導(dǎo)語：如何才能寫好一篇供電段，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【論文摘要】通過結(jié)合國內(nèi)牽引供電綜合自動化現(xiàn)場教學需求，根據(jù)實際工程項目提出并設(shè)計了一種適合供電段操作和運行維護人員的教學培訓系統(tǒng)，該方案軟硬件結(jié)合，具有投資低，便于學員快速入門上崗，也便于升級換代的特點。

1引言

隨著鐵路大規(guī)模提速，東南沿海主要千線正在逐步實現(xiàn)電氣化，牽引變電站基本采用了最新的綜合自動化技術(shù)，對于新建供電段和既有舊的電氣化線路，對值班和運行維護及管理人員都提出了較高的專業(yè)供電技能要求，采用以往的課堂教學模式難以直觀對學員進行系統(tǒng)培訓，同時由于現(xiàn)場設(shè)備都在投運狀態(tài)，無法滿足學員的操控需求。借鑒國內(nèi)國際經(jīng)驗，采用全仿真模擬教學軟件進行教學已經(jīng)在飛行員、機車司機等職業(yè)培訓領(lǐng)域得到推廣，但該類系統(tǒng)投資巨大，對學員文化和專業(yè)基礎(chǔ)要求高，難于適應(yīng)基層站段人員的應(yīng)用需求。

因此，有必要采用全新的綜合自動化教學培訓方式對學員進行仿真培訓。設(shè)計的教學培訓系統(tǒng)首先要直觀，便于學員操作，盡量與現(xiàn)場應(yīng)用模式保持一致，這樣通過教學培訓可快速滿足崗位上崗要求，能很快適應(yīng)現(xiàn)場的工作，安到廁利地完成操作維護任務(wù)。同時也要利用 計算 機 網(wǎng)絡(luò) 和流行的多媒體教學的手段，加速學員的知識培養(yǎng)和動手操作，從設(shè)備內(nèi)部熟悉系統(tǒng)的工作原理和掌握故障排查方法。

2設(shè)計原則

為實現(xiàn)基層運行人員快速熟悉和掌握現(xiàn)場綜合自動化的目標，充分利用軟硬件資源，按典型牽引變電所進行設(shè)備配置，一次設(shè)備全部采用模擬方式，主變和電容等一次設(shè)備可在現(xiàn)場進行知識講解，斷路器和隔離開關(guān)為保證操作的直觀性，需要配備模擬機構(gòu)。wWw.133229.COM由于電站設(shè)備的備用設(shè)計，可按半個牽引變電站進行硬件系統(tǒng)配置，實際操控完全滿足全站的操作要求，對于備用電源自投，可采用軟件模擬方式進行培訓教學?？紤]到需要進行保護模擬和測量模擬，需要外配電壓電流源，通過其調(diào)節(jié)可直觀進行保護試驗和測量觀察。

系統(tǒng)構(gòu)筑一臺服務(wù)器，通過服務(wù)器對保護測控設(shè)備進行操作，通過服務(wù)器建立基于tcp/ip協(xié)議的局域網(wǎng)，配置一定數(shù)量的學員機，使資源得到共享，每臺學員機都可通過服務(wù)器搶占控制權(quán)，對保護測控設(shè)備進行操作，當不操作設(shè)備時，每臺學員機可進入仿真環(huán)境進行仿真模擬培訓。

模擬培訓軟件采用先進實用的計算機應(yīng)用軟件，對電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的牽引供電原理、保護原理、所內(nèi)實際操作演練、故障模擬、工程應(yīng)用等進行教學，同時能夠軟件模擬正常狀態(tài)下的倒閘作業(yè)以及事故狀態(tài)下的處理手段，同時系統(tǒng)配置評價考核子系統(tǒng)，具備豐富的實用題庫，可對學習效果進行基本評估，以確認學員的學習能力和檢驗學員的知識掌握程度，為保證現(xiàn)場設(shè)備運行安全提供人力資源保證。

牽引供電培訓系統(tǒng)由保護測控盤、機構(gòu)及故障模擬盤、電壓電流源、控制臺、聯(lián)網(wǎng)微機和服務(wù)器組成。組網(wǎng)采用星型高速以太網(wǎng)連接，保證多媒體信息量帶寬要求。全部采用多媒體電腦，具有先進的多媒體教學功能。硬件系統(tǒng)的配置將保證系統(tǒng)有足夠的冗余度，云博機的內(nèi)存、cpu時間和硬盤空間均應(yīng)保證有40%以上的余量。

3牽引供電綜合自動化教學仿真系統(tǒng)組網(wǎng)方案

教學培訓系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如下:

4培訓系統(tǒng)主要功能

4.1教學部分

采用組網(wǎng)微機進行系統(tǒng)模擬操作和仿真培訓。系統(tǒng)正常工作時只有一臺主機可對保護測控盤進行操作，當該機操作時，其他 計算 機無法登陸進行保護側(cè)控盤操作，只能進行仿真模擬操作，當無主機對保護側(cè)控盤操作時，每臺計算機都可搶占主機地位，對保護測控盤進行操作。系統(tǒng)(te`i’s)采用多媒體計算機系統(tǒng)，應(yīng)用視頻處理技術(shù)，通過高分辨率彩色屏幕，來表現(xiàn)電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的構(gòu)成，并通過 藝術(shù) 處理，來形象地表現(xiàn)電氣化鐵路綜合自動化系統(tǒng)的運行方式，系統(tǒng)組網(wǎng)、組屏方式，后臺監(jiān)控軟件及保護測控盤的控制操作、保護裝置的原理及操作，資料查詢等內(nèi)容。利用多媒體豐富的圖形、圖象及數(shù)字化處理技術(shù)，提供友好的人機界面，使學習者身臨其境地進行實習操作，創(chuàng)造最佳的教學環(huán)境。教學部分內(nèi)容主要包括牽引供電系統(tǒng)原理，保護原理，綜合自動化系統(tǒng)裝置原理，圖紙說明系統(tǒng)和工程應(yīng)用部分。

4.2仿真模擬部分

主要針對以下部分進行仿真:綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控后臺軟件，備自投，保護測控盤的柜體，電鐵饋線保護裝置，電鐵變壓器差動保護裝置，電鐵變壓器后備保護裝置，電鐵變壓器本體保護，電鐵并補保護測控裝置。由于需要培訓的操作主要是針對后合監(jiān)控系統(tǒng)可遙控的開關(guān)和刀閘的操作，以及各保護裝置的操作。因此仿真培訓系統(tǒng)采用仿真的設(shè)計。包括供電系統(tǒng)的正常手動/遙控控分、控合，遠方/當?shù)赝度胪顺?，操作方法按照實際系統(tǒng)的操作規(guī)程進行。以及事故處理，如開關(guān)狀態(tài)故障，變壓器:差動保護、重瓦斯等本體故障、輕瓦斯等告警故障、高壓過流、低壓a過流、低壓b過流等，110kv進線失壓，饋線過流、距離保護i段ⅱ段、電流速斷、電流增量保護等，電容器速斷、過流、諧波過流、差壓、差流、過壓、低壓等。

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一、基本情況

供電段是生產(chǎn)力布局調(diào)整中由原整合組建的供電保障單位，承擔干支線4776公里高低壓架空電力線路、1452公里高低壓電纜、1140公里水管路的檢修任務(wù)，今年，供電任務(wù)大幅度遞增，工作效率和設(shè)備養(yǎng)護的矛盾突出，維護任務(wù)異常緊張繁重。面對此種情況，供電段決定在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)實施流程化管理，依據(jù)“流程決定管理”的流程管理原則，在全鐵路段生產(chǎn)系統(tǒng)進行流程梳理、流程優(yōu)化、流程再造、改進流程等一系列有實效的工作，希望能在應(yīng)用方面做出規(guī)范，形成生產(chǎn)管理流程體系，為供電段全面提升管理水平探索出一條新的發(fā)展之路。

二、實施流程化管理的目的意義

流程化管理就是制定覆蓋班組重復(fù)性工作的流程，并將每項流程分解為若干道工序，確定其質(zhì)量標準和辦結(jié)時限，使每一項工作都沿著安排布置——過程卡控——總結(jié)考核的路徑形成閉環(huán)，做到事事有流程、有標準、有追蹤、有落實，保證每名職工按照工作流程都會做，并達到流程所確定的標準。

實施流程化管理，可以提高企業(yè)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，降低庫存物資存儲率，可以減少水電損失率，可以盤活人員存量，促使自控型班組建設(shè)；實施流程化管理，可以追責更明顯，責任更明確，可以防止在管理層中脫節(jié)、在成產(chǎn)層中推責、在作業(yè)中違章，保證設(shè)備更精良。實施流程化管理，需要常態(tài)化的形成一個流程來管理，更能突出領(lǐng)導(dǎo)者的職能，可以在履職職能上有新舉措、工作作風上有新轉(zhuǎn)變。

三、流程化管理的特點

1、流程化管理最重要的特點是突出流程，強調(diào)以流程為導(dǎo)向的組織模式重組，以追求企業(yè)組織的簡單化和高效化。流程是企業(yè)運作的基礎(chǔ)，企業(yè)所有的業(yè)務(wù)都是需要流程來驅(qū)動，一個企業(yè)里不同的班組，不同的人員都要靠流程來進行協(xié)同運作，如果流轉(zhuǎn)不暢一定會導(dǎo)致這個企業(yè)運作不暢。因而這種流程會隨著內(nèi)外環(huán)境的變化而需要被優(yōu)化。

2、流程化管理另一個重要特點是反向，既從結(jié)果入手，倒推其過程，這樣他所關(guān)注重點首先就是結(jié)果和產(chǎn)生這個結(jié)果的過程，就意味著企業(yè)管理的重點轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀鰹槁毠し?wù)、突出企業(yè)的產(chǎn)出效果、突出企業(yè)的運營效率；

3、流程化管理注重過程效率，這種管理模式在對每一個事件、過程的分解過程中，效率是其關(guān)注的重要對象。流程化管理將所有的業(yè)務(wù)、管理活動都視為一個流程，注重連續(xù)性，以全流程的觀點來取代個別班組或個別職工的活動，強調(diào)全流程的績效表現(xiàn)取代個別部門或個別職工的績效，打破本位主義的思考方式，因此將鼓勵各班組的職工互相合作，共同追求流程的績效。

4、流程是基礎(chǔ)，激勵機制是驅(qū)動力。在激勵機制的驅(qū)動下，才能確保流程順暢運行，使流程管理貫穿于生產(chǎn)、管理的每個環(huán)節(jié)，形成“流程管理、結(jié)果控制”的工作格局；要融合職工的信念、作風、情操，實現(xiàn)個人與企業(yè)為一體的共同發(fā)展，形成執(zhí)行文化，達到“流程優(yōu)化、文化升華”的目的，從而提升班組的自管自控能力，實現(xiàn)“管理自我規(guī)范、安全自我控制、素質(zhì)自我提高、行為自我約束、任務(wù)自覺完成”的自控型班組建設(shè)目標。

5、流程管理是一項專業(yè)性很強的工作。要實現(xiàn)企業(yè)以流程為中心的管理，首先要實現(xiàn)流程管理推動者培訓和企業(yè)內(nèi)部流程管理人才隊伍培養(yǎng)和發(fā)展。進行流程管理則會更好推動在領(lǐng)導(dǎo)者、管理者和普通員工中普及以流程為中心的思考方式，進而帶來企業(yè)的變革。

6、流程管理將所有的業(yè)務(wù)、管理活動都視為一個流程，注重他的連續(xù)性，以全流程的觀點來取代個別部門或個別活動的觀點，強調(diào)全流程的績效表現(xiàn)取代個別部門或個別活動的績效，打破職能部門本位主義的思考方式，將流程中涉及到的下一個部門視為顧客，因此將鼓勵各職能部門的成員互相合作，共同追求流程的績效，也就是重視顧客需要的價值。

7、強調(diào)重新思考流程的目的，使各流程的方向和經(jīng)營策略方向更密切配合。

8、強調(diào)運用信息工具的重要性，以自動化、電子化來體現(xiàn)信息流增加效率。

四、實施流程化管理存在的問題

近年來，隨著質(zhì)量管理體系、環(huán)境管理體系、職業(yè)健康安全體系等各類國際標準體系的廣泛推行，供電段內(nèi)部多個管理體系共存，重復(fù)交叉運行的現(xiàn)象普遍存在，各體系之間缺乏科學整合，給供電段提升管理效益和效率帶來較大的困難，造成了種種弊端日益顯現(xiàn)出來：一是本來一體化的生產(chǎn)管理，被條塊分割，造成職能交叉，缺乏系統(tǒng)性和整體性；二是生產(chǎn)管理文件繁雜，體系運行管理難度大；三是多標準、多體系的同步進行，使基層單位的投入加大，負擔加重，管理體制成本增加。安全在基礎(chǔ)，基礎(chǔ)在管理，管理在干部，干部在作風。我們不能固步自封，需要走前人沒有走過的路，延伸管理觸角，縮短管理距離，拓寬管理覆蓋面，提高管理時效性。要因循守舊、墨守成規(guī)的舊觀念，做到施工管理優(yōu)、卡控措施優(yōu)、工藝標準優(yōu)、設(shè)備每檢優(yōu)，達到作業(yè)有標準，過程有控制，質(zhì)量有保證，考核有獎罰，使新的管理機制內(nèi)化于心、外化于形，固化于制。因此，很有必要通過實施流程化管理來進行規(guī)范。

五、實施流程化管理的對策建議

一要建立流程管理體系。要按照制作流程“簡單化、專業(yè)化、標準化”的準則，將流程管理貫穿于生產(chǎn)、管理的每個環(huán)節(jié)。班組管理按內(nèi)容分成安全管理、生產(chǎn)管理、職教管理、綜合管理、黨群管理等幾大模塊，再結(jié)合具體的實際情況，將每個模塊分解成若干項工作，將每項重復(fù)性的工作按照完成的步驟和達到的標準設(shè)計為流程，形成橫向、縱向全面覆蓋的流程化管理體系。

二要落實考核激勵?？己思罹褪峭ㄟ^發(fā)揮考核激勵效能，對違章違紀行為進行糾偏，規(guī)范職工的工作行為，調(diào)動職工工作和學技練功的積極性、主動性，促使職工重流程、講標準、保質(zhì)量行為習慣的逐漸養(yǎng)成。要強化日?？己?，實現(xiàn)班組由“被動管理”向“主動管理”的轉(zhuǎn)變，促進流程管理的規(guī)范運行，不斷提升職工對流程的“尊重度”，形成與流程相匹配的執(zhí)行力，保證職工必須按流程做。

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[關(guān)鍵詞]接觸網(wǎng)防雷能力降低故障

1雷雨對杭深線（福建段）牽引供電運行影響的現(xiàn)狀

在高速客運專線的運行過程中會有諸多的外在因素影響客專的正常運行，比如天氣、自然災(zāi)害等。其中一個比較普遍的影響因素就是雷擊，在雷電多發(fā)區(qū)段，接觸網(wǎng)設(shè)備經(jīng)常遭受雷擊，造成接觸網(wǎng)設(shè)備的損壞和變電所的跳閘，影響客專線的運輸安全。

杭深線（福建段）開通運營以來，牽引供電設(shè)備運行安全遭受外界環(huán)境因素影響突出，設(shè)備連續(xù)遭受雷擊影響，頻繁發(fā)生雷擊故障跳閘，特別是溫福、福廈客專地處高雷區(qū)、強雷區(qū)，受雷擊影響尤為突出，因雷擊造成的絕緣閃絡(luò)、絕緣擊穿等故障跳閘急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，2010年6~8月，杭深線福建段牽引供電故障跳閘共37件，其中雷雨天氣故障跳閘29件，占78.37％。

以福廈線為例，2010年6~8月變電所饋線累計跳閘31件。重合閘成功27件，重合閘不成功4件。其中頂溪園變電所12件，占38.7%，頂樅上、下行臂跳閘7件，頂蘇上、下行臂跳閘5件；東源變電所8件，占25.8%，源東上、下行臂跳閘4件，源莆上、下行臂跳閘4件；廈門北變電所6件，占19.4%，北樅上、下行臂跳閘4件，北杏上、下行臂跳閘2件；耕豐變電所5件，占16.1%，耕蘇上、下行臂跳閘3件，耕莆上、下行臂跳閘2件，如圖1所示。

圖1福廈線跳閘分布統(tǒng)計

根據(jù)2010年6~8月福廈線跳閘統(tǒng)計報告顯示，雷雨天氣饋線跳閘為26件，占83.9%；其它天氣饋線跳閘為5件，占16.1%。如2010年8月24日，福廈線翔安―晉江區(qū)間上行線322＃、324＃AF線絕緣子因遭雷擊爆炸，造成變電所跳閘，重合不成功（見圖2）。

圖2AF線絕緣子遭雷擊后

此外，經(jīng)福廈線牽引變電所運行分析發(fā)現(xiàn)：2010年8月1日~17日期間，福廈線區(qū)段天氣均為晴天，其福廈線各牽引變電所饋線均無跳閘。

綜上可知，雷擊對牽引供電運行安全危害極大，減少甚至消除雷擊對供電設(shè)備運行安全的影響迫在眉睫。

2客專牽引供電設(shè)計的避雷能力

根據(jù)《鐵路電力牽引設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,“接觸網(wǎng)大氣過電壓的防護，應(yīng)根據(jù)雷電活動情況，結(jié)合運營經(jīng)驗，采取相應(yīng)的防護措施，在電分相和電分段錨段關(guān)節(jié)、長大隧道兩端、分區(qū)亭引入線和牽引變電所饋電線出口處設(shè)置避雷裝置?！?/p>

按照雷電日的等級標準，劃分為輕、中、重雷區(qū)，但對于不同地區(qū)，避雷設(shè)施應(yīng)區(qū)別對待；對于同一地區(qū)，因電氣化線路有時通過山區(qū)和平原，其落雷情況也不相同，在設(shè)計中需根據(jù)實際采取不同的防雷保護措施。實際設(shè)計中，溫福、福廈未予考慮。

3杭深線（福建段）接觸網(wǎng)避雷能力

現(xiàn)在國內(nèi)客運專線多采用氧化鋅避雷器，該型避雷器為新型過電壓抑制電器，主要由氧化鋅非線性電阻片組裝而成，是一種空氣間隙金屬氧化物避雷器。它具有理想的伏安特性，其線性系數(shù)只有0.025左右，這種特性使它在正常工作情況下，流過的電流非常小，即在系統(tǒng)工作電壓下，具有極高的電阻而呈絕緣狀態(tài)，當過電壓幅值超過一定范圍時，則呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，泄放雷電流，使與避雷器并聯(lián)的電氣設(shè)備的殘壓被抑制在設(shè)備絕緣安全值以下。待有害的過電壓消減后迅速恢復(fù)高阻絕緣狀態(tài)，從而保證了電氣設(shè)備的正常運行。

目前，我段管轄范圍內(nèi)杭深線（福建段）客運專線牽引供電上都是采用了氧化鋅避雷器。但杭深牽引供電接觸網(wǎng)中，均未針對現(xiàn)場特殊的實際情況，如重污、重雷、空曠處所等有針對性采取特殊的防雷措施，而是按照設(shè)計的基本原則在基本處所設(shè)置避雷器等防雷，因此杭深線（福建段）抗雷能力脆弱。

4提高杭深線（福建段）接觸網(wǎng)避雷能力的措施

目前，國內(nèi)各條客專線上的接觸網(wǎng)設(shè)備都有因不同程度遭受到雷擊損壞而影響到客專的正常運行。2010年7月，鐵道部統(tǒng)計全路供電事故故障共35件，其中雷擊原因12件，占34.3％。在這些雷電多發(fā)區(qū)的接觸網(wǎng)設(shè)備上都有裝設(shè)避雷器，但避雷效果不明顯，且不能避免直擊雷對接觸網(wǎng)設(shè)備的破壞。根據(jù)設(shè)備實際情況，為進一步提高防雷能力，需采取以下措施：

4.1 增設(shè)接觸網(wǎng)避雷線

避雷線沿鐵路線與接觸網(wǎng)平行架設(shè)，且避雷線高于接觸網(wǎng)設(shè)備2m以上，避雷線有統(tǒng)一的接地系統(tǒng)（見圖3）。由于避雷線高于接觸網(wǎng)設(shè)備，在雷雨天起到了引雷的效果。當有直擊雷時，避雷線將雷擊產(chǎn)生的巨大電流通過接地系統(tǒng)釋放。避雷線的架設(shè)可以有效避免直擊雷對接觸網(wǎng)設(shè)備的破壞。目前，國外部分客專線采取該方式進行避雷。但在杭深線（福建段）現(xiàn)有運營的線路上進行改造，其難度大，較難實現(xiàn)。在今后客專的設(shè)計中可采用該方案。

圖3裝設(shè)避雷線示意圖

4.2 開展防雷綜合治理

通過多種渠道進一步提高防雷能力。一是更換福廈線AF線懸式絕緣子，避雷雷擊后瓷瓶經(jīng)常發(fā)生爆炸的故障。二是重污區(qū)增設(shè)避雷器，每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。三是在地勢比較高或周圍比較空曠的地方，每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。四是在重雷區(qū)、高雷區(qū)的地區(qū)，接觸網(wǎng)每半個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器。

4.3 加強防雷運營管理

根據(jù)雷擊故障的跳閘比例大的現(xiàn)狀，必須高度重視線路防雷工作，加強線路防雷運行維護，及時查找雷擊故障點和更換受損絕緣子；完善線路雷擊跳閘信息的統(tǒng)計，及時開展防雷運行總結(jié)和分析評估；積極開展線路防雷科研和新技術(shù)應(yīng)用，有效指導(dǎo)線路雷擊故障點查找。

4.4 提高防雷設(shè)計標準

對于新建線路，在設(shè)計階段，與設(shè)計、建設(shè)部門進行充分溝通，對于重雷區(qū)、重污區(qū)等處所增加避雷設(shè)施，提高防雷設(shè)計標準，進一步提高防雷能力，從設(shè)計源頭把關(guān)。

5結(jié)束語

通過采取上述措施，特別是我段通過福廈線晉江-翔安區(qū)間上行線地勢較高或周圍空曠處所，在每個錨段的F線、T線各增加一臺避雷器后，檢查線路所有的避雷器計數(shù)器動作情況，2010年11月至2011年2月累計動作32次，但線路上的接觸網(wǎng)狀態(tài)，特別是絕緣子的狀態(tài)未再發(fā)生閃絡(luò)或爆炸等故障，提高了防雷能力，確保了高鐵供電設(shè)備運營。

參考文獻

[1] 于萬聚.高速鐵路電氣化接觸網(wǎng)[M].成都：西南交通大學出版社,2003.

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關(guān)鍵詞：前端機房；電源；供電；技術(shù)；方法

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A

早期前端機房電源主要是單電源，如果出現(xiàn)了停電現(xiàn)象，前端機房將無法連續(xù)供電，很多設(shè)備都無法得到正常工作，為此，現(xiàn)階段，很多前端機房都使用雙電源，兩個電源互為主、備電源，當主電源發(fā)生故障時，備電源可以替補，立即對設(shè)備進行供電，但是這需要使用雙電源自動切換開關(guān)，以此保證當出現(xiàn)故障時，主、備電源可以自動切換，因為自動切換需要一定的時間，而有些設(shè)備不能失去供電，因此還需要借助輔助電路設(shè)備，以此保證切換的時間達到標準要求。

一、雙電源輸入自動切換

如果城市片區(qū)出現(xiàn)了停電情況，其將直接影響電源正常工作，為了能夠有效防止此種情況，有關(guān)部門通常會選擇使用雙輸入電源，簡言之，就是從不一樣的高壓線路中選擇兩路電源，同時在這兩路電壓中設(shè)置自動切換開關(guān)。這種開關(guān)屬于智能化系統(tǒng)，其主要是由微機控制，設(shè)計采取電磁兼容性，因為可以長時間有效工作，其還具有抗干擾性，利用大屏幕背光來顯示相關(guān)信息與畫面，可以進行人機對話，操作簡單，警示方便。雙電源自動切換開關(guān)其最明顯的優(yōu)勢就是能夠自動切換，切換時間匯可以依據(jù)現(xiàn)實需求進行調(diào)整，最快可以2s切換一次，最慢30s切換一次。雙電源并沒有明確哪一個是主電源，哪一個是備電源，可以說是互為主、備，這兩個電源既需要核心負載進行供電，也需要對普通負載進行供電，以此確保電源能夠始終處于可靠性供電的狀態(tài)。電源進線方式主要是應(yīng)用三相五線制，機房中所有的用電設(shè)備所使用的電源都是三相制，放射式供電方式是最主要的配電方式。其具體供電方式如圖1所示。

根據(jù)圖1可以看出，當市電1與市電2都處于正常狀態(tài)時，主電源通過雙電源自動切換開關(guān)向負載供電，如果在供電的過程中，主電源發(fā)生故障，雙電源自動切換開關(guān)首先會斷開，之后再同接通，這種調(diào)控方式十分有效，大約10s時間，雙電源自動切換開關(guān)會將主電源斷開，將備用電源接通，繼續(xù)為負載進行供電，以此保證網(wǎng)絡(luò)電源隨時能夠達到供應(yīng)。

二、機房UPS電源維修旁路的改進

單機供電系統(tǒng)具有很多故障隱患，因其單點瓶頸突出。為此，工作人員應(yīng)該對機房UPS電源維修旁路進行改進，以此保證重要的設(shè)備可以實現(xiàn)連續(xù)供電。

1 電路工作原理

UPS電源維修旁路應(yīng)該主要是雙電源自動切換開關(guān)，如果UPS電源沒有發(fā)生任何的故障，則主路線路負責正常供電，如果UPS電源發(fā)生故障，經(jīng)過短時間的延遲之后，系統(tǒng)會選擇由旁路線路進行供電，與此同時雙電源自動切換開關(guān)會發(fā)出警報，以此來告知工作人員UPS電源發(fā)生故障，需要立即維修，待到主電源經(jīng)過維修之后恢復(fù)正常，經(jīng)過短時間的延遲，系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)到主路線路，由其進行供電。IT設(shè)備供電供電時間要求非常嚴格，不能超過20ms。因為雙電源自動切換開關(guān)在切換時，延時時間達到了2s，甚至超過了2s，為此有關(guān)人員需要借助相應(yīng)的設(shè)備，將時間由2s縮短到20ms以內(nèi)，通常選擇的設(shè)備是輔助電路，其主要是由中間以及時間斷電器組成，利用這一輔助設(shè)備，時間可以縮短到10ms之內(nèi)，同樣選擇“先斷開后接通”的方式來進行調(diào)控，即先斷開主路線路，接通旁路開始繼續(xù)供電，維修主路之后，在斷開旁路，接通主路線路，以此保證設(shè)備始終都處于正常供電狀態(tài)。

2 電路作用

圖1中所顯示的電路的具有巨大的作用，即工作人員在維護UPS系統(tǒng)時或者UPS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動旁路會接替主路繼續(xù)供電。此種電路構(gòu)造簡單，成本也比較低，實用性強，安全性高，可靠性強，當旁路自動轉(zhuǎn)換以及恢復(fù)之后，實現(xiàn)了自動轉(zhuǎn)換之后，為各種設(shè)備進行連續(xù)供電。

三、UPS外不斷電旁路電路工作的幾種情況

如果市電可以得到正常的供應(yīng)，市電經(jīng)過UPS逆變，市電經(jīng)UPS逆變穩(wěn)壓成220V交流電經(jīng)主路線路送到雙電源自動切換器主電源2端，再經(jīng)雙電源自動切換器的4端輸出供機房主要設(shè)備用。這時雙電源切換器和輔助電路均不動作；當市電不正常時，UPS由蓄電池供電逆變穩(wěn)壓成220V交流電經(jīng)主路線路送到AK3的2端，再經(jīng)AK3的4端輸出供機房主要設(shè)備用。這時雙電源切換器（AK3）和輔助電路均不動作；當市電正常，UPS電源有故障不能逆變輸出時，UPS自動在機內(nèi)將市電旁路經(jīng)主路線路送到AK3的2端，再經(jīng)AK3的4端輸出供機房主要設(shè)備用。這時雙電源切換器（AK3）和輔助電路均不動作；當市電正常，UPS輸出端無電壓或關(guān)斷UPS電源開關(guān)時，中間繼電器控制線圈失電，觸點J3、J4和J5、J7斷開，觸點Jl、J2和J6、J7閉合，市電經(jīng)觸點J6、J7直接送到AK3的4端暫時輸出（2s）給設(shè)備供電；UPS從旁路到逆變的轉(zhuǎn)換時間為5ms，比中間繼電器動作時間10ms小，中間繼電器不會動作。

結(jié)語

綜上所述，可知對前端機房電源連續(xù)供電的技術(shù)方法進行研究很多必要。前端機房供電十分重要，直接關(guān)系到設(shè)備是否能夠正常完成工作，但是傳統(tǒng)應(yīng)用的方法無法保證前端機房電源正常供電，所以需要研究出一種能夠連續(xù)供電的技術(shù)方法，本文筆者對此進行了詳細的研究。通過筆者的介紹，改進機房UPS電源維修旁路以及使用雙電源輸入自動切換開關(guān)可以實現(xiàn)連續(xù)供電，希望能夠為有關(guān)人員提供借鑒。

篇5

（1.中國科學院光電研究院，北京100094；2.中國科學院研究生院，北京100190）

摘要：供電系統(tǒng)是系留氣球的重要組成部分，其正常運行是保證系留氣球安全可靠的關(guān)鍵，一些特殊載荷需要不間斷供電，即當主供電出現(xiàn)問題時，需要無縫切換到備用電源以實現(xiàn)系統(tǒng)和載荷正常運行。常用主備電切換方式動作緩慢，耗時較長，并且電路復(fù)雜可靠性低，結(jié)合系留氣球供電系統(tǒng)的特點，提出一種簡單易實現(xiàn)的不間斷供電方式，即在電磁繼電器基礎(chǔ)上，在備用電源支路上再連接一組開關(guān)管并配合小容量電容，當系統(tǒng)檢測到電壓異常后，開關(guān)管在幾微秒內(nèi)快速切換到備用電源，電磁繼電器在開關(guān)管接通一段時間后也會切換到備份電池，此時備份電池通過兩條通路供電給母線，不僅球載電子設(shè)備可以穩(wěn)定工作，而且可靠性大大增加。經(jīng)過仿真和相關(guān)實驗，證明這種供電結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了不間斷供電，并且具有較高的可靠性。

關(guān)鍵詞 ：系留氣球；不間斷供電；切換方式；開關(guān)管

中圖分類號：TN06?34；TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）17?0144?05

0 引言

系留氣球是一種依靠氣囊內(nèi)的浮升氣體獲得浮力，并用纜索系在地面設(shè)施上的浮空器，可以在空定范圍內(nèi)實現(xiàn)定高度、長時間駐留[1]。系留氣球作為一種可長時間連續(xù)滯空的載體，非常適合搭載各類任務(wù)設(shè)備，具有廣泛的用途，可用于氣象探測、環(huán)境監(jiān)測、廣播通信、地形測繪、低空預(yù)警、邊海防的空中監(jiān)測以及反恐監(jiān)視等方面。隨著任務(wù)需求的增多，各種電子設(shè)備不斷加入到系統(tǒng)中，為了保證氣球系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的工作，需要連續(xù)不間斷地為各種球載電子設(shè)備提供電力?？罩衅脚_的電源一旦發(fā)生故障，平臺上的設(shè)備沒有了動力，不僅無法完成預(yù)定的任務(wù)，甚至對系留氣球降落都帶來影響。供電的可靠性，供電的質(zhì)量以及供電的安全性都是電源設(shè)計中必須認真考慮的問題。

供電系統(tǒng)在主備份電源切換方式上采用直接切換，即在主供電出現(xiàn)問題時繼電器跳轉(zhuǎn)到備份電源繼續(xù)供電，這種方式雖然簡單易行，但是切換時間比較長，很容易造成敏感電子設(shè)備掉電造成的復(fù)位等行為?；谝陨峡紤]，對系留氣球的不間斷供電技術(shù)進行研究很有必要。

本文創(chuàng)新之處在于對比現(xiàn)有的主備電切換方式，提出的不間斷供電結(jié)構(gòu)可靠性高，切換動作時間非常短暫，所用電路均為模擬電路，簡單易行，可實現(xiàn)主備電之間的“ 零斷電”，對于系留氣球供電系統(tǒng)有一般的適應(yīng)性。

1 電源切換方式原理及分析

在交流電源停電后，依賴蓄電池儲能，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換或蓄電池組直接向負載持續(xù)供電的電源系統(tǒng)稱為不間斷供電電源系統(tǒng)[2]。為提高對球上任務(wù)載荷供電的可靠性，供電系統(tǒng)常常設(shè)計成一主一備雙電源供電，備用電源在主電源出現(xiàn)故障時自動啟用，實現(xiàn)對負載的不間斷供電[3]。

供電系統(tǒng)有兩種典型的常用主接線方式：

（1）正常情況下一路進線對母線供電，另一路進線作備用電源，依靠兩路進線開關(guān)實現(xiàn)自動切換，此種方式稱為明備用，如圖1（a）所示，主供電正常切換開關(guān)狀態(tài)為閉合，備用電源開關(guān)斷開，主供電出現(xiàn)故障備用電源切換開關(guān)閉合進行供電。

（2）兩路工作電源同時供電互為備用，依靠母分開關(guān)實現(xiàn)備用電源自動投入使用，此種方式稱為暗備用，如圖1（b）所示，主供電和備用電源切換開關(guān)狀態(tài)同時為閉合，母分開關(guān)斷開，此時為主電源供電，當主供電出現(xiàn)故障時，母分開關(guān)閉合切換到備用電源供電。

1.1 常用主備電源切換方式

要想實現(xiàn)不間斷供電，電源切換是主要問題，對于比較簡單的備用電源切換裝置，目前通常設(shè)計成工作電源開關(guān)輔助接點直接起動備用電源，現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的切換方式根據(jù)器件不同大致分為繼電器切換和二極管切換，切換方案如圖2所示。

繼電器切換方式是通過繼電器的靜觸點與第一動觸點、第二動觸點的切換來實現(xiàn)主/備電源之間的供電切換，且必須在負載端連接有一大容量的電容，如圖2（a）所示，主/備份電源之間可實現(xiàn)平穩(wěn)切換，備份電源的儲能作用也能夠得到充分發(fā)揮，但是存在以下缺點：

（1）負載電壓波動大，當備份電源電壓較低時，主/備份電源之間的切換將引起掉電等現(xiàn)象；

（2）在接通供電系統(tǒng)的瞬間，電容進行快速充電，很容易損壞電容前面的電路，大容量的電容將容易導(dǎo)致電路存在安全隱患，若不使用大容量的電容進行儲能，將導(dǎo)致主/備份電源不能平穩(wěn)切換。

二極管切換方式采用二極管來實現(xiàn)主/備份電源之間的供電切換，通過二極管的導(dǎo)通和截止來控制備用電源的接入，如圖2（b）所示，主/備份電源之間可實現(xiàn)平穩(wěn)切換，也不需要大容量的電容進行輔助切換，但是存在以下缺點：

（1）當二極管上流過較大的電流時，會在二極管的PN 結(jié)上產(chǎn)生較大的壓降，不能充分發(fā)揮備份電源的儲能作用；

（2）在二極管上將產(chǎn)生大量的功耗，必須配合散熱器進行散熱才能確保電路工作的可靠性，同時由于過高的溫升將會引起二極管周圍的元器件性能下降，且也不利于產(chǎn)品的小型化；

（3）當備份電源的電量不足時仍然為負載供電，沒有過放保護功能，將降低電池的使用壽命。

系統(tǒng)主接線切換方式有明備用和暗備用，其中暗備用應(yīng)用案例之一是神舟飛船供電結(jié)構(gòu)。神舟飛船供電系統(tǒng)整體上采用的是暗備用切換方式，在供電結(jié)構(gòu)上采用兩邊對稱同時供電的方式，如此的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以實現(xiàn)系統(tǒng)供電的連續(xù)性。

神舟飛船電源系統(tǒng)是我國迄今為止最復(fù)雜的空間電源系統(tǒng)[4]，它由主電源、應(yīng)急電源、返回電源等多種電源組成，存在多種并網(wǎng)供電工作模式，其任務(wù)是在待發(fā)段、發(fā)射段、自主運行段、返回段和著陸段為整船或返回艙提供所需的電能[5?6]。飛船上設(shè)置主要負載母線和次要負載母線，當出現(xiàn)供電不足時可以斷開部分次要負載。另外，飛船上還安置有可靠的應(yīng)急蓄電池，主電源一旦出現(xiàn)故障立即啟用備份電源確保一段時間的飛行。當負載過大時，主電源供電不足導(dǎo)致母線電壓顯著下降，應(yīng)急電源能自動接入母線。

飛船電源分系統(tǒng)的工作狀態(tài)復(fù)雜、功率要求大、可靠性要求高，而且電源并網(wǎng)時需要解決的技術(shù)難題很大。基于以上考慮，飛船電源分系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)并不適合應(yīng)用到系留氣球上，但是相關(guān)的思路仍然值得借鑒。

1.2 系留氣球電源切換原理

通過對現(xiàn)有的供電方式分析發(fā)現(xiàn)，供電結(jié)構(gòu)體系正在朝著更安全、可靠的方向發(fā)展，系留氣球供電系統(tǒng)也不例外。特別是隨著精密電子儀器載荷的增加，供電結(jié)構(gòu)中“不斷電”幾乎已經(jīng)是一個必不可少的要求。

系留氣球供配電是由地面供電設(shè)備將市電變頻升壓后，通過系纜傳送到球上，經(jīng)過降壓并變換后輸出直流穩(wěn)定電壓，供給球載平臺設(shè)備及任務(wù)載荷使用[7]。球上還載有應(yīng)急電源，目的是當主電源電路發(fā)生故障時可以跳轉(zhuǎn)到應(yīng)急電源繼續(xù)給負載供電。

目前主電源和應(yīng)急電源之間切換方式采用繼電器切換，對于這種直接切換方式來說，雖然在一定程度上提高了直流電源設(shè)備運行的可靠性，但切換過程中會造成負載供電的短時中斷，影響設(shè)備的安全可靠運行，尤其是對于一些比較敏感的電子設(shè)備來說，突然的失電會觸發(fā)其保護措施，繼而啟動復(fù)位等行為，可能會導(dǎo)致進行中的任務(wù)失效。

如何實現(xiàn)不間斷供電并且還要保證電源的可靠性是本文的主要難點，對比傳統(tǒng)的系留氣球供電結(jié)構(gòu)，下面將給出一種新型的切換電路。電源切換主要考慮到兩種切換方式，第一種為二極管切換，第二種為開關(guān)管切換，進行對比后選出最適合的切換方式。

1.2.1 二極管切換電路

二極管切換電路如圖3所示，除了正常的繼電器外，備用電源回路中加入DC/DC 變換器，其輸出為24 V，主電源和備用電源工作時輸出電壓為28 V。當主電源正常工作時，二極管B點電位為28 V，A點電位為24 V，二極管D1截止，DC/DC變換器沒有帶載工作，備用電源的損耗可忽略；當主電池耗盡或故障時，二極管B點電位低于A點電位，D1導(dǎo)通，B點電位為24 V，確保用電設(shè)備瞬間不掉電（此種工況適用于用電設(shè)備能夠?qū)挿秶ぷ髑闆r下）。經(jīng)過一段時間后，繼電器切換到備用電源后，供電母線電壓≥28 V，二極管D1截止，DC/DC變換器不帶載工作，完成不間斷切換。

進行相關(guān)實驗后發(fā)現(xiàn)，使用DC/DC 變換器供電存在模塊間開關(guān)頻率不匹配的問題，該方式適用于用電設(shè)備能夠?qū)挿秶ぷ鳁l件下。

1.2.2 開關(guān)管切換電路

為了解決上述提到的問題，采取另一種切換方式，即使用開關(guān)配合小容量電容，在電磁繼電器切換的間隙為球載設(shè)備供電，如圖4所示。

目前的雙電源自動切換裝置大部分由具有機械閉鎖的兩個接觸器構(gòu)成，都有觸點開關(guān)，開關(guān)時間長而且有火花產(chǎn)生。優(yōu)秀的雙路開關(guān)切換延遲時間是0.1~60 s。而一些敏感的設(shè)備如可編程序控制器在斷電的一個周期即20 ms后就會自動重新啟動，所有邏輯都將自動復(fù)位，因此切換開關(guān)組件的選擇對縮短切換時間、保持負載電壓穩(wěn)定具有重要意義。在不改變原先電磁繼電器主/備份通路的基礎(chǔ)上，采用IGBT或MOS開關(guān)器件，作為備用電源的另一通路上的開關(guān)，在主母線掉電后迅速接通備用電源。IGBT或MOS開關(guān)器件具有無觸點、快速、無火花接痕等特點，其開通、關(guān)斷時間僅為幾十微秒[8]，在計算機容許斷電的時間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)無縫切換。電路系統(tǒng)中如果輸入信號在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會產(chǎn)生相應(yīng)的抖動（起伏），故在切換支路中加入滯回比較電路，此比較器采用LM339遲滯比較器，遲滯比較器又可以理解為加正反饋的單限比較器，輸出線路帶有電壓保護模塊，加入其目的是為了保護開關(guān)管和電子負載設(shè)備免受電壓突然沖擊造成毀壞，主電路切換原理如下：

（1）主電源正常時，供電母線28 V正常供電，此時開關(guān)管處于斷開狀態(tài)；

（2）主電源出現(xiàn)故障，供電母線掉電或電壓降低，此時開關(guān)管通過電壓采集模塊檢測到主母線掉電或電壓降低狀態(tài)，開關(guān)管在幾微秒內(nèi)打開，迅速將備用電源連接到主母線上；

（3）電磁繼電器在開關(guān)管打開一段時間后切換到備用電源，此時備用電源通過兩條通路給供電母線供電，即使開關(guān)管損壞斷開也不影響正常供電；

（4）開關(guān)管電壓采集采用分壓形式，電路全部是模擬電路，可靠性高。

信號采集模塊實時監(jiān)測供電電壓狀況，一旦檢測到主電源故障立刻切換到備用電源。備用電源采用的是鋰電池組，電池長時間頻繁切換會導(dǎo)致溫度升高，而溫度是電池內(nèi)部化學反應(yīng)的催化劑，溫度高使電池反應(yīng)加劇。因此需要對電源是否失壓進行預(yù)測，以防止切換系統(tǒng)頻繁動作致使鋰電池損壞。

球上控制模塊工作范圍在18~36 V，也就是當供電電壓低于18 V 時系統(tǒng)不能正常工作，這個值即為飛控設(shè)備所需最低電壓值，主電源供電電壓為28 V，本文中擬采用主電源正常工作電壓與飛控設(shè)備所需最低電壓的算術(shù)平均值作為判定有失壓趨勢的臨界電壓值。通過進一步判斷主電壓工作狀況，經(jīng)過一定的延時，排除外界因素或負載擾動引起的電壓波動。

2 電源不間斷切換仿真實驗及結(jié)果

2.1 電源不間斷切換仿真

通過對比上述兩種切換方式，原理上開關(guān)管切換電路能夠較好地實現(xiàn)不間斷供電。為了進一步分析其可行性，需進行仿真驗證，仿真模型的搭建采用Simulink模塊，Matlab 的Simulink 工具是用于各種動態(tài)系統(tǒng)建模、分析和仿真的圖形交互環(huán)境[9]，Simulink仿真具有便利性和真實性，各仿真單元基本可與實物電路對照，此模塊具有適應(yīng)面廣，結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際，效率高，靈活等優(yōu)點，目前Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計中[10]。搭建的模型圖和仿真波形圖如圖5和圖6所示。

主電源采用脈沖模擬電源正常和掉電的情況，主電源電壓設(shè)置為28 V，外加直流電源為5 V，通過比較器判斷電壓是否斷電，根據(jù)比較器輸出結(jié)果控制開關(guān)的一端輸入，另一端備用電源輸入采用25 V直流電壓（主要在波形圖中觀察時比較方便對比原電壓大小的變化），控制信號控制備用25 V 電源的投入，在示波器中觀察電壓的變化，從圖6可以看出，電壓由28 V 降到0時瞬間接入備用電源，切換時間非常短暫（約為100 μs）且后續(xù)電壓穩(wěn)定。

2.2 實驗及結(jié)果

完成切換電路的仿真模型后認為此種切換電路可實現(xiàn)不間斷供電的任務(wù)，所以根據(jù)切換原理進行實驗，所得負載示波器圖像如圖7所示。

實驗對開關(guān)管兩端電壓和負載兩端電壓進行采集實驗，實驗波形一為主供電線路中未加入電容，通道1為開關(guān)管電壓采集檢測波形，通道2為負載電壓波形，根據(jù)主/備電切換原理，在主電源掉電瞬間開關(guān)管接通備用電源，由備用電源繼續(xù)為負載供電，由圖中可以看出，切換間隙為50 μs，時間非常短暫，但切換波形動作之間的波動比較大，出現(xiàn)這樣的結(jié)果是電壓有一定反應(yīng)時間，不能立即為后續(xù)供電造成，經(jīng)過分析認為在主供電線路母線加入小容量的電容即可減少這種現(xiàn)象，實驗波形二為主供電線路中配合小容量電容，由圖中可以看出斷電間隔基本消失，此時可以實現(xiàn)真正意義上的不間斷供電。

篇6

關(guān)鍵詞 煤礦；高壓供電；短路保護系統(tǒng)；優(yōu)化

中圖分類號TD6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）107-0090-02

1 煤礦井下高壓供電短路的危害與成因分析

1.1 短路的危害

礦井是一個非常特殊的環(huán)境，這種特殊性具體體現(xiàn)在井下作業(yè)環(huán)境惡劣、巷道和采掘作業(yè)面空間狹窄、存在大量的瓦斯煤塵、電氣設(shè)備分散且移動頻繁等等，故此在具體運行中，很容易出現(xiàn)各種問題，短路則是其中最為典型的問題之一。煤礦井下供電系統(tǒng)中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流，此時的電流值要遠遠大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。煤礦井下高壓供電系統(tǒng)的安全運行與變壓器中性點的接地方式關(guān)系密切，根據(jù)煤礦安全規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定要求，礦井下的變壓器嚴禁采用中性點的接地方式。由此可知，井下的短路故障主要是指相與相之間或相對地以及三相同時相連的情況。當供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障之后，系統(tǒng)的阻抗便會有所下降，而電流則會顯著增加，短路時產(chǎn)生的電流相當于正常工作電流的十幾倍，有時甚至會達到上百倍，如此之大的短路電流會對煤礦井下的各種電氣設(shè)備以及礦井安全生產(chǎn)作業(yè)造成危害。當短路發(fā)生時，短路電流會產(chǎn)生出熱作用和電動力作用，在它們的共同作用下，會導(dǎo)致故障設(shè)備以及短路回路當中的其它電氣設(shè)備受損。同時，短路發(fā)生后，線路沿線上的電壓損失也會隨之增大，這樣一來便會造成短路故障附近的井下線路電壓突降，從而對電氣設(shè)備的正常運行造成影響。此外，由短路電流所產(chǎn)生出來的弧光能量還有可能引起井下瓦斯爆炸，這會對井下作業(yè)人員的生命安全構(gòu)成嚴重威脅。

1.2短路成因

引起煤礦井下短路故障的原因較為復(fù)雜，大體上可歸納為以下幾個方面：其一，由于井下電氣設(shè)備和供電線路常年在惡劣的環(huán)境中運行，加之設(shè)備、線路過于陳舊，更換不及時，從而導(dǎo)致絕緣老化嚴重，這很容易引起短路故障；其二，由于井下操作人員的錯誤操作引起的短路故障或是作業(yè)人員違章作業(yè)也會引起短路。為了有效解決煤礦井下高壓供電的短路問題，有必要高壓供電短路保護系統(tǒng)進行優(yōu)化。

2 井下高壓供電短路保護系統(tǒng)的優(yōu)化途徑

在對煤礦井下高壓供電短路保護系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中，為了進一步確保系統(tǒng)的運行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)當從技術(shù)和管理兩方面著手進行優(yōu)化。下面就此展開具體論述。

2.1技術(shù)方面的優(yōu)化措施

1）技術(shù)優(yōu)化方案應(yīng)滿足的要求。根據(jù)煤礦井下的實際供電情況，高壓供電短路保護系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化方案應(yīng)當滿足如下要求：其一，能夠?qū)Χ搪饭收习l(fā)生的大電流以及上一級變壓器的沖擊進行有效限制；其二，能夠確保井下與地上過流保護動作值協(xié)調(diào)配合；其三，能夠確保全線路的電壓損失與保護系統(tǒng)運行可靠性和穩(wěn)定性的要求。

2）根據(jù)上述要求，井下高壓供電短路保護系統(tǒng)的優(yōu)化方案設(shè)計為限流電抗器+三段配兩段式短路保護。如圖1所示。

該優(yōu)化設(shè)計方案中，在6kV開關(guān)QF上設(shè)置了三段式短路保護系統(tǒng)，通常傳統(tǒng)的定時限過流的限時均為1.5s，而本系統(tǒng)中為與四級限時速斷保護裝置相配合，限時改為1.2s，動作電流仍然能夠確保全線安全。在本系統(tǒng)的末端設(shè)有支路開關(guān)QF5.1，其為速斷和定時限過流兩段式保護，經(jīng)計算后得出定時限過流時限值最短為0.2s，速斷動作電流則按照全線保護值進行處理。本系統(tǒng)中，各條線路的開關(guān)QF1-QF4.1，全部設(shè)置為短階梯時限的限時速斷與定時限過流兩段式保護。由于整條線路均為6kV線路，且最大長度僅為2.9m，故此M2-M5間的短路電流相差非常小，這使得QF2.1-QF4.1上的限時速斷動作電流差值也相對較小，并且在某些情況下還會出現(xiàn)同值的現(xiàn)象，因此，縱向選擇性可借助短階梯時限來確保系統(tǒng)運行的可靠性。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計之后，限時速斷為各線路的主要保護措施，而定時限過流則作為后備保護措施，這在一定程度上提高了短路保護系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)在某煤礦井下進行試應(yīng)用后，有效避免了越級跳閘的情況發(fā)生，斷電速度較之以往明顯提高，對短路電流具有良好的控制效果，電氣設(shè)備的故障率大幅降低。

2.2管理方面的優(yōu)化措施

1）強化技術(shù)培訓

從煤礦安全的角度考慮，井下供電系統(tǒng)的短路保護具有非常重要的作用，為了進一步提高短路保護系統(tǒng)的整體性能，必須不斷加強對相關(guān)技術(shù)人員的培訓，通過培訓使他們掌握有關(guān)的理論基礎(chǔ)知識，并熟悉技術(shù)操作的相關(guān)流程，一旦出現(xiàn)故障時能夠以最短的時間采取最為合理有效的措施加以解決，從而確保煤礦井下安全生產(chǎn)。

2）加強電氣設(shè)備保養(yǎng)維護

為了降低短路故障的發(fā)生幾率，應(yīng)當加強對井下電氣設(shè)備的保養(yǎng)維護工作，以此來確保設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運行。對于井下比較陳舊的設(shè)備而言，應(yīng)當將工作的重點放在確保其正常運行上，做到及時消除各種容易引起短路故障的隱患；而新設(shè)備則應(yīng)以保養(yǎng)維護工作為重點，從確保設(shè)備正常使用的角度提高煤礦井下生產(chǎn)的安全性。

3 結(jié)論

總而言之，為了確保煤礦井下安全生產(chǎn)，必須對短路保護予以足夠的重視，并采取技術(shù)優(yōu)化和管理兩方面措施，提高短路保護系統(tǒng)的運行可靠性，只有這樣才能為煤礦井下安全生產(chǎn)提供強有力的保障，從而促進煤礦企業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]李曉光，王建波，朱洪文.礦井高壓供電系統(tǒng)快速漏電保護技術(shù)的研究[J].煤礦機電一體化技術(shù)，2010（9）.

篇7

圖1所示是經(jīng)常遇見的一種有兩電個電源、3個變(配)電所的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。開式運行方式通常采用的是：電源甲供變(配)電所A、C，電源乙供變(配)電所B；電源甲供變(配)電所A，電源乙供變(配)電所B、C。即變(配)電所C的負載是由電源甲供電，還是由電源乙供電，需在這兩種運行方式中通過定量計算，優(yōu)選損耗最小的經(jīng)濟運行方式。

為使分析計算簡單化，計算中取電網(wǎng)運行電壓U等于額定電壓UΝ，各負載功率因數(shù)cosφ為平均值cosφp。這是因為電網(wǎng)運行電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，與額定值的偏差最大不超過10％；目前在電網(wǎng)中普遍應(yīng)用無功補償裝置，基本實現(xiàn)無功就地平衡，各變(配)電所負載的功率因數(shù)都比較高，這些假設(shè)對計算結(jié)果造成的誤差很小。

本文首先對3個變(配)電所電網(wǎng)開式經(jīng)濟運行方式進行分析討論，再深入到有多個變(配)電所的電網(wǎng)。

13個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式的判定

1.1有功經(jīng)濟運行方式的臨界負載

令變電所A、B、C的負載分配系數(shù)分別為DA、DB、DC，其與各負載間的關(guān)系為

DA和DB的關(guān)系有

DA＋DB=1(2)

當變電所C的負載SC由電源甲供電時，既要在線路L1C的R1C產(chǎn)生有功功率損失，又要引起線路L11的R11損失的增加，由負載SC所產(chǎn)生的總有功功率損失的ΔP甲C(kW)計算式

當變電所C的負載SC由電源乙供電時，既要在線路L2C的R2C產(chǎn)生有功功率損失，又要引起線路L21的R21的損失增加。由負載SC所產(chǎn)生的總有功功率損失的ΔP乙C(kW)計算式

以上二式中，當R11、R21、R1C、R2C、和Sσ、DC為常數(shù)時，則ΔP甲C=f(DA)和ΔP乙C=f(DA)。令ΔP甲C=ΔP乙C整理后得

(2DLPADC＋DC2)R11＋DC2R1C

=[2DC(1－DLPA)＋DC2]R21＋DC2R2C(5)

化簡后，可求得臨界負載分配系數(shù)DLPA

對式(6)進行分析，在DLPA=f（DC）函數(shù)關(guān)系中，有下列三種情況：(1)當（R21＋R2C）－（R11＋R1C）>0時，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2a所示；(2)當（R21＋R2C）－（R11＋R1C）=0時，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2b所示；(3)當（R21＋R2C）－（R11＋R1C）<0時，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2c所示。

由圖2可知：當實際工況負載DA<DLPA時應(yīng)由電源甲供電為經(jīng)濟運行方式，當SA>DLPB時應(yīng)由電源乙供電為經(jīng)濟運行方式。

1.2無功經(jīng)濟運行方式的臨界負載

同理也可給出變電所C的負載SC由電源甲和電源乙供電的二種運行方式的無功功率消耗ΔQ甲C（kvar）和ΔQ乙C（kvar）的計算式

根據(jù)以上二式同理可導(dǎo)出變電所C由電源甲供電的無功經(jīng)濟運行方式臨界負載系數(shù)DLQA

把圖(2)中的DPA、DPC和DLPA分別換成DQA、DQC和DLQA，也適用于對無功經(jīng)濟運行方式的分析。

1.3綜合功率經(jīng)濟運行方式的臨界負載

變壓器(電力線路)綜合功率損失是指：由變壓器(電力線路)的有功功率損失和無功功率消耗，使受電網(wǎng)增加的有功功率損失與變壓器(電力線路)自身的有功功率損失之和。綜合功率損失的概念和計算方法已納入GB/T13462—92國家標準中。

同理也可給出變電所C的負載由電源甲和電源乙供電的二種運行方式綜合功率損失計算式(略)，并可導(dǎo)出變電所C由電源甲供電方式的綜合臨界負載分配系數(shù)DLZA的計算式

式中KQ—無功經(jīng)濟當量；

KP—有功經(jīng)濟當量。

無功經(jīng)濟當量KQ的物理意義是：變壓器(電力線路)每減少1kvar無功功率消耗時，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值。有功經(jīng)濟當量KP的物理意義是：變壓器(電力線路)每減少1kW有功功率損耗時，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值。

把圖2中的DPA、DPC和DLPA分別換成DZA、DZC和DLZA，也適用于對綜合經(jīng)濟運行方式的分析。

經(jīng)濟運行方式要考慮到負載波動。因此，對工況負載分配系數(shù)計算要按動態(tài)計算式進行計算

式中KTA、KTB——分別為變電所A和B的負載波動

損失系數(shù)。

負載波動損耗系數(shù)KT值可在GB/T13462—92國家標準中查找。

對經(jīng)濟運行方式判定時，要用動態(tài)負載分配系數(shù)DTA對DLPA、DLQA、DLZA進行對比。

23個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式節(jié)約功率

設(shè)電源乙供變電所C的負載SC為經(jīng)濟運行方式，則用式(3)的ΔP甲C減去式(4)的ΔP乙C，并考慮負載波動損失時，經(jīng)整理后，其有功功率節(jié)約ΔΔP（kW）計算式為

式中KTAC——負載SA與SC之和的負載波動損失系數(shù)；

KTBC——負載SB與SC之和的負載波動損失系數(shù)；KTC——負載SC的負載波動損失系數(shù)。

同理也可導(dǎo)出電源乙供變電所C比電源甲供時的無功功率節(jié)約ΔΔQ（kvar）計算式

例1某35kV兩端網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。有松(A)、南(B)、興(C)三個變電所和雙(甲)、永(乙)兩個電源，開式運行。線路參數(shù)和變電所負載見表1?，F(xiàn)運行方式是變電所松、興由電源雙站供電，變電所南由電源永站供電。

首先判定現(xiàn)運行方式是否經(jīng)濟運行，并計算經(jīng)濟運行方式的節(jié)電效果。

解：各變電所負載視在功率

根據(jù)式(1)分別計算出各變電所的負載分配系數(shù)

DA=0.33；DB=0.67；DC=0.30

然后，再根據(jù)式(6)計算有功臨界負載分配系數(shù)DLPA

同理根據(jù)式(9)可計算出無功臨界負載分配系數(shù)DLQA

再按式(11)計算出工況負載分配系數(shù)DTA

由于本例的DTA（0.335）>DLPA（0.067）和DTA（0.335）>DLQA（0.142），所以按有功經(jīng)濟運行和無功經(jīng)濟運行判定現(xiàn)運行方式都不是經(jīng)濟運行方式，應(yīng)改為變電所興由電源永站供電。

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(13)和(14)，計算經(jīng)濟運行方式比原運行方式的有功功率節(jié)約ΔΔP和無功功率節(jié)約ΔΔQ分別為

由此可見，不用花投資，充分利用現(xiàn)有的電力線路，僅改變運行方式就能取得顯著的節(jié)電效果。節(jié)約有功功率39.18kW，比原運行方式的線路有功功率損失(63.05kW)下降62％；節(jié)約無功功率38.09kvar,比原運行方式的線路無功功率消耗(80.54kvar)下降47％。

3多個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式的判定

圖4所示是一個有多個變(配)電所的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。開式運行時，變(配)電所C由電源甲或電源乙供電的擇優(yōu)臨界負載計算。用與前述類似的方法，作如下推導(dǎo)和分析判斷。

3.1有功經(jīng)濟運行方式的臨界負載

令

則各變(配)電所的負載分配系數(shù)為

變(配)電所C的負載由電源甲供電時，根據(jù)前述簡化計算條件，在線路L11的R11產(chǎn)生的有功功率損失ΔP甲L11（kW）算式可表示為

變(配)電所C的負載由電源乙供電時，在線路L11的R11產(chǎn)生的有功功率損失ΔP乙L11（kW）算式可表示為

用式(17)減去式(18)，則為變(配)電所C的負載由電源甲供電時，在線路L11的R11增加的有功功率損失ΔΔPL11（kW）

同理可導(dǎo)出變(配)電所C的負載由電源甲供電時，在線路L1i的R1i增加的有功功率損失ΔΔPL1i（kW）算式

變(配)電所C的負載由電源甲供電時，在線路L11經(jīng)L1n和L1C的R11至R1n和R1C上增加的總有功功率損失ΔΔP甲C（kW）為

由于表示的L1i至L1n各段線路中每一段的負載分配系數(shù)。因此可令

則式（21）可簡化為

用類似的方法，導(dǎo)出變(配)電所C的負載由電源乙供電時，在線路L21經(jīng)L2n和L2C的R21至R2n和R2C上增加的總有功功率損失ΔΔP乙C（kW）算式

由于

將式(25)的關(guān)系代入式(24)，整理后得

式(23)和式(26)中，當R1i、R2i、R1C、R2C、和Sσ、DC為某一定值時，則ΔΔP甲C=f（D11）和ΔΔP乙C=f（D11）。令ΔΔP甲C=ΔΔP乙C求解，整理后得

由式(27)可求出線路L11的臨界負載分配系數(shù)DLP11

用式(28)與式(6)相比較，其DLP11=f（DC）關(guān)系的三種曲線圖同圖2基本相似，而式中的

僅改變曲線的上下位置而已。

3.2無功經(jīng)濟運行方式的臨界負載

同理可導(dǎo)出變電所C的負載由電源甲供電的無功經(jīng)濟運行方式，線路L11的臨界負載分配系數(shù)DLQ11計算式

3.3綜合運行方式的臨界負載

用前述方法亦可導(dǎo)出變電所C的負載由電源甲供電的綜合經(jīng)濟運行方式線路L11的臨界負載分配系數(shù)DZQ11計算式

前面對有功臨界負載分配系數(shù)的分析方法，同樣適用于對無功臨界負載分配系數(shù)的綜合臨界負載分配系數(shù)的分析。

對工況負載分配系數(shù)和經(jīng)濟運行方式的判定，都應(yīng)按動態(tài)算式進行計算。

4多個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式節(jié)約功率

如果變(配)電所C由電源乙供電運行方式比電源甲經(jīng)濟，則用式(23)減去式(26)考慮負載波動后，即為節(jié)約的有功功率ΔΔP（kW）

式中KT1i——線路L1i的負載波動損失系數(shù)；

KT2i——線路L2i的負載波動損失系數(shù)。

同理可給出變(配)電所C由電源乙供電運行方式比電源甲供電節(jié)約的無功功率ΔΔQ（kvar）計算式

兩端供電網(wǎng)開式運行是經(jīng)常采用的一種運行方式。從前面的分析和實例計算結(jié)果可見，對這種運行方式實施經(jīng)濟運行能夠獲得顯著的節(jié)電效果。因此，在電網(wǎng)運行中，我們應(yīng)該通過理論計算，選取最佳的供電方案，實現(xiàn)經(jīng)濟運行，使網(wǎng)絡(luò)的總線損最大限度地減少，節(jié)約電能，提高企業(yè)和社會效益。

5參考文獻

篇8

關(guān)鍵詞：直流牽引；供電系統(tǒng)；短路試驗

中圖分類號：U223文獻標識碼： A

地鐵線路在緩解城市交通壓力方面的重要性日趨顯現(xiàn),地鐵直流牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運行則對保證機車運行以及乘客的人生安全起到非常重要的作用。直流系統(tǒng)的運行方式較多,故障時具有短路電流大、難切除的特點,不僅造成經(jīng)濟損失,甚至可能威脅乘客的人身安全。地鐵系統(tǒng)短路電流的準確計算不僅是系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃的依據(jù),也是繼電保護整定的基礎(chǔ),對保證人身安全、降低故障損失都有著十分重要的意義。

1、直流牽引供電系統(tǒng)

電網(wǎng)110kV的高壓電源經(jīng)過主變電所降壓為33kV（10kV）供牽引變電所使用，牽引變電所通過整流變壓器和整流機組將交流降壓并整流為直流1500V（750V）向機車供電。直流牽引供電系統(tǒng)如圖1所示，地鐵一般采用上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)雙端供電，鋼軌回流的方式，其中鋼軌通過絕緣墊與大地保持絕緣。

圖1牽引供電系統(tǒng)圖

1.1、牽引變電所和牽引網(wǎng)

牽引變電所兩臺整流變壓器一次繞組分別移相+7.5°、-7.5°。整流變壓器將33kV降壓為1180V，其二次繞組有一個星形繞組和三角形繞組，分別向兩個三相整流橋供電，構(gòu)成一套12脈波整流機組。同時，通過與另一套12脈波整流機組經(jīng)匹配構(gòu)成一套等效24脈波整流機組，為機車提供DC1500V牽引動力。牽引網(wǎng)由變電所母線至接觸網(wǎng)的饋線、為機車授流的接觸網(wǎng)和回流的鋼軌組成，上下行的四條鋼軌采用全并聯(lián)的方式作為回流導(dǎo)體。

1.2、牽引網(wǎng)阻抗導(dǎo)體的阻抗

由導(dǎo)體電阻和電感決定，導(dǎo)體內(nèi)部磁鏈與流過導(dǎo)體的電流之比為內(nèi)電感，外部磁鏈與流過導(dǎo)體的電流之比為外電感。接觸網(wǎng)的單位長電阻由式（1）給出，內(nèi)電感由式（2）給出，由于組成鋼軌的鐵磁性材料的特殊性，其電阻、內(nèi)電感的計算十分復(fù)雜，工程上通常采用經(jīng)驗公式（3）給出其電阻和內(nèi)電抗，需要說明的是式（3）給出的是阻抗值，需要將其換算為電感值，在計算鋼軌暫態(tài)參數(shù)時，使用8.13Hz的阻抗值較為準確。

（1）

（2）

+（3）

式中，為導(dǎo)體電導(dǎo)率，為導(dǎo)體截面積，、分別為真空磁導(dǎo)率和導(dǎo)體的相對磁導(dǎo)率，，為角頻率。

1.3、直流系統(tǒng)短路故障原因

牽引電流經(jīng)直流饋線開關(guān)、饋線電纜、上網(wǎng)隔離開關(guān)輸送到接觸網(wǎng)之上,然后通過列車、鋼軌、回流線一直回到負極,可形成一個行之有效的閉合回路。導(dǎo)致直流牽引供電系統(tǒng)短路故障出現(xiàn)的原因主要有以下兩方面。

1.3.1、正極對負極短路故障

此故障絕大多數(shù)是因為架空接觸網(wǎng)對于鋼軌短路而導(dǎo)致的,比如說接觸網(wǎng)斷線掉落到鋼軌之上、機車頂部對于接觸網(wǎng)放電、錯誤掛接地線等等,直流正極對負極產(chǎn)生瞬時短路,短路電流則可以達到幾萬安,使得直流開關(guān)大電流脫口保護瞬間動作,DDL-Delta-I等等逐漸開始啟動。

1.3.2、正極對大地短路故障

老鼠、蜈蚣等等較小的動物爬入帶電回路；小金屬線頭、沒有使用的螺絲、墊圈等等零件,掉落在帶電回路之上，導(dǎo)致直流正極同框架短路,引起框架保護動作。線路可能是接觸網(wǎng)、饋線或變電所饋線電纜接地；絕緣子擊穿、折斷；隔離開關(guān)處于接地狀態(tài)、引線脫落；接觸網(wǎng)對架空地線放電；機車主回路接地等。正極接地故障大多數(shù)是持續(xù)性短路故障，如果沒有及時清除的話,比較容易使得故障擴大變?yōu)橹绷髡龢O通過綜合接地裝置、鋼軌同地之間的泄露電阻到負極的短路事故,對于多處直流設(shè)備可以使得出現(xiàn)較為嚴重燒損,破壞性以及危害變大。

2、短路試驗方法

2.1、設(shè)置方案

在同鋼軌連接之時，要求對鋼軌進行除銹處理同時將其連接牢固，這樣就可以有效避免連接之處出現(xiàn)比較大的接觸電阻，如果電流偏大之時則會燒壞鋼軌，如圖1所示

圖1 短路試驗接線

2.2、注意事項

2.2.1、進行試驗之前，與之相關(guān)區(qū)間的接觸網(wǎng)需要保持為停電狀態(tài)，接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)在斷開位置。

2.2.2.試驗之前，在試驗變電所應(yīng)該使用“電壓-電流法”，測量閉合回路的直流電阻，這樣就可以確認回路完整閉合。

2.2.3、試驗前，應(yīng)該設(shè)備保護定值以及動作時間配合之間的正確性。

2.2.4、試驗前，檢查區(qū)段內(nèi)架空地線與接地裝置每一處的連接點，同時使用力矩扳手將其緊固。

2.2.5、試驗之前，需要檢查直流開關(guān)所在高壓室的消防設(shè)施，比如說應(yīng)該設(shè)置氣體消防設(shè)備，需要確認其在“手動”位置之上，也應(yīng)該留夠充足的臨時消防用具。

2.2.6、在進行試驗之前，在短路點兩側(cè)20m做好防護，不能出現(xiàn)無關(guān)人員進行此區(qū)域，及時設(shè)置相關(guān)的防護標志。

2.2.7、試驗結(jié)束之后，檢查開關(guān)以及觸頭是否燒傷或有殘留物。

3、直流系統(tǒng)短路故障排查方法

為盡快恢復(fù)供電,同時避免斷路器合在故障線路上,直流開關(guān)保護模塊通過線路測試,判別故障性質(zhì)的自動重合閘功能。重合閘保護動作情況可以當做判別短路故障原因十分重要的根據(jù)。

3.1、重合閘原理

線路測試功能可以通過測量直流母線電壓以及饋線電壓及時判斷出主回路是否可以正常工作,如此,線路測試回路電阻Rx就可以決定斷路器是否被允許合閘。依據(jù)計算結(jié)果可以得知;

Rx>2.5Ω,瞬時性故障,那么重合閘成功。

Rx

通常是通過列車故障等外部原因或者是接觸網(wǎng)短時閃絡(luò)造成金屬性短路而導(dǎo)致的,較多為瞬時性短路故障，同時保護類型主要為大電流脫扣、DDL-Delta-I。當前供電設(shè)備都可以實現(xiàn)正常運行，需要注意觀察設(shè)備運行狀況，

同時也應(yīng)該對直流開關(guān)動作過程做好錄波；組織該趟列車下線運營,安排接觸網(wǎng)人員對于故障區(qū)段正線進行登乘巡視,待運營結(jié)束后組織相關(guān)專業(yè)對直流開關(guān)本體、接觸網(wǎng)、列車進行較為細致的檢查以及分析。

3.2、重合閘不成功此時故障應(yīng)為持續(xù)性故障

若框架保護動作,應(yīng)嘗試對故障信號進行復(fù)位，如果復(fù)位成功的話,通過電調(diào)允許之后才可以進行試送電,依照電調(diào)的相關(guān)要求做好進一步處理；如果不可以復(fù)歸的話,就需要解除故障與之相鄰牽引變電所的閉鎖條件,退出本所的整流機組,通過越區(qū)開關(guān)進行大雙邊供電。如果大電流脫扣保護動作,故障點則有可能在饋線至上網(wǎng)電纜處,現(xiàn)場人員需要聽從電調(diào)安排做好設(shè)備檢查工作。

3.3、既有雙端量的故障定位

直流牽引供電系統(tǒng)的故障分析法是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和測量得到的電壓、電流,根據(jù)短路故障模型,經(jīng)過分析化簡得到故障定位方程,代入所需參數(shù),求出故障點距離,從而實現(xiàn)短路故障點的精確定位。故障分析法按定位所需信息可以分為單端量法和雙端量法。單端量法只使用單側(cè)信息,實現(xiàn)起來簡單方便,但難消除故障點過渡電阻和對側(cè)系統(tǒng)的影響,從而導(dǎo)致定位精度不高。雙端量法從原理上不存在過渡電阻和對側(cè)系統(tǒng)。

3.4、系統(tǒng)阻抗的問題

應(yīng)借助通信技術(shù)獲取對側(cè)的數(shù)據(jù)信息,存在數(shù)據(jù)同步、計算量大等問題。故障分析法對樣率要求低,可靠性較高,無死區(qū)。但是該方法需要計算精確的線路參數(shù),當線路參數(shù)存在一定誤差時,會影響故障定位的精度。隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)在牽引供電系統(tǒng)中的發(fā)展和應(yīng)用,使獲得對側(cè)故障信息成為可能。對雙端量法在牽引供電系統(tǒng)中的應(yīng)用做了一定的研究,目前采用雙端時域阻抗法的故障定位方法有基于軌電位的故障定位和基于微分方程的故障定位兩種。

3.5、基于軌電位的故障定位

根據(jù)雙邊供電下直流牽引網(wǎng)穩(wěn)態(tài)模型建立短路故障模型,該模型作了如下簡化處理。

假定兩端變電所的交流側(cè)相同且穩(wěn)定運行,即不用考慮交流側(cè)的影響;

假定將兩端整流機組根據(jù)外特性等效為帶內(nèi)電阻的電壓源;

假定鋼軌為均句對稱結(jié)構(gòu),具有一致的單位長度電阻,軌道與地之間只有純阻性的電氣聯(lián)系;

回流系統(tǒng)可以縱向分解為上、下行鋼軌、排流網(wǎng)和接地網(wǎng)3個單元組成,設(shè)兩牽引變電所之間的距離為,橫向以長度為劃分成個單元格,即=/,其中表示鋼軌各單元的電阻,表示鋼軌與排流網(wǎng)各單元的過渡電阻,表示排流網(wǎng)各單元的電阻,兩端牽引變電所饋線電流分別為、，根據(jù)基爾霍夫定律,可以求出短路點電流,即=+

4、結(jié)語

直流牽引供電系統(tǒng)聯(lián)鎖關(guān)系比較復(fù)雜,短路故障點比較多并且面廣,不容易找,需要依據(jù)故障的現(xiàn)象、保護動作情況、重合閘情況等等進行綜合的分析。地鐵供電維保人員在平常的工作之中需要不斷加強設(shè)備巡視、強化作業(yè)標準,從根本之上減少短路事故的出現(xiàn),并且需要不斷提升自身故障分析處理能力,最大限度地減少對于地鐵行車以及運營的影響。

參考文獻

[1]龔?fù)⒅?直流牽引供電系統(tǒng)數(shù)學模型與短路計算研究[D].北京交通大學,2009.

[2]王軍,翁創(chuàng)業(yè).直流牽引供電系統(tǒng)短路試驗淺析[J].電力機車與城軌車輛,2011,04:64-66.

篇9

[關(guān)鍵詞]大伙房水庫輸水 TBM掘進 管理 隧洞開挖

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0185-01

1 概述

遼寧省大伙房水庫輸水是一項大型調(diào)水工程，其中隧洞工程為深埋、長大型，洞長85.32km，洞徑8.0m，設(shè)計引水流量70m3/s，縱坡1/2380。

我公司承建的是TBM第3標段，也是本工程隧洞的出口段，位于新賓縣木奇鎮(zhèn)境內(nèi)。起點樁號66+846.420m，終點樁號85+316.114m，隧洞總長18469.694m。于2005年7月12日開工，2007年12月19日開挖完畢，2009年9月21日通水。

本標段在樁號76+404.817m處有一條16#施工支洞與主洞相交。主洞施工選用了美國羅賓斯（Robbins）生產(chǎn)的敞開式硬巖掘進機掘進，TBM在主洞出口洞外組裝，向上游掘進。

2 設(shè)備特點

2.1 刀盤變頻驅(qū)動

掘進刀盤直經(jīng) 8.03m，19”刀具，中心刀8把，正滾刀35把，邊刀 8把。刀盤額定推力 14，373kN，最大推力22，934kN，刀盤采用變頻電動機（VFD）驅(qū)動。在掘進過程中，洞線巖性差別變化大，遇軟巖時要求TBM小推力、低轉(zhuǎn)速，遇硬巖時則要求TBM大推力、高轉(zhuǎn)速掘進。變頻驅(qū)動能無級變速，自動適應(yīng)不同圍巖硬度要求，達到快速掘進之目的。

2.2 激光導(dǎo)向

采用PPS激光導(dǎo)向系統(tǒng)，控制掘進方向。該導(dǎo)向裝置包括激光發(fā)射器、激光接受器、中心控制電腦、顯示裝置、記錄裝置。系統(tǒng)從三維空間來自動確定TBM的確切方位和掘進方向。同時，也給司機提供了關(guān)于機器偏離設(shè)計中線的所有信息。掘進司機在操作室內(nèi)可通過相應(yīng)的液壓油缸調(diào)整TBM的掘進方向 。本標取得了貫通誤差橫向13mm、豎向0.5mm的良好效果。

2.3 支護系統(tǒng)

掘進機上配有支護系統(tǒng)，包括鋼拱架安裝器、錨桿鉆機（可做超前鉆機）、鋼筋網(wǎng)安裝器、注漿泵、混凝土噴射機等，隨著掘進及時對圍巖支護 。

2.4 連續(xù)皮帶出碴

采用大功率、長距離 （10Km） 、可延伸、可控起動的連續(xù)皮帶機出渣。帶寬914mm、帶速2.9m/s，設(shè)計輸送能力800 t/h。運輸流程是：刀盤鏟斗拾起渣料通過刀盤溜渣槽TBM主皮帶機連接橋皮帶機后配套皮帶機隧洞連續(xù)皮帶機洞外轉(zhuǎn)渣皮帶機臨時堆渣場自卸汽車倒運棄渣場。皮帶機頭部驅(qū)動裝置設(shè)在洞外或主支洞交叉處，皮帶沿洞壁設(shè)置。隨TBM鉆進逐步放出儲帶倉內(nèi)皮帶，儲帶倉可儲存620m長皮帶，一次可延伸300m皮帶機，放完后再接長皮帶。皮帶按“指針法”硫化接頭，以保證TBM連續(xù)施工。

2.5 高壓電纜進洞

TBM最大用電負荷為3705kW。機上配備2×2000kVA+1×1000kVA變壓器。洞外將供電線路升壓至20kV，通過洞內(nèi)鋪設(shè)的YJV22-3×95mm2高壓電纜給TBM供電。TBM后配套設(shè)有高壓電纜卷筒，可儲備300m電纜。隨著TBM向前掘進，不斷放出電纜，當電纜全部放出后，TBM停機，用TBM上的柴油發(fā)電機給電纜卷筒供電，再把新一卷電纜重新繞到卷筒上。

2.6 通風能力強

首次使用長距離（10Km）、大風量、低泄漏風管、變頻控制的獨頭通風系統(tǒng)。隧洞最大通風長度為16#施工支洞洞口至本標終點，16#施工支洞長643m，支洞距主洞終點長9558m，總長10201m。用壓入式通風。洞口安裝一臺軸流風機，型號為152-109-1470，功率150Kw，供風量25m3/S，送風到TBM后配套系統(tǒng)，給工作面供風。送風管道為進口優(yōu)質(zhì)軟風管，直徑2.2m，每節(jié)長300m。該風管主要特點是摩擦阻力系數(shù)低，為0.0024。漏風率低，每節(jié)露風量為0.13m3/ s。

TBM后配套裝有吸塵器和濕式過濾器，用來吸收滾刀破巖時和噴錨支護時產(chǎn)生的粉塵。同時通過刀盤噴水降溫裝置，也能控制粉塵產(chǎn)生。

2.7 有軌機車運輸

用有軌機車運輸支護材料和掘進中所需的設(shè)備配件。有軌機車軌道為43kg/m，軌距900mm，機車用電瓶驅(qū)動，有利于減少洞內(nèi)空氣污染。每列車由1節(jié)機車，1節(jié)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿運輸車，2節(jié)鋼軌車，2節(jié)噴混凝土料車，1節(jié)人員車組成。

3 TBM鉆進的管理特點

只有控制好設(shè)備的完好率及時間利用率，才有保證TBM快速掘進，在TBM完好率及時間利用率上，靠的是狠抓設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修 幾個環(huán)節(jié)。按規(guī)定時間檢查保養(yǎng)設(shè)備，更換易損件。每天24小時分三個班作業(yè)，兩個班掘進，一個班維修保養(yǎng)。做到了定期維修保養(yǎng)，改變了設(shè)備不壞、掘進不停的舊理念。另外在保證質(zhì)量、安全前提下，班進尺和每個人經(jīng)濟利益掛鉤，調(diào)動了生產(chǎn)人員的積極性。

4 加快進度其它措施

4.1 充分發(fā)揮施工支洞作用

在TBM鉆進到16#施工支洞之前，用鉆爆法將主支洞交叉處的主洞檢修間開挖完畢，利用檢修間，將TBM全面維修一次，保持設(shè)備的完好性。同時將TBM供電、供水、通風、出渣、掘進材料供應(yīng)全部轉(zhuǎn)移到16#支洞，縮短了供應(yīng)距離，加快了施工進度。

4.2 地表條件利用

利用天然河道隧洞埋深淺、道路易修處，設(shè)施工投料井，襯砌混凝土從投料井進入，減少洞內(nèi)相互干擾，縮短運輸距離，加快了襯砌速度。同時、該井還有改善通風條件功能。

篇10

關(guān)鍵詞：電氣工程；施工設(shè)備；故障診斷

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

1、電氣工程施工設(shè)備使用的現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)的人力施工方式相比,機械設(shè)備的使用,在很大程度上提高了施工的效率。隨著近年來信息技術(shù)的發(fā)展,人們在機械設(shè)備的基礎(chǔ)上,增加了一個智能芯片,寫人特定的程序后,就可以讓設(shè)備自動運行,按照人們的設(shè)定,來執(zhí)行相應(yīng)的命令,這些自動化程度較高的電氣設(shè)備的使用,進一步提高了施工的效率?？紤]到電氣設(shè)備的重要性,我國非常重視電氣設(shè)備的使用,但是受到技術(shù)水平的限制,目前市面上的先進電氣設(shè)備,大多是由國外的公司生產(chǎn)的,我國只能生產(chǎn)一些簡單的設(shè)備,這種情況嚴重的影響了我國電氣設(shè)備的使用,在實際施工的過程中,這些設(shè)備雖然可以極大的提高施工的效率,但是在出現(xiàn)故障時,由于我國技術(shù)人員自身的素質(zhì)較低,很難及時的對設(shè)備進行修復(fù),為了很好的解決這個問題,一些企業(yè)聘請了國外的技術(shù)人員,在很大程度上增加了施工的成本,由此可以看出,我國電氣工程施工設(shè)備的使用情況并不樂觀,在實際使用的過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)一些小故障。

2、電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)具備的作用

2.1、電氣設(shè)備診斷方面

電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在診斷電氣設(shè)備故障的時候，能夠找出電氣設(shè)備發(fā)生

故障的位置。首先，初期對電氣設(shè)備進行診斷的過程中，在系統(tǒng)選擇頁面上選取需要診斷的機械設(shè)備;其次，按照選取的電氣設(shè)備，將與其相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中的信息數(shù)據(jù)調(diào)取出來，然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫信息數(shù)據(jù)找出電氣設(shè)備發(fā)生故障的位置;最后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息數(shù)據(jù)對電氣設(shè)備出現(xiàn)故障問題的原因進行分析，為電氣設(shè)備故障診斷提供合理的依據(jù)。電氣設(shè)備故障診斷完成之后，應(yīng)當標記經(jīng)常發(fā)生故障的電氣設(shè)備，采取針對性處理，以此提升電氣設(shè)備的運行效率與質(zhì)量，確保電氣設(shè)備在運行過程中的安全性、穩(wěn)定性。

2.2、精密部件診斷方面

電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)在確定發(fā)生故障的電氣設(shè)備以及故障位置之后，還要對電氣設(shè)備故障發(fā)生機理、細節(jié)進行分析，以此為電氣設(shè)備故障的處理提供相應(yīng)的條件。分析電氣設(shè)備故障發(fā)生機理，主要是對電氣設(shè)備內(nèi)部中精密部件出現(xiàn)的問題進行診斷。電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中，主要是利用人機交互來診斷精密部件;診斷人員在電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中將出現(xiàn)故障的電氣設(shè)備信息數(shù)據(jù)調(diào)取出來，并且由診斷人員對電氣設(shè)備故障系統(tǒng)提出的問題進行回答，然后系統(tǒng)針對診斷人員的回答進行推理，并且確定最終的診斷答案。

2.3、電氣設(shè)備故障處理方面

電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)不僅具備診斷電氣設(shè)備故障的功能，還具備處理電氣設(shè)備故障的功能，可以總結(jié)中解決電氣設(shè)備故障的主要方法;尤其是對一些已經(jīng)了解與掌握故障出現(xiàn)原因，但是無法對其進行有效處理的電氣設(shè)備。對于此類電氣設(shè)備故障問題，利用計算機系統(tǒng)進行分析，就能夠給出一個合理、適當?shù)慕鉀Q方法，防止電氣設(shè)備故障無法處理的狀況發(fā)生。

3、電氣工程施工設(shè)備容易出現(xiàn)的故障

3.1、元器件的損壞

考慮到電氣設(shè)備的特點,在實際工作的過程中,受到各方面因素的影響,經(jīng)常會發(fā)生故障,其中電子元器件的損壞,是比較常見的故障,尤其是一些復(fù)雜的設(shè)備,采用的元器件種類和數(shù)量很多,如果供電電壓不穩(wěn),或者處于長時間的工作狀態(tài),一些元器件就容易損壞,這種故障修復(fù)比較困難,如電阻和電容發(fā)生損壞,這些元器件通常焊接在電路板上,要想更換這些器件,必須在不損壞其他部件的基礎(chǔ)上,拿下壞掉的元件,然后重新焊接上好的元件。通常情況下,元器件的損壞主要有兩個原因,分別是外界環(huán)境和自身老化,其中自身老化是不可避免的,對于每個電子元器件來說,都有一定的壽命,隨著設(shè)備的使用,這些元器件的壽命越來越短,達到某個臨界點后,就會出現(xiàn)損壞,而外界環(huán)境的原因是可以避免的,如電壓不穩(wěn)或者撞擊等問題,在使用設(shè)備的過程中,利用一些特殊的手段,都可以得到很好的控制。

3.2、軟件方面的故障

隨著自動化技術(shù)的普及應(yīng)用,現(xiàn)在的電氣工程施工設(shè)備,幾乎都集成了智能芯片,根據(jù)實際使用的需要,都會事先設(shè)定好相應(yīng)的程序,如果電氣設(shè)備自身比較復(fù)雜,那么就很容易出現(xiàn)軟件上的故障,如設(shè)備停止工作,或無法完成應(yīng)有的功能。設(shè)備的軟件出現(xiàn)問題,在我國的電氣工程施工設(shè)備使用中非常普遍,受到我國施工人員自身素質(zhì)的影響,很難執(zhí)行標準的操作。即使設(shè)備的自動化程度很高,依然需要少量的人員來操作,監(jiān)測設(shè)備工作的情況,同時定期的對設(shè)備進行維護。通過實際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國的這些技術(shù)人員,自身的專業(yè)素質(zhì)普遍較低,在實際工作的過程中,只能夠完成監(jiān)測的工作,在設(shè)備出現(xiàn)問題時,無法及時的對故障進行診斷,然后采取針對性的處理措施。由此可以看出,電氣工程施工設(shè)備軟件方面的故障,在我國出現(xiàn)的比較多,極大的影響了電氣設(shè)備的使用,要想很好的解決這個問題,首先應(yīng)該提高技術(shù)人員的素質(zhì),雖然近些年我國一直在進行教育改革,在一定程度上提高了教育的水平,但是技術(shù)人員的理論知識掌握較好,而實踐能力較差,畢業(yè)進人工作崗位后,需要一段適應(yīng)的時間。

4、電氣工程施工設(shè)備故障診斷

4.1、用微機進行電氣設(shè)備故障診斷

1）故障信息的來源

電氣設(shè)備故障時，要求調(diào)度員能迅速、準確地判明發(fā)生的故障，盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。提高故障判斷的正確率，實現(xiàn)電網(wǎng)故障的快速診斷和恢復(fù)，對故障前后的原始電氣量和非電氣量的快速準確獲得提出了較高的要求。

目前己有的監(jiān)測系統(tǒng)可向調(diào)度端提供開關(guān)變?yōu)樾畔?；微機保護裝置可判斷出電網(wǎng)局部故障類型，給出相應(yīng)的告警和出口動作，并可進行事故追憶、事故重演等。當發(fā)生復(fù)雜故障時，這些信息還不足以分析故障原因的和判斷故障類型，也談不上對故障作快速診斷恢復(fù)處理。微機錄波器能反映出故障前、后電網(wǎng)電氣量的瞬間變化及繼電保護動作的狀態(tài)，是對現(xiàn)代電網(wǎng)故障進行深入研究的基礎(chǔ)，也是評價繼電保護動作及分析設(shè)備故障性質(zhì)、原因的重要依據(jù)。

2）高壓斷路器的特征參數(shù)采集

保持微機保護裝置現(xiàn)有的硬件平臺基本不變(可多增加幾路模擬／開關(guān)通道)，而軟件中嵌入故障診斷信息庫。將這些參數(shù)實時通過相應(yīng)的傳感器采集出來后，進行一些處理，然后傳送到保護裝置中，與其中的故障診斷信息庫進行比對，預(yù)測可能發(fā)生故障的趨勢或判斷出相應(yīng)的故障，進而發(fā)出預(yù)告或動作信號。

4.2、故障診斷與微機繼電保護的集成化

首先應(yīng)該建立故障診斷的硬件平臺高壓斷路器的硬件平臺，創(chuàng)建高壓斷路器故障診斷的監(jiān)測和診斷流程，組織好故障診斷知識庫。

真空斷路器狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括實時數(shù)據(jù)庫(靜態(tài)數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫)、歷史數(shù)據(jù)庫和專家知識庫三大部分。專家知識庫是診斷知識的存儲場所，用于存儲設(shè)備的原理性知識、專家經(jīng)驗等診斷知識，為診斷系統(tǒng)的診斷推理過程提供知識支持。實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄是隨著智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的運行而不斷變化，用于存放斷路器各種實時狀態(tài)信息、診斷推理的初始報普信息、功能故障信息、診斷推理結(jié)論等。歷史數(shù)據(jù)庫與實時數(shù)據(jù)庫具有相似的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)記錄通過實時 。

其次是數(shù)據(jù)定時轉(zhuǎn)儲形成。 實時數(shù)據(jù)庫主要存儲當天的實時信息，歷史數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫具有相同的格式，但是其保存的信息量更大，是歷史所有數(shù)據(jù)的存儲空間，但是其時標不是實時數(shù)據(jù)庫的嚴格時標，因為為了節(jié)省空間，對其進行了數(shù)據(jù)挖掘和優(yōu)化。專家知識庫是所有與優(yōu)化檢修診斷決策相關(guān)專家知識的知識倉庫，是系統(tǒng)智能程度的表現(xiàn)。所有數(shù)據(jù)的存儲都嚴格按照知識描述框架的要求進行。為系統(tǒng)的智能性、開發(fā)性打下基礎(chǔ)。

結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展，電氣設(shè)備已經(jīng)得到了普及應(yīng)用,但是電氣設(shè)備在實際的使用中,因為年限的原因也會經(jīng)常發(fā)生一些故障，從而影響到工程的進行，因此我們必須要加強這方面的研究。

參考文獻

[1]李武云.電氣工程施工設(shè)備故障診斷分析[J].統(tǒng)計與管理,2014,06:159-160.