般PID阶跃响应曲线相比, 模糊系统具有一般PID系统无法比拟的动态品质, 上升时间、调节时间都很短, 而且无超调, 稳态误差较小, 跟随性能优越。在一般的扰动中也表现出了较强的鲁棒性, 这说明智能控制在引入控制系统所起到的良好作用是无法替代的。

三、结论

直流伺服系统应用 第8篇

直流操作电源系统是变配电站、高压室中不可缺少的二次设备之一, 它的可靠性直接影响高压室和变配电站设备的安全可靠运行。目前, 炼铁分公司变配电站及高压室中正在运行的直流操作电源系统有很多仍是较落后的可控硅整流直流电源系统, 存在较多的缺陷, 易引发多种事故, 从而造成重大损失。特别是随着阀控密封铅酸蓄电池的推广应用, 对直流操作电源系统提出了更高的要求, 因此, 原有的直流操作电源系统已不再适应于阀控密封铅酸蓄电池的要求。现已普遍采用智能高频开关电源模块与阀控密封铅酸蓄电池配套使用, 其具有体积小、重量轻、噪声低、稳压精度高、纹波系数小、配置灵活的特点, 可以增加直流系统的可靠性和稳定性。当前, 铁分公司生产建设和改造工程中也开始部分采用智能高频开关电源模块和阀控密封铅酸蓄电池组成的直流操作电源成套装置, 在保证直流系统可靠运行和电池寿命上都有较好的效果, 受到设计和生产建设人员的好评。

一、智能高频开关直流操作电源系统组成

智能高频开关电源模块目前有5A、l0A和20A三种, 根据负载要求和蓄电池容量的不同, 可以由多台模块按照N+l热备份原则并联组成几十到几百安的直流操作电源系统。对于控制、动力母线分别设置的直流操作电源系统, 其接线方式为:将模块分成两组, 一组输出与动力母线、电池组并联, 另一组输出与控制母线并联, 动力母线和控制母线之间设置自动调压装置, 在正常情况下, 控制母线负荷由模块提供, 自动调压装置由于承受反压处于备用状态, 只有当交流停电或控制母线的所有模块全部故障时, 自动调压装置才投入运行。

二、智能高频开关电源模块的均流

与相控充电装置不同, 智能高频开关电源模块组成的直流操作电源系统的充电装置一般采用N+1冗余备份方式, 并联模块之间通过均流电路实现各模块之间的功率分配, 各模块间功率分配的均衡程度主要取决于均流方式。直流系统中的负荷包括两个部分:蓄电池组充电电流和控制母线负荷电流。蓄电池组长期处于浮充状态, 充电电流很小, 对于铅酸免维护电池, 浮充电流只有额定容量的0.0l左右, 加上控制负荷较小, 整个充电装置处于轻载状态;当高压断路器合闸时, 蓄电池组提供合闸冲击电流, 与蓄电池组并联的充电装置由于电流过大处于限流保护状态, 合闸冲击电流结束之后, 由充电装置对蓄电池进行补充电, 充电电流突增。因此均流电路需要保证充电装置无论是在轻载还是在超载下, 都保持良好的均流特性, 即所谓的“全范围均流”。

三、智能高频开关与可控硅整流系统性能比较

为了保证系统运行的可靠性, 直流电源充电/浮充电装置一般采用备份方式。可控硅整流直流电源系统采用主从备份方式, 当一台主充浮充电装置发生故障时, 一般通过手动方式将备用充电浮充电装置投入使用, 这种备用方式的缺点在于可靠性差、运行和维护人员工作量大、充电柜数量多、占地面积大。智能高频开关电源充电装置采用的模块化结构, 备份方式为N+1热备份。既包括备份模块在内的所有模块同时工作, 当系统中某一电源故障时, 该模块自动退出工作而其他模块仍保证正常工作, 这种备份的优点在于可靠性高、系统集成占地小、配置灵活、扩容方便, 运行和维护人员工作量小。

四、高频开关电源模块的不足与改进

在炼铁实际生产过程中, 经常会出现模块工作温度高, 性能不稳定, 使用周期短的现象。这主要是由于高频开关电源模块的各种电子器件在进行功率变换过程中, 产生一定的功率损耗, 且以热能的形式散发出来, 导致电源模块温度上升的结果。因此, 目前用于电力直流系统的高频开关电源模块, 无论是强迫风冷还是自然冷却, 散热风道均采用的是敞开式结构。但我厂高压室的工作环境相对比较恶劣, 空气中、尘埃中导电物质含量很高, 特别是新建配电室, 经常是土建工程尚未结束, 由于继电保护等装置的调试需要直流电源, 使得直流电源经常提前投入运行。如果不采取有效的防尘措施, 就会造成大量的水泥灰、导电粉尘等尘埃吸附在电源模块内的线路板或元器件上, 引起绝缘下降, 甚至短路, 使模块出现故障。

经过不断的摸索与分析, 为了防尘, 我们采取了如下一些措施:采用防尘罩:在模块进风口处安装防尘罩, 可起到一定的防尘作用, 但需经常清洗, 否则防尘罩上的通风孔容易堵塞而影响通风散热效果。采用自然冷却:可以避免风机吸入灰尘, 但出于散热需要, 必须在模块上开许多散热孔, 这样尘埃的静电吸附问题还是不能解决。如此一来, 我们就对智能高频开关电源模块作了一定的改进, 综合考虑了强迫风冷和自然冷却的优缺点以及配电室现场的情况, 模块散热方式采用温控强迫风冷方式和封闭式散热风道。风机由温度检测电路控制, 只有当模块散热器温度高于设定值时, 风机才运转。由于直流系统的充电装置长期处于轻载运行, 一般只有额定容量的l5%左右, 散热器温度低于风机开启温度, 风机不工作。这种散热方式可以保持模块内部温度相对稳定, 不随外部环境及负载变化, 风机寿命提高2~3倍, 从而提高高频开关电源模块的可靠性。在防尘方面, 采用完全封闭的散热风道, 使散热风流仅通过散热器的表面, 实现散热通道与内部电路的隔离, 既可以防止电路板产生积尘, 同时又提高散热效果, 充分提高充电模块对环境的适应能力。

结语

目前在炼铁分公司生产中使用的智能高频直流电源系统已取得了不错的效果。不仅有效的避免了可控硅整流直流电源系统的不稳定性, 提高了功率因数, 降低了高压事故的危险源, 有利于生产的连续性, 而且可以方便的接入计算机监控, 有效降低维护人员的工作量。

参考文献

智能建筑中直流供电系统的应用探析 第9篇

一、直流供电系统的原理与优势

(一) 直流供电系统的原理

直流供电系统是通过采用直流母线, 在交流电网、储能装置和分布式电源的共同供电和母线电压控制、变流器协调控制基础上, 实现建筑高效供电的目标。传统交流供电系统和直流供电系统结构分别如图1和图2所示, 从图中可以看出, 相较于交流供电系统, 直流供电系统省去了许多电能转换环节, 不仅可以减少电能的损耗, 提高电能利用效率, 也能够减少电力系统管理环节, 保证电能供应的可靠性。

(二) 直流供电系统的优势

1 降低损耗。在直流供电系统中, 采取的是正、负两极方式, 交流供电系统是通常为三相电, 导线为四条或者五条。以同一电压等级为准, 直流供电系统在导线上发生的电能损耗远远低于交流供电系统, 加上直流供电系统不会发生涡流效应、集肤效应以及无功损耗, 整体的线路损耗得到有效降低。

2 提高传输效率。由图1和图2可知, 在直流供电系统中, 交流和直流转换的次数减少, 有效降低了由于转换导致的损耗。交流电网提供的交流电在AC-DC转换后, 变成UPS中直流电能, 再经DC-AC转换成为用户使用的交流电, 相比于交流供电系统, 在同样转换效率下, 转换损耗能够减小17%左右, 传输效率得到提升。

3 保证电能质量。在传统交流供电系统中, 由于电压波动、三相不平衡、谐波污染、电压瞬间跌落以及无功欠缺等问题的存在, 电能质量得不到有效保证。在直流供电系统中, 无功补偿、频率波动等问题都可以避免, 加上分布式储能技术的支持, 可以有效保证电能质量。

4 供电可靠。在交流供电系统中, 由于同步发电机之间存在功角稳定难以统一问题, 容易发生失步运行, 加上联系电抗会随线路延伸而增大, 供电不稳定问题较为突出。直流供电系统则有效解决了供电不稳定问题, 即使有一极发生故障, 另一极也可以提供一半功率电能, 不会像交流供电一相故障则全线停电一样, 供电的可靠性得到保障。

5 降低污染。在交流供电系统在电磁场强度、影响范围等方面都会远远超出直流供电系统, 会产生较严重的电磁辐射污染, 电磁干扰和电晕损耗等也较大, 由此可知, 直流供电系统能够有效降低污染。

二、智能建筑直流供电系统的架构与应用技术

(一) 智能建筑直流供电系统的架构

在现代智能建筑中, 需要以建筑本体作为基础平台, 通过对系统、结构、管理和服务的优化组合, 实现建筑的办公、生活和通信功能, 创造高效、舒适的环境, 更好的服务于人们生活。在此要求下, 需要建立高效、安全、稳定的供电系统, 由于直流供电系统具有突出优点, 能够有效满足图3:智能建筑直流供电系统架构图。智能建筑的供电需求, 其基本架构如图3所示。在图3所示智能建筑直流供电系统当中, 直流母线电压等级有300V和48V两种, 其中, 300V直流母线主要负责大电网电力能源的接入和高电压用电, 48V直流母线主要是满足用户电压照明设备、IT设备等低压用电。在此系统中, 如果建筑本身的交流电网电能供应较为充足或者有剩余情况时, 系统中的储能电池可以将多余的电能蓄积起来;若是建筑本身电能供应发生不足, 需要通过大电网, 利用风力、光伏等发电来满足电能需求。同时, 系统中还存在通信和智能控制系统, 通过对直流设备的有效控制, 可以根据需求实现对照明、IT设备等用电的有效控制。

(二) 智能建筑直流供电系统的应用

1 选择合适直流电压等级标准。在智能建筑直流供电系统中, 如果电压标准过低, 就需要增加电缆直径, 增大布线难度, 导致线路损耗增大、成本增加;如果电压标准过高, 容易造成一定安全隐患。因此, 在智能建筑直流供电系统应用当中, 要选择交流电源的额定电压最大值作为直流电压的电压等级标准, 确保直流供电系统的正常、稳定运行。

2 优化能源和储能设备的配置。在智能建筑直流供电系统中, 除了火力发电厂的交流电源外, 为提高建筑的经济可行性, 实现智能建筑绿色的目标, 还需要加大风能、太阳能等可再生能源的利用程度, 设计合理的风力发电、光伏发电方式, 并将其有效接入到直流供电系统当中, 优化能源配置水平。

3 提高直流供电关键设备水平。在智能建筑的直流供电系统中, 当设备负载功率较大时, 当前直流开关和插头等装置难以保证用电过程的安全, 容易引发用电安全事故, 加上直流供电系统中不会发生电流过零点, 直流断路器, 尤其是400V以上的中、高压直流断路器基本不存在, 直流供电系统的安全防护是一个十分严重的安全隐患, 对智能建筑直流供电系统的应用造成了阻碍。针对此种问题, 需要加大在直流供电系统关键设备方面的投入, 加强技术研发, 提高关键设备水平, 才能确保智能建筑直流供电系统的安全, 促进其实际应用。

4 做好直流供电系统管理控制。在直流供电系统当中, 存在有多种形式的能源, 其特性各不相同, 加上供电系统本身的孤岛运行、与大电网之间的并网运行和运行过程中各种状态的切换等, 对整个系统的管理控制带来了极大困难。就当前智能建筑直流供电系统管理控制情况来看, 采取的主要有电压下垂控制和主从控制两种方式, 通过利用上层控制器实现对智能建筑内各种储能装置、电源设备等换流器的管理与控制, 保证供电的可靠、 稳定。 上述管理控制方式在效率、可靠性等方面还存在一定不足, 因此, 加强对直流供电系统管理控制方式的研究, 采取高效、科学、成熟的管理控制方式, 对智能建筑直流供电系统水平的提升有着重要作用。

结语

综上所述, 在现代智能建筑中, 直流供电系统是符合其电力需求的供电模式, 较之于传统交流供电系统, 其电能质量、传输效率和供电可靠性都能够得到提升, 线路损耗、供电成本可以有效降低, 充分保障电力供应效益。在智能建筑直流供电系统应用当中, 要从电压标准、设备配置、技术水平以及系统管理控制、运行维护等多个方面入手, 提高直流系统的水平, 从而保障智能建筑供电的可靠、经济和节能。

摘要：在现代智能建筑中, 多样化的电器对电力负荷的需求各不相同, 换流设备较为普遍, 传统的交流供电系统已经无法适应此种现状。直流供电系统能够有效减少电力变换器件, 也可以充分发挥分布式能源的经济效益, 对智能建筑节能目标的实现有着重要作用。本文就对智能建筑中直流供电系统展开分析, 以促进直流供电系统在智能建筑中的应用。

关键词：智能建筑,直流供电系统,应用

参考文献

[1]吴宽, 李慧.直流供电在智能建筑中的应用[J].现代建筑电气, 2014 (06) :13-17.

直流伺服系统应用 第10篇

如何准确可靠的检测接地故障是当前直流系统运行中存在的一个主要问题。由于直流系统接线复杂, 分支多, 给接地选线造成很大的困难。目前对直流系统绝缘监测的方法有平衡电桥法, 信号寻迹法和漏电流检测法。平衡电桥法不能反映正负极绝缘均下降的情况, 只能判断直流系统的整体绝缘状态。不能实现故障分支定位。信号寻迹法有单一低频探测法和变频探测法之分, 其中单一低频探测需向直流系统注入一低频低幅值的交流信号。由装设在各分支的电流互感器进行信号检测实现分支定位。该方法在直流系统中加了交流信号, 对直流系统的工作有一定影响, 且检测灵敏度受系统分布电容大小的影响;变频探测是向直流系统依次加入两个不同频率同幅值的交流信号进行检测。从原理上看, 该方法基本解决了受分布电容大小影响的不足, 但当系统分布电容很大时。要求电流互感器有较大的动态范围和测量精度.这在实际中很难办到, 而且该方法仍然对直流系统会造成一定的干扰。漏电流检测法是利用霍尔效应的直流传感器来检测每条支路的直流电流信号, 根据磁平衡原理, 无接地的支路传感器输出为零, 而故障支路则输出不为零。该方法无须向系统注入低频信号, 对直流系统不会造成干扰。且与系统分布电容大小无关, 检测灵敏度较高。

但漏电流检测法也存在一些不足, 当直流系统发生接地故障或者绝缘下降时, 绝缘检测装置虽能够检测出母线电压的异常, 却不能正确地检测出接地支路。一旦有接地, 绝缘监测装置总是误报出一大串接地信号, 同时显示很多条支路出现接地, 而且这些接地信号是毫无规律地随机出现的, 对查找接地支路毫无帮助。以下就针对这一问题进行研究并提出解决这个问题的办法。

2 直流漏电流检测法的原理

2.1 检测正、负极母线电压

在线检测并由液晶屏显示正、负极母线电压。设U+, U-分别代表正极、负极电压, UZ为电压整定值, 当|U+|UZ, 表明正极绝缘下降, 当|U+|>UZ, |U-|

2.2 检测正、负极对地绝缘电阻

在进行对地绝缘电阻计算时, 装置分别向正、负极母线自动投入一个检测电阻, 具体见图1。

1) 当S2闭合, S1断开时, 检测电阻R投入负极母线, 由微机测出负极母线电压U′。

2) 当S1闭合, S2断开时, 检测电阻R投入正极母线, 由微机测出负极母线电压, 则正、负极对地绝缘电阻由下式可以求出:

undefined

式中, undefined, 为直流系统总电压。

2.3 检测漏电流判断接地支路

用直流漏电流传感器套穿在各路直流回路的正、负出线上, 回路绝缘水平正常时, 穿过传感器的直流电流大小相等, 方向相反。即I++I-=0, 此时传感器中的合成直流磁场为零, 其输出也就为零;当回路绝缘水平下降到一定范围或出现接地故障时, 此时I++I-=0, 该回路中出现合成直流电流, 对该回路的传感器中合成直流磁场就不为零, 其输出也就不为零。因此, 可以通过巡回检测各路传感器的输出是否为零, 来判定整个直流系统是否出现接地故障, 以及确定故障支路。

利用直流漏电流检测法的直流系统绝缘监察装置具有以下特点:

1) 通过投入检测电阻, 可检测直流系统正、负母线绝缘同等下降, 做到无检测死区。

2) 直接采样直流漏电流, 无需给直流系统注入交流信号, 对直流系统的安全运行没有影响。

3) 所检测的支路不受系统对地分布电容影响。

4) 能检测出多条支路同时接地。

3 漏电流绝缘监测装置误选线原因

出现前言中所述的直流系统绝缘监察装置误选线的主要原因是直流系统中存在环网。直流系统接线复杂, 分支多。为了保证重要控制、信号回路供电的可靠性, 直流系统一般采用环网方式供电, 见图2, 当支路1与直流电网负母线相连的负极电缆出现故障时, 通过支路2, 3均可以保证支路1的回路完整, 不出现开环断路。因此, 支路1的供电可靠性大大增加, 支流2、3同理也可提高供电可靠性。

但是, 采用环网方式供电, 却给直流系统接地故障检测带来了困难。环网使得直流电网结构复杂, 而直流电网结构越复杂, 进行接地检测的困难就越大。为了说明环网对直流系统绝缘监测装置的影响, 将图2中支路1、3提出来, 其等效电路见图3。

图3中, R1～R4是绝缘监测仪的内部接地电阻, 通过CT1的电流有2个回路, I1是正常供电的回路, I2则是环网支路电流, 它只有mA级的电流。虽然I2的存在对供电无任何影响, 但对于由mA级的电流来判定是否有接地的CT来说影响是巨大的。由图3可见, I2电流进入CT1但却从CT3返回, 这样流过CT1和CT3的电流差都不为0, 因此, 即使没有接地, CT1、CT3也会同时报支路接地。在无接地情况下, 由于母线绝缘正常, 绝缘监测装置未启动支路巡检, 所以即使CT1、CT3内部电流差不为0也没关系, 绝缘监测装置没有接地信号报出。一旦系统有接地, 绝缘监测装置便会读取所有CT的电流差值, 最终报出的结果是真正接地的支路和部分有环路的支路。还需指出的是, 当有环路的支路接地时, 由于电流回路的不确定性, 会导致报警不准确或已查出母线接地但查不到支路。从图2可以看到, 若接地电流的方向与I2电流方向相同, 则计算所得接地阻值小于实际值, 反之则大于实际值或查不到支路。理论上讲, 双回路供电系统的接地支路总是成对出现的, 但由于I2与实际漏电流的不确定性, 什么情况都会发生, 所以会出现上述的误选线的问题。

4 误选线的解决方法

目前, 检查直流系统接地支路的一般做法的过程为:首先查找未构成环路的支路, 若有故障, 先排除后再看母线是否仍有接地故障, 若仍有接地则需将双回路变为单回路, 将环网解开, 此时绝缘监测装置的选线功能是正确的。但由于直流系统关系到整个电厂的安全, 如果出现接地, 就断开整个直流系统的所有双路负荷中的一路负荷, 这样会冒很大的风险。

如果想让绝缘监测仪能准确地找到接地点, 在对直流系统进行详细地分析后, 发现了一种不断开任何负荷开关就能解开环路的方法, 见图2, 其原理如下:

在正常情况下, 直流系统I、II段是分段运行的, 当发生某支路发生接地故障时, 将I、II段的分段开关合上, 这样就可以把图3中的E1、E2合并成E, 然后将CT1穿过的电缆移到CT3中穿过, 这样, 原来形成的环路的四根电缆都从一个CT中穿过。见图4;

在图4中, 如果这4根线都从一个CT中穿过, 见图3。那么I2也会像I1一样从同一个CT中出去又回来, CT中的电流差为0, 这样CT就不会将正常的环路电流I2当成泄漏电流, 所以在支路没有接地时绝缘监测装置中就不会出现信号了。

在直流系统负荷盘内, 负荷开关和绝缘监测CT都是按照横向布置的, 上部为一段母线所有负荷, 下部为二段母线所有负荷。二段母线负荷电缆穿过一段负荷CT有困难, 因为电缆可能不够长, 但将一段母线负荷电缆穿过二段负荷CT是完全可以的, 绝缘监测CT穿线孔即使穿过20根这样的电缆都没有问题。这样, 在无需增加任何设备和投资的情况下, 就可以使绝缘监测装置正常工作。

5 结束语

以上分析了现有的直流系统绝缘监察装置原理, 并比较了它们之间的优缺点, 针对目前广泛使用的直流系统漏电流绝缘监察装置进行了详细地分析, 指出了其在实际应用中存在的问题, 并提出了相应地解决办法。经过改进的直流系统绝缘监察装置成本低, 功耗小, 接线简单, 动作可靠, 可以直接指出是哪一极、哪条支路绝缘水平下降或发生接地故障。选线功能进一步增强, 且直流系统接地点检测装置造价低、体积小、精度高, 不需要任何维护工作, 可以不停电的情况下迅速查出接地点所在分路和具体接地故障点, 提高了查找接地点的效率和供电可靠性。

参考文献

[1]李柱峰, 柳容三.浅析电桥原理直流绝缘监察装置[J].延边大学学报, 2002.28 (1) :75-76.

[2]杨伟, 张俊芳.微机选线式直流系统绝缘监察装置的研究[J].电力自动化设备, 2000, 20 (4) :19-21.

直流系统的基本运行与维护 第11篇

【关键词】直流系统；运行；维护

1、引言

直流电源在变电站之中处于核心地位，其自身为断路器的分合闸以及回路仪表、继电保护措施、事故照明等方面提供了相应的直流电源，而也正是由于由于直流电源本身所起到的作用，促使直流电源成为了整个变电站二次系统中的心脏所在，它为变电站二次系统的正常运行提供了较高的保障。但是在实际安装的过程中，其技术人员本身没有对于变电站的直流系统加以重视，日常维护过程中也仅仅只是简单的进行一些电压测试、绝缘监测等。在这样的情况下，直接导致直流系统自身的运行稳定性完全不可控，存在着较大的安全隐患。下文主要针对直流系统的基本运行以及维护进行了全面详细的探讨。

2、典型GZDW直流系统的组成及工作原理

电力系统现在使用的高频开关电源整流系统比较老式直流系统的最大区别是模块化配置，比如GZDW型智能高频开关直流电源系统根据功能可划分为高频开关整流模块、监控模块、配电监控模块、调压硅链模块、绝缘监测模块、交流配电单元、蓄电池监测仪、蓄电池组、馈电单元几部分。下面简单分析各个部分的工作原理和功能。

交流配电单元：直流系统本身在实际运行的过程中，通常都是两路交流电同时输入到其中，在正常情况下，交流电的具体输入切换开关都是直接处在自动的状态之上。也就是说其中一路是保持着正常工作的状态，而另外一路则是处于一个备用的状态，交流电在传输期间，主要是通过空气开关、交流接触器、避雷器这几个部分来达到相应的充电模块之中。

高频开关充电模块：三相三线交流电380VAC经三相整流桥整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的LC滤波电路的作用下，输出约520VDC（2.34X220）左右的直流电压，再逆变为高频电压并整流为40KHZ的高频脉宽调制脉冲电压波，最后经过高频整流，滤波后变为220VDC或110VDC的直流电压，经隔离二极管隔离后输出，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。充电模块内部有监控板能监视、控制模块运行情况。由于充电模块本身具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行。

调压硅链模块：充电模块本身在进行蓄电浮充的过程中，所呈现出来的输出的电量通常在240VDC左右，而实通常情况下，选电池均充过程中的数值则为250VDC范围内，并且这部分电量直接输送到合闸母线之中，蓄电池在这期间主要是利用电池总保险的位置来进行输送。在正常情况下，其调压硅链的控制开关运行状态都是处在自动的操作档之上，在电压经过降压处理之后，也就仅仅只有220VDC左右，同时其电量直接输送到控制母线之上，通过以上这两个部分所构成的便称之为直流输出系统。如果在自动调压模块对电路控制的是过程中出现了故障，便可以利用手动的方式来进行调整，保持输出能够处在一个科学合理的限制范围之内。实际上，调压硅链模块本身共计分为五组，每一组通过10个硅二极管所构成，每个硅二级管能够降低0.7V电压，那么每一组能够直接降低至少7V，而由五组硅二极管构成的调压硅链模块也就能够下降5X7V=35V电压。此外，调压硅链模块在设计的过程中，有着较大的余度，在与其连接的电流短时间超出额定功率的2-3倍情况下，不会出现硅链模块烧毁的情况。如果在直流系统正常运行的过程总，其调压链模块完全断开，那么控制母线在这一过程中也就完全失去电压，所有二次设备设备中都不存在电源。现目前所应用的界限方式，实际上就是在控制母线之上也挂上一个相应的充电模块，并且将其设置为手动控制的状态，输出的电压调整成为220V，这部分模块是作为调压硅链模块损坏的时备用。

配电监控模块：主要是对交流输入和直流输出的监控，可检测三相交流输入电压，蓄电池组端口电压，蓄电池充/放电电流，合闸母线电压，控制母线电压，负载总电流；并且实现空气开关跳闸，防雷器损坏，蓄电池组电压过高/过低，蓄电池组充电过流，蓄电池组熔丝断，合闸母线过/欠压，控制母线过/欠压，各输出支路断路等故障告警。

绝缘监测模块：用于监控直流系统电压及其绝缘情况，在直流系统出现绝缘强度降低（220V直流电压系统一般为低于25KW，110V直流电压系统一般为低于7KW）等异常情况下，发出声光告警，并能找出对应的支路号和对应的电阻值。

监控模块：用于对充电模块的监控板、配电监控模块、绝缘监测模块等下级智能监控模块实施数据搜集并加以显示；也可根据系统的各种设置参数进行告警处理、历史数据管理等；同时对这些处理结果加以判断，根据不同的情况进行电池管理，输出控制和故障回叫等操作；此外还包括LCD、键盘等人机界面设备；可实现与后台机的通讯，将数据上传。蓄电池组：作为全站直流系统的后备电源，在充电模块停止工作时，蓄电池无间断的向直流母线送电；此外，在电磁式断路器进行合闸操作时，合闸电流大于100A，此时蓄电池成为合闸电源。

3、直流系统的运行与维护

我国目前绝大多数的电力系统变电站都是处在一个无人值守的状态下，GZDW型智能高频开关所控制的直流电源系统能够直接利用监控串口以及相应的变电站后台来进行监控，并且实现实时通讯的需求，从而调度端的方式来达到直流系统运行的三遥目的。但是，为了能够使得变电站的高度可靠性，依然要定期的进行日常检查以及清扫等措施。通常情况下，220KV及以上的直流变电站必须要每天进行一次检查，而110KV的變电站则只需要七天内至少进行两次巡检工作即可。

在下列情况出现之后，务必要对巡视工作进行强化：安装了大量的新设备；高温季节、高峰时期、电磁开关动作频繁；较为严重的雷雨天气；直流系统以及蓄电池运行状况出现问题；特殊情况。

4、直流系统绝缘故障和处理

（1）分清接地故障的极性，粗约分析故障发生的原因：长时阴雨天气，会使直流系统绝缘受潮，室外端子箱、机构箱、接线盒是否因密封不良进水等；站内二次回路上有无人员在工作、是否与工作有关。（2）将直流系统分成几个不相联系的部分，即用分网法缩小查找范围。（3）对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬停法”（一般不应超过3s），各站应根据本站情况在现场运规中制定拉路顺序；对于较重要的直流负荷，用转移负荷法，查找该分路所带回路有无接地。（4）如果接地点是在GZDW系统内，可以采用逐段排除来确认告警具体位置。具体方法是：依次抽出充电模块；断开各功能单元和母线间的熔断器连接；断开蓄电池接入开关。分段、分步测量故障母线同保护地间的电压状况。通常，GZDW系统出厂后发生电气故障可能性较小，在找出“故障段”后，其故障点多可通过目测直接发现。

5、结束语

综上所述，相比较而言直流系统比二次回路更加便捷、简单，其自身在运行的过程中，仅仅是需要对其加以响应的重视，并且在日常工作中对于其中的部分直流知识加以掌握和实际应用额度重视，充分了解其中所存在的各方面操作规范，就能够切实有效的做到直流系统的可靠、稳定运行。

参考文献

[1]陈文俊.对变电站直流系统运行维护问题的探讨[J].广东科技，2008（20）

[2]林惠文.变电站直流系统的运行维护与接地处理[J].广东科技，2010（02）

[3]姚仲华.对发电厂和变电站直流系统的改进意见[J].四川电力技术，1995（02）

直流伺服系统应用 第12篇

1 直流系统的工作原理

目前我厂智能高频开关直流系统主要由交流电源、整流模块、降压装置、电池组、监测系统、保护告警装置、输出馈线装置组成。其中交流电源采用两路380V工频交流电源供电, 优先I路的供电模式进行供电, 整流模块采用1+N/10A模块集组成, 整流模块的数量可以根据负荷变化适当增减。电池组由18节免维护铅酸蓄电池组成, 每节电池电压12V, 容量120Ah;监测系统由绝缘监察装置, 电压监测装置, 熔断器检测回路等组成;保护告警主要显示电池组、单节电池、交流电源、熔断器等设备的告警信息。

2 直流系统运行与维护

2.1 充电装置的运行及维护

应定期检查充电装置的交流输入电压、直流输出电压、直流输出电流等各表计显示是否正确, 运行声音有无异常, 各保护信号是否正常, 绝缘状态是否良好。交流电源中断后, 蓄电池组将不间断地向直流母线供电, 值班人员应及时调整控制母线电压, 确保控制母线电压值的稳定。当蓄电池组放出容量超过其额定容量的20%及以上时, 恢复交流电源供电后, 如不能自动启动充电装置应立即手动启动充电装置, 并按照制造厂规定的正常充电方法对蓄电池组进行补充充电。

2.2 直流电源绝缘的完好性检查

绝缘在线监测主要通过巡视时检查运行中的绝缘监测装置的正负对地电压是否正常来确定电源绝缘的完好性。

2.3 蓄电池的运行及维护

利用电池在线监测装置可以及时发现落后或故障电池, 并可检测电池组的温度是否处于正常范围内。但直流系统工作时输出电流较小, 电池容量的不足或漏液、破损很难通过电池巡检仪发现。因此需要定期检查蓄电池连接片有无松动和腐蚀现象, 壳体有无渗漏和变形, 是否清洁;极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出;绝缘电阻是否下降等。

2.4 微机监控装置的运行与维护

微机监控装置相当于是变配电所直流巡视人员的眼睛。巡视人员通过微机触摸屏检查各种参数。巡检人员应检查触摸屏是否灵敏、有无死机现象, 参数显示与实际测量值是否一致。

2.5 直流系统的并机运行与维护

直流系统并机运行, 大大提高了直流系统供电的可靠性, 安全性;在全所失电时可成倍的延长应急照明的供电时间, 为电气、工艺、设备维护人员处理故障提供可靠的照明保障。同时也便于将单台故障直流装置完全退出进行检修处理。在并机运行时应注意直流屏的负荷分配、联络开关的位置是否正确、直流输出是否稳定、输出电压偏差是否在允许范围以内。

3 直流系统常见故障分析与处理

3.1 交流电源故障分析与处理

供电系统故障:

反映为空开上端无电, 此时应检查上级电源, 查找故障原因恢复供电。

3.2 电池组常见故障分析与处理

3.2.1 电池组端电压在正常范围内发生报警

我厂直流装置均采用德国阳光免维护蓄电池, 18节电池串联, 单节电池正常工作电压为13.4V~13.8V之间, 电池端电压241.2V~248.4V之间, 若电池组端电压在此范围内发生报警, 应检查报警值是否设置正确。

3.2.2 单节电池电压偏高或偏低

主要原因为由于电池运行时间过长, 部分电池容量降低, 更换新的电池与原电池不是同一批次甚至不是同一型号电池, 电池内阻不一样, 分压不均匀所致, 长期运行将影响电池的寿命, 建议电池更换应采用同一批次同一型号电池, 上述情况无法实现时, 可考虑整组更换。

3.2.3 电池组保险熔断

电池组短路或大电流合闸都有可能导致电池组保险熔断, 此时电池组充电电流无指示, 查明原因更换熔断器。

3.3 直流输出馈线单元故障分析与处理

馈线单元直流接地:

接地故障是直流系统发生频率最高的故障, 直流接地可通过绝缘监察装置进行判断接地的极性, 直流正极接地有可能造成保护误动作, 直接负极接地有可能使保护拒动或越级跳闸, 扩大事故范围。发生直流接地应先查找接地点, 试拉可疑回路 (有直流失压脱扣保护除外) 进行查找, 查找接地点时应俩人及以上进行, 做好安全措施, 防止人身触电;防止保护误动作, 在断开保护电源前, 应解除可能误动作的保护。

4 结语

以上介绍了直流装置的日常维护重点和常见故障原因及处理方法, 综上所述加强直流系统日常重点部位检查, 及时发现异常情况, 并不断的总结经验, 严格执行直流系统安全运行规程是确保变配电所直流系统可靠运行的重要保障。

参考文献

[1]国家电网公司电力安全工作规程 (变电部分) 、 (线路部分) .