集中电源型（精选6篇）
集中电源型 篇1
应急照明已成为电气设计中基本环节,是电气设计人员最常涉及的重要设计内容之一。在正常照明出现故障或发生火灾时,应急照明对人员的安全撤离、消防救援及重要生产的继续运行或必要处理起着至关重要的作用。应急照明设计的合理与否,直接关系到在故障停电、火灾等事故发生时,用电设备、建筑及装置功能能否正常运行,人员能否安全及时疏散,财产能否保全。
应急照明按功能可划分为:备用照明、疏散照明、安全照明3类。本文针对备用照明进行设计,并以点及面的进行了分析与研究。正常照明因故障熄灭后,需确保正常工作或活动继续进行的场所,应设置备用照明[1]。
1 备用照明设计
根据《建筑照明设计标准》GB500 34-2013[1]及《建筑设计防火规范》GB50016-2014[2]规定,消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防排烟机房及发生火灾时仍需正常工作的消防设备房应设置备用照明,其作业面的最低照度不应低于正常照明的照度。其它场所的照度值除另有规定外,不应低于该场所一般照明照度标准值的10%。
应急照明电源有:独立于正常电源的专用馈电线路、柴油发电机组、蓄电池等。根据设计标准规定,备用照明转换时间不应大于5s,金融商业交易场所不应大于15s[3]及当前应急照明采用单电源供电的现状,电气设计时通常采用蓄电池作为备用电源。蓄电池备用电源可分为:自带电源型和集中电源型两类。
自带电源型应急照明灯具,蓄电池由于充放电而发生老化,进而大大缩减了蓄电池的有效使用时间,一般3~5年后在环境温度为25℃条件下,蓄电池容量将下降至初始容量的30%左右[4],且其价格贵、人工管理和维护成本高。EPS电源具有高可靠性、蓄电池寿命远远高于自带电源型照明灯具、管理方便及维护成本低等优点,本文设计配置独立备用照明配电柜,采用EPS集中电源为设备用照明场的所进行配电。
2 EPS集中电源型备用照明设计
EPS集中电源型备用照明配电柜,其系统配置如图1所示。此时备用照明的所有灯具均采用正常灯具,无需配置蓄电池。
本系统采用EPS集中电源为设备用照明的场所进行配电,取设置在备用照明配电柜内的接触器作为本系统中控制元件,并与消防控制系统进行联锁。正常运行时,通过双控开关实现照明灯具的点亮与熄灭。当正常照明出现故障或发生火灾时,若双控开关处于闭合状态,则照明灯具仍保持点亮状态;若双控开关处于断开状态,通过火灾报警控制器发出的消防应急联锁信号,致使柜内接触器工作吸合,从而强制点亮照明灯具。若此时1#、2#两路电源均出现故障断电,则由EPS集中电源中的蓄电池为照明灯具提供电源,并满足设计所规定的持续照明供电时间。
照明设计时,需根据备用照明灯具总功率及持续照明供电时间,选择能够满足上诉设计要求时对应容量的EPS电源,即EPS额定输出功率不小于所连接备用照明负荷总量的1.3倍。
3 工程造价分析
某小型工程项目中,配电室长×宽×高为:21m×8.4m×4m,照度标准值为:200lx,照明灯具为:2X 36W双管荧光灯。消防控制室长×宽×高为:10 m×7.2 m×4m,照度标准值为:300lx,照明灯具为:3X18W三管格栅灯。采用利用系数法进行计算得,配电室照明灯具:12套,照度设计值:208lx,照明功率密度:4.88W/m2。消防控制室照明灯具:9套,照度设计值:289lx,照明功率密度:6.75W/m2,以上均满足规范及设计要求。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014规定,此类场所均应设置备用照明,持续照明供电时间不小于90m in。
根据华荣灯具样本、报价及设计经验可知:常规3X18W三管格栅灯、2X36W双管荧光灯单价分别为550元/套、465元/套。自带蓄电池的3X18 W三管格栅灯、2X36W双管荧光灯单价分别为1 000元/套、915元/套。3k VA容量EPS集中电源单价为12 000元/套。所需费用经计算可知:
自带蓄电池型:20 235元
EPS集中电源型:22 785元
一中大型工程项目中,应急照明不仅仅有备用照明,而且还应包括安全照明、疏散照明,且所需的应急照明灯具数量远远大于例中所举。为了使结果更具实际意义,本文对上例中所设备用灯具规模放大10倍,并进行计算与分析。此时,备用照明用电负荷总量12.96k W,持续照明供电时间不小于90min。
18.5k VA容量EPS集中电源单价为50 000元/套。所需费用经计算可知:
自带蓄电池:200 235元。
EPS集中电源型:157 850元。
由以上结果可知,在较小工程项目中,采用EPS集中电源型备用照明配电系统,初期建设投资略高。但在更多的中大型工程项目中,EPS集中电源型备用照明配电系统的优势就逐渐显露出来。若考虑后期人工管理和维护成本,不论是小型工程项目或者是中大型工程项目,EPS集中电源型备用照明配电系统均能够在很大程度上节约建设成本,并兼上文所诉EPS集中电源的全部优势。
与此同时,在化工工程项目中,特别是涉及到有防爆要求的场所,该类场所照明灯具的防爆等级应能满足使用区域的防爆要求[5]。根据华荣灯具样本、报价及设计经验,常规防爆照明灯具与自带蓄电池防爆照明灯具之间的价格差远远高于例中所列照明灯具,而EPS集中电源型备用照明配电系统设置在配电室内,无需考虑防爆要求,与例中所举一致。因此,不论是初期建设投资,还是后期人工管理和维护成本,EPS集中电源型备用照明配电系统有着较大技术优势与广阔的发展前景。
4 结论
故障停电或火灾时,应急照明对人员的安全撤离、消防救援及重要生产的继续运行或必要处理起着至关重要的作用,是电气设计人员最常涉及的设计内容之一。本文中EPS集中电源型备用照明配电系统,不仅能够安全、可靠、稳定的保证应急持续照明,而且能够在很大程度上节约初期建设投资与后期人工管理及维护成本,有着较大技术优势与广阔的发展前景,为应急照明系统设计提供了新思路。
摘要：故障停电或火灾时,应急照明对人员的安全撤离、消防救援及重要生产的继续运行或必要处理起着重要的作用。文中针对备用照明进行设计,从备用电源配电系统及工程造价着手,在分析了EPS集中电源型备用照明配电系统后,通过工程举例计算,进一步验证了该设计方法的可行性,为应急照明系统设计提供了新思路。
关键词：应急照明,备用照明,工程造价,EPS集中电源型,备用照明配电系统
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.GB50034-2013建筑照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[2]公安部天津消防研究所.GB50016-2014建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2014.
[3]中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[4]邹越华.火灾应急照明设计探讨[J].建筑电气,2013,32(7):458-464.
[5]中国寰球工程公司.GB50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范[S].北京:中国计划出版社,2014.
集中电源型 篇2
1、监控系统应具有的功能
从应用的角度, 电源监控系统的功能可以分为监控功能、交互功能、管理功能、智能分析功能等几个方面。
1.1 监控功能
监控功能又可以分为监测功能和控制功能。监测就是对电源设备的运行状况和影响设备运行的环境条件实行不间断的监测, 获取设备运行的原始数据和各种状态, 以供系统分析处理, 也就是对设备进行遥测和遥信。监控是维护人员在操作平台上发出控制命令, 使设备执行预期的动作, 或是参数调整, 也就是遥控和遥调。
1.2 交互功能
交互功能是监控系统与人以及监控系统内部之间相互对话的功能, 包括人机交互界面所实现的功能和系统间互联互通的功能。人机交互主要有图形界面 (计算机显示) 、多种数据显示 (计算机、LED、LCD) 、操控手段 (键盘、鼠标、开关等) ;互联互通是监控系统纵向、横向联网的功能, 它使得监控系统可以灵活地进行联网, 组成大型的监控网络。
1.3 管理功能
管理功能是监控系统最重要、最核心的功能。它包括对实时数据、历史数据、告警、配置、人员、设备以及技术资料的一系列管理和维护。数据管理主要包括数据显示、数据存储、数据查询、数据备份和恢复、数据处理和统计。
1.4 智能分析功能
智能分析功能是采用专家系统、模糊控制等人工智能技术, 在系统运行过程中对设备相关的知识和以往的处理方法进行学习, 对设备的实时数据和历史数据进行分析、归纳, 不断积累经验, 优化系统性能, 提高维护质量, 帮助维护人员提高维护管理水平。
2、监控系统的组成
监控系统的基本组成如图1所示。为了实现监控系统的功能, 就必须要利用监测单元对数据进行采集/转换, 通过网络进行传输, 在计算机中进行处理和管理, 将这些数据直观的显示出来, 维护人员借助人机交互界面发布查询或控制命令。
电源设备的工作状态, 需要根据实际情况进行调整和改变, 要求设备能够根据远端发出的控制指令执行正确的动作, 电子技术和单片机技术的发展, 使得这种远端控制成为可能。由于电源设备分散在各旅 (团) 的不同机房中, 而集中监控的中心又设在基地, 因此需要解决如何将所采集到的数据及时送往监控中心的问题, 以及如何将从监控中心发出的遥控命令及时发给远端的被控电源设备, 也就是数据的传输和系统的组网问题。目前, 通信部队已经建成了比较完善的“三期网”, 只要将用于电源监控的计算机通过接口设备接入“三期网”内, 数据传输问题将得到满意的解决。
3、数据管理方式的选择
目前, 实时动态数据与历史数据的保存及传送方式有两种:一种是基于Client/Server结构系统的数据保存及传送方式, 称为客户机/服务方式;另一种是基于对等的分布式结构系统的数据保存及传送方式, 即Peer-Peer方式, 称为对等通信方式。在Client/Server方式中, 一方是委托方, 另一方是服务方, 两个节点在功能上有差异, 其中服务方的功能比较齐全, 它可以为委托方提供其不具备的功能。Peer-Peer方式中的两个通信方具有相同的功能, 维护人员查看数据时通过网络实现共享, 能够访问数据而不管它们存放在何处, 这种方式要求两个节点功能都比较齐全。Peer-Peer方式实际上是双向Client/Server方式, 具备Peer-Peer通信能力的系统也可以提供Client/Server通信, 但Peer-Peer系统中从多个数据库中获得信息的查询方法相对复杂, 开发难度较大。
4、监控点选取原则
合理选取监控点, 对于建立一个实用可靠的监控系统是非常重要的。从监控系统所要实现的根本目的出发, 结合通信电源系统维护工作需要, 选择监控点应遵循以下原则:
4.1 数量要足够
监控系统最重要的作用就是要能够准确、真实地反映设备运行情况和机房环境条件, 而这必须通过设置足够的遥测点和通信点来实现。尤其是对重要设备, 对整个电源系统的可靠性起到关键作用的物理量以及相关的状态量或告警, 一定要设置相应遥测点和通信点, 使监控系统真正能够做到准确、全面、可靠的远程监控。
4.2 监控点力求精简
监控点的设置也非多多益善, 当少量监控点已经能够完全反映或基本反映设备运行状况时, 再设置过多的监控点不但没有必要, 反而会增加系统的复杂度, 降低可靠性。因此在选择监控点时应坚持“够用就好”的原则, 尽量简化系统。
4.3 监控点应以遥测、遥信为主, 遥控、遥调为辅
集中电源型 篇3
关键词：电源柜,IT系统,隔离变压器,绝缘监测
0前言
在现有的应急照明集中电源柜中,对应急照明的供电一般情况下都是采用TN-S系统,输出电压220V,这种供电方式在火灾发生时有以下不利之处:
(1)发生火灾后多采用水灭火,消防队员在潮湿环境下工作,容易发生触电事故造成人员伤亡,在实践中时有发生。
(2)当发生相地短路时保护开关动作切断电源,不能保证应急照明供电的持续性。
1 IT系统
当采用IT系统供电时就可以有效解决以上不足之处。具体结线如下图所示。
下图包括220V交流电源Ui、第一交流接触器1KM、第二交流接触器2KM、中间继电器KA、整流充电电路1、蓄电池组2、逆变电路3、隔离变压器T1和控制变压器T2,整流充电电路1的输入端通过保护开关Q与交流电源Ui连接,整流充电电路1的输出端同时与蓄电池组2的两端和逆变电路3的电源输入端连接,第一交流接触器1KM与第二交流接触器2KM的常闭辅助触点2KM3串联连接后连接于交流电源Ui的两端之间,第一交流接触器1KM的第一常闭辅助触点1KM3与中间继电器KA串联连接后连接于交流电源Ui的两端之间,隔离变压器T1为1∶1隔离变压器,隔离变压器T1的初级线圈的两端分别为第一端A和第二端B,从隔离变压器T1的初级线圈的中间引出一个抽头为第三端C,第一端A与第一交流接触器1KM的第一常开主触点1KM1串联连接后与交流电源Ui的一端连接,第二端B与第一交流接触器1KM的第二常开主触点1KM2串联连接后与交流电源Ui的另一端连接,第一端A与第二交流接触器2KM的第一常开主触点2KM1串联连接后与逆变电路3的第一输出端连接,第三端C与第二交流接触器2KM的第二常开主触点2KM2串联连接后与逆变电路3的第二输出端连接,第三端C与第一端A之间的线圈匝数n满足以下条件:n∶N= v∶220,其中,N为隔离变压器T1的次级线圈匝数,v为逆变电路3的输出电压值,控制变压器T2的初级线圈的两端分别与逆变电路3的两个输出端连接,控制变压器T2的次级线圈的两端之间串联连接有第一交流接触器1KM的第二常闭辅助触点1KM4、中间继电器KA的常闭触点KA1和第二交流接触器2KM,控制变压器T2的初级线圈和次级线圈匝数满足以下条件:n1∶N1= v∶220,其中,n1为控制变压器T2的初级线圈匝数,N1为控制变压器T2的次级线圈匝数,v为逆变电路3的输出电压值,隔离变压器T1的次级线圈的两端为所述电源柜的电源输出端UO。
2 IT系统的使用
结合上图,在使用过程中,隔离变压器T1的次级线圈的两端与应急照明电器的电源输入端连接,如果交流电源Ui可用,则中间继电器KA接通,第二交流接触器2KM断电,第二交流接触器2KM第一常开主触点2KM1和第二常开主触点2KM2断开,第一端A和第三端C之间无电压,同时常闭辅助触点2KM3闭合,第一交流接触器1KM接通,第一交流接触器1KM的第一常开主触点1KM1和第二常开主触点1KM2同时吸合,隔离变压器T1的初级线圈的第一端A和第二端B之间被加上220V电压。隔离变压器T1的次级线圈的两端电压即为电源输出端Uo的输出电压,由于隔离变压器T为1∶1的隔离变压器,所以电源输出端Uo的输出电压也为220V,适用于通用照明电器。
如果交流电源Ui不可用,则第一交流接触器1KM和中间继电器KA没有输入电源,第一交流接触器1KM的第一常开主触点1KM1和第二常开主触点1KM2断开,隔离变压器T1的初级线圈的第一端A和第二端B之间无电压;同时,第一交流接触器1KM的第一常闭辅助触点1KM3和第二常闭辅助触点1KM4同时闭合,中间继电器KA的常闭触点KA1也闭合,第二交流接触器2KM接通,其常闭辅助触点2KM3断开,第二交流接触器2KM第一常开主触点2KM1和第二常开主触点2KM2闭合,第一端A和第三端C之间被加上逆变电路3的输出电压。由于n∶N= v∶220(其中,n为第三端C与第一端A之间的线圈匝数,N为次级线圈匝数,v为逆变电路3的输出电压值),所以,隔离变压器T1的次级线圈两端的电压即电源输出端Uo的输出电压为220V,适用于通用照明电器。
3结语
由于隔离变压器T1的次级线圈的中性点不接地,所以只有在用电端的相线(即火线)与中性线(即零线)构成连接回路后才会有电流通过,当人体与相线直接或间接接触时,由于无法与地面共同形成回路,所以人体没有电流通过,人也就不会触电,没有危险;当相线与地接触时也不会形成电气回路,保护开关不会动作,保证了供电的持续性。而蓄电池组2在平时交流电源Ui正常时被充满待用,在交流电源Ui断电后,蓄电池组2的直流电通过逆变电路3转变为交流后再经过隔离变压器T1变压至220V,作为应急电源,保证了救灾现场电源的可靠性。
隔离变压器T1的次级线圈的输出端与地之间还连接有绝缘监测报警电路4。当输出回路对地绝缘小于50 kΩ时发出声光报警,提醒值班人员及时排除故障,保证安全供电。
参考文献
集中电源型 篇4
1 电源集中监控的内容
监控系统是采用采集技术、计算机技术和网络技术对电源系统、空调系统和外围系统进行监控，实现对设备的“遥信、遥测、遥控、遥调”四遥功能，使电源维护工作逐步做到少人职守，值检分开，使电源维护工作逐步走向自动化，以确保供电质量和提高经济效益。
通信电源被监控设备的种类多、品种杂、涉及面广。主要监控的内容：
1) 主要的遥信点
市电供电遥信点：市电状态、电压过高、电压过低、缺相、过流等;
油机发电机组遥信点：油机状态、油温过高、水温过高、转速过低、转速过高、电压过高、电压过低以及频率范围等;
蓄电池的遥信点：蓄电池状态、电池故障、放电电压过低等;
整流器的遥信点：整流器故障、整流器均浮充状态、整流器模块故障、风扇故障、市电状态以及熔丝故障等;
直流配电屏的遥信点：输出电压过高、输出电压过低、熔丝断等;
空调设备的遥信点：空调工作状态、空调故障、失风告警、回风温度过高、压缩机高低压告警等
外围设备的遥信点：烟雾告警、无人职守的门开关和水浸告警等
2) 主要的遥测点
市电供电遥测点：变压器的温度、市电电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等;
油机发电机组遥测点：水温度、启动电池电压、油温、油压、输出电压、输出电流、功率因数、有功功率以及油箱油位等;
蓄电池的遥测点：蓄电池端电压、电池温度等;
整流器的遥测点：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等;
控制屏的遥测点：输入电压、输入电流等;
空调设备的遥测点：回风温度、回风湿度等;
外围设备的遥测点：机房温度、机房湿度等;
3) 主要的遥控点
油机发电机组的遥控点：遥控复位、遥控开机、遥控关机、遥控加载等;
整流器的遥控点：遥控复位、遥控开机、遥控关机以及均浮充转换;
空调机组的遥控点：遥控复位、遥控开机、遥控关机等
4) 主要的遥调点
空调机组的遥调点：温度设定点，湿度设定点等
整流器的遥调点：整流模块的输出电压、输出限流点、二次下电设定值等;
2 电源集中监控的功能
德州通信公司电源监控系统自1998年开始建设以来，在逐步完善监控系统自身性能的基础上，我们不断积累使用方面的经验，充分挖掘监控系统潜在的使用价值，使其发挥更大作用。从近四年的使用来看，我们认为集中监控系统的作用可归纳为以下几点：
1) 告警响应的实时性
通信局站无论距离远近，一旦发生告警都能在几秒钟之内传到监控中心，监控值班人员能确保在第一时间内发现问题以便及时处理，从而大大提高了电源空调设备安全可靠性，最大限度的减少了恶性突发事故的发生，尽可能的将故障消除在萌芽状态，增加了通信电源设备供电的安全可靠性，保障了通信安全生产。
2) 完善的告警处理功能
根据告警的性质、重要级别进行分类，与处理流程相结合，确保维护人员能从容完成各项处理工作;系统自动判别告警等级，完成相应处理工作，包括：告警窗、声、光提示，打印机输出，BB机呼叫，智能分析软件快速的故障定位;提供了由于重要告警被延时确认而触发的自动接管功能，保证系统所有重要告警都能被及时处理，并为值班人员的考评提供了客观依据。
3) 数据采集的连续性、真实性、可存储性：
监控系统能够对设备数据进行24小时连续记录，可以真实可靠地反映出设备的运行情况、负荷情况等，并能存储起来，这将为我们评价设备运行质量以及扩容、更新设备等提供第一手资料。例如某些局要进行设备增容，即可以从监控系统中调取相关数据，查询任何时段的交流、直流负荷的峰值、平均值、谷值，以作为施工设计的依据。
4) 障碍分析的有力工具
灵活的查询功能和强大的报表功能相配合，对设备运行的历史数据、实时数据进行整理分析，以不同角度向管理者提供丰富的设备运行信息，为设备的大修、更新、改造、选型等质量管理提供可靠的依据。通过对蓄电池、电源、油机等设备运行数据的详尽分析，实现对设备状态的诊断，加强对不良设备的维护，做到防患于未然。人员管理模块和门禁系统相配合，不仅保障了系统的安全性，而且针对移动维护的特点，对维护人员的日常工作提供了有效的管理、监督手段。
5) 设备维护的先进手段
监控系统的成功实施将彻底改变整个电源空调维护专业的维护模式，充分利用电源监控系统进行有目的集中式设备维护，在电源维护专业来说是质的飞跃。电源监控系统实施以后从根本上改变了过去那种技术落后的形象。通过监控系统我们才能真正掌握全局电源空调设备24小时的运行状况，这样我们才可以有的放矢的进行重点维护，真正做到设备的"预检预修"，而不必再象以往“救火队员”那样，设备出了问题才被动的去进行应急处理。比如在蓄电池维护方面，我们所使用的蓄电池基本都为大容量的密封式阀控电池，它的运行对均浮充电压和温度要求较高，有了监控系统我们可以随时查看电池电压和温度，通过对历史数据进行报表分析，避免了大量的现场测量工作。这样我们一方面减少了维护工作量，节省了人力物力;另一方面也提高了设备的维护质量，延长了设备的使用寿命。
6) 严谨的故障派单、回单闭环流程
在电源设备维护体系中，针对某通信局站的设备故障，由履行集中监控职责的中心局向负责此局站的运维人员发出故障派修单;运维人员在处完故障后，将派修单反馈给派发单位，通过这样的闭环管理，加强维护工作的职责界定和对维护工作的过程跟踪，从而提高维护工作水平，改进工作绩效。
3 德州通信公司电源集中监控的规模
德州通信分公司引用了爱默生公司(原华为电气公司)的PSMS电源集中监控系统。到目前为止，我们已经成功实施了三期电源集中监控工程，德城区所有的通信局站已经全部接入PSMS监控系统中，共计接入3个市话局，8个乡镇支局、42个模块局，主要的监控对象有通信电源系统和环境系统，通信电源系统包括高低压配电、发电机组、交流不间断电源UPS、高频开关电源、蓄电池组等，环境系统包括专用空调、重要机房的门禁、温度、烟雾、红外、水浸等。其中监控的高低压供电线路3路，电源设备63套、空调设备12套、发电机组12台、蓄电池组56组，UPS电源2套，等等。对通信电源空调设备实现了遥信、遥测、遥控、遥调“四遥”功能，能够实时的观测设备的运行状况，记录和处理相关数据，实时侦测设备的运行状态，发现故障及时通知维护人员处理，基本实现通信局站的少人或无人职守。截至目前该监控系统运行良好。
4 实施电源集中监控后的综合效益
1) 实施电源集中监控系统带来了巨大的安全效益
通过实施电源集中监控大大提高了通信电源设备的维护质量，最大限度的减少了恶性突发事故的发生，可尽最大可能的将故障消除在萌芽状态，从而，极大增加了供电的安全可靠性，保障了通信生产的顺利进行，由此也带来了巨大的的安全效益。举例如下：
2007年7月12日21:33时，监控中心值班人员发现26局三楼移动机房空调防水线告警，告警发生后，迅速通知移动维护人员，22:00时，维护人员反馈故障处理完毕，溢水原因是移动空调设备排水系统不畅所致。此次溢水故障处理及时，未造成损失。26局2楼为交换传输机房的传输设备，如果空调继续溢水，没有集中监控系统的实时侦测，后果将不堪设想。
2008年8月6日20时20分左右，时逢雷雨，二十里铺模块局的烟雾发生告警，同时华为开关电源停电告警，电源监控值班人员发现故障，迅速通知郊区维护班的维护人员前往现场处理，发现避雷器烧毁，华为开关电源的交流接触器跳闸，分析为雷击侵入交流系统所致，22时50分，维护人员处理完故障后返回。此次故障历时2.5小时，故障的迅速排除，有效防止了蓄电池过度放电从而造成局站阻断的潜在危险。
2008年11月8日8:00左右，我公司26局值班人员接到10010综合服务平台值班人员的电话得知，昨晚22:00左右由UPS供电的5台微机发生停电，中心人员迅速赶到现场察看，发现10010电力机房的两台UPS电源设备烧毁，设备直接损失达几十万元，其中原因是多方面的，但是客观原因是10010机房为后期建设的，建成后没有接入到电源监控系统中，假如及时将UPS电源设备接入集中监控系统，损失肯定不会如此巨大。
通过以上事例，我们不难看出，监控系统是维护人员的眼睛，电源维护的支柱，实施集中监控的直接安全效益是巨大的。
2) 实施电源集中监控系统带来了巨大的经济效益(下转第10413页)(上接第10405页)
通信电源集中监控技术在通信电源的应用，标志着通信电源的维护和管理从人工看守式的维护管理模式向计算机集中监控和管理模式转换。实施电源集中监控系统带来的经济效益主要体现在以下几个方面：
(1) 提高通信电源供电质量，使供电系统有更高的可靠性，提高通信公司的服务质量合竞争能力，由此也可带来直接的市场效益。
(2) 充分发挥计算机技术优势，使对电源设备的管理向自动化、智能化方向发展，减少日常繁杂的重复性劳动，从而使维护人员加强业务学习和提高业务素质成为可能。
(3) 提高维护效率和维护质量，延长了设备的使用寿命，减少了通信生产的成本投入，减少了无谓的维护支出，降低维护成本。
(4) 使电力机房的少人或无人值守真正变得切实可行，为我们公司减员增效打下了良好的基础。
我们可以算一笔帐，使一个1～3万门的市话局如果不实施监控，采取四班倒，至少需四个人。不算其他费用，仅工资奖金，一个电力班一年大约需要10万元左右的资金支出。我公司的电源集中监控中心设在网管中心，精简值班人员8人，节约费用超过10万元。再以支局、模块局的日常巡检为例，巡视一个局站，包括车辆和劳务工，每个局站平均按50元计算，每个月巡检5次，德城区共有53个局站，一年巡检费用高达16万元。而这仅仅是德城区的巡检费用，类推到全市，其数值将是非常可观的。
5 总述
随着企业改组的进行，维护人员相对减少，我公司的电源集中监控的建设仍需进一步加强。监控系统的管理也要在电源设备及环境维护的实际运作过程中，积极提高系统的适用性，开发各种新功能，并相应的建立一套完整的管理方式、严谨的工作程序、严格的规章制度，积极引用新设备、新技术，不断完善和加强电源监控系统，充分发挥监控系统的优势，使电源维护工作逐步实现现代化、科学化，从而使电源的维护工作再上一个新台阶。
参考文献
[1]陈振华.现代通信电源运行维护与集中监控实用全书[M].北京:北京科大电子出版社, 2004.
软开关型逆变弧焊电源研究现状 篇5
关键词：弧焊逆变电源,软开关,拓扑结构
0引言
弧焊逆变电源使用硬开关, 存在较大的开关损耗, 开关效率低, 易产生电磁干扰。解决上述问题的有效办法是采用软开关 (SS) 。该技术可以减小甚至完全消除开关损耗, 使开关频率增大, 减小电磁干扰。软开关技术的实质是增加电感LR、电容CR等构成谐振电路, 当变换器主开关换流时, 电感电容产生谐振, 使主开关上的电压电流变零, 从而为主开关提供零电压/零电流 (ZVS/ZCS) 的软开关条件。
1软开关技术的由来
开关器件工作频率越高, 其尺寸越小, 传统PWM变换器中的开关器件工作在硬开关状态, 硬开关工作的诸多缺陷阻碍了开关器件工作频率的提高:①开通和关断损耗大;②电路中存在感性元件, 当开关器件关断时, 感应出很高的尖峰电压, 易造成击穿电压;③开关器件在很高的电压下开通时, 存储在开关器件结电容中的能量将全部耗散在该器件内, 引起过热损坏;④二极管由导通变为截止时, 存在着反向恢复期, 此时, 二极管仍处于导通状态, 若立即开通与其串联的开关器件, 容易产生很大的冲击电流。改进上述不足的有效办法, 就是发展软开关技术。理想的软开通过程为:电压先下降到零后, 电流再缓慢上升到通态值, 此时开通损耗近似为零。另外, 因器件开通前电压已下降到零, 器件结电容上的电压亦为零。由此可见, 软开关技术较好地解决了硬开关的开关损耗、容性开通、感性关断、二极管反向恢复问题[1]。
2软开关技术的发展历程
自上世纪70年代以来, 软开关技术先后经历了串联或并联谐振技术 (20世纪70年代) 、准谐振或多谐振技术 (20世纪80年代中期) 、ZCS-PWM或ZVS-PWM技术 (20世纪80年代末期) 、移相全桥ZVS-PWM技术 (20世纪80年代末期) 、ZCT-PWM或ZVT-PWM 技术 (20世纪90年代初期) 、全桥移相ZVZCS-PWM技术 (20世纪90年代中期) 等发展阶段[2]。
目前, 软开关技术的进展主要在小功率开关电源领域, 对于中大功率电源, 特别是焊接电源, 由于工作环境恶劣, 器件容量及可靠性等方面的原因, 软开关技术应用还比较少。但从长远观点来看, 软开关技术应用到逆变焊接电源中是焊接电源的发展方向。目前已研制出产品, 如双IGBT管正激零电压转换-脉宽调制 (ZVT-PWM) 软开关焊接电源, 输出20 kW, 500 A, 开关频率40 kHz, 效率92%。该电源冲击电流小, 动态特性好, 负载不影响软开关特性。当开关管电流过零时, 使开关管关断;开关管电压过零时, 使开关管导通。从而使开关管关断和导通时损耗为零, 实现了开关电源高频化的设计, 提高了电源效率。这种开关方式为电源小型化、高效率创造了条件[3]。
3弧焊逆变电源软开关基本拓扑
自从上世纪80年代末美国威斯康星大学的Divan博士提出谐振直流环节逆变器后, 软开关在逆变电源中得到了长足的发展, 之后, 出现了各种软开关逆变器拓扑结构[4]。
根据谐振电路和辅助电路在逆变器主电路上的不同位置, 可将逆变电源的软开关电路分为谐振DC环节方式、谐振极方式、负载谐振方式等。
3.1 谐振DC环节方式
图1为串联谐振DC环节逆变器, 它在逆变器DC母线上设置LC并联谐振或串联谐振电路, 利用谐振使DC母线上产生零电压或零电流, 在此期间逆变器的开关器件进行切换, 实现零电压或零电流动作。该拓扑是谐振DC环节的基本结构, 但存在明显的缺点:母线上电压和电流的峰值是电源的2倍以上, 所以, 必须考虑器件的耐压;另外, 电压过零点与逆变器开关难以同步, 使逆变器输出产生大量的次谐波。针对以上缺点, 提出了改进型谐振DC环节逆变器 (IRDCLI) 、有源箝位谐振DC环节逆变器 (ACRLI) 等。
IRDCLI[5]是在DC母线上加上辅助开关器件和LC谐振电路。在逆变器开关模式切换之前启动该谐振电路, 当谐振过程使DC母线电压和电流为零时才开始软开关切换, 辅助器件的动作也是以软开关进行的, 谐振动作仅在逆变器开关模式要切换时发生。该方法的优点是谐振电路的开关器件和无源器件数目少、结构简单;缺点是根据逆变器开关模式的不同负载电流和电压波动大。
ACRLI[6]如图2所示, 它有两种不同的形式。图2 (a) 在DC母线上增加了用电容或高频变压器做成的电压箝位电路, 该方式通过控制电压、电流值适中, 实现ZVC的PWM调制。该方法简单, 但是谐振始终存在, LC电路的导通损耗太大。
图2 (b) 只显示直流侧的电路结构。其工作原理是:在LC谐振电路开始工作之前, 电容C1上预充电到一定电压值, 该电压值与直流供电电压之和即为谐振电压的箝位值Uq, 则电容C1上预充电压值为 (Uq-Uin) ;首先导通Q2, 当iL增大到预充电电流阀值时, 关断开关Q2, 这时LC电路开始谐振;当谐振电压达到箝位电压时, 二极管D1导通, 由于电容C1的存在, 谐振电压被限制在箝位电压;由于二极管D1的存在, 箝位开关Q1可在电感电流iL反向之前在零电压下自然导通;当电感电流iL反向后, 电容C1向电感放电, 当其放出的电荷等于之前所接收的电荷时, 关断Q1, 可实现零电压关断。
3.2 谐振极方式
谐振极方式包括准谐振模式逆变器 (QR2M I) 、辅助谐振变换极逆变器、辅助二极管变换极逆变器。与DC环节谐振型逆变器比较, 谐振极逆变器的优点是:①逆变器各相相互独立, 且不存在软开关操作与逆变器开关同步的问题, 可方便地采用常规的PWM调制策略进行输出电压控制;②不增加逆变器开关器件的电压应力。其缺点是:①大多数这类逆变器的开关器件的电流应力增加;②需要多组辅助谐振电路, 使用多个电感、电容, 造成逆变器体积、重量增加, 效率降低。
准谐振DC环节的改进电路为ZVS电路插在直流电压源和无缓冲电容三相逆变器之间。在逆变器需要开关切换时, ZCS电路使直流母线提供一个很短的零电压周期, 以达到ZCS动作的目的。该电路的优点是电路的结构简单, 系统的综合效率高。
图3 (a) 为辅助二极管谐振极逆变器一条桥臂的拓扑结构。电感L1在该拓扑中起到了两个作用:稳态时, 它作为储存能量的元件;而在开关过程中, 它作为谐振元件。图3 (a) 中的C3、C4与L1构成谐振电路, 续流二极管D3和箝位二极管D4分别与C1、C2并联连接, 这种拓扑结构的目的不仅是要形成使功率开关管及整流二极管零电压导通, 而且要通过合适的电路安排及适当的开关次序消除电路中的寄生成分影响。图3 (b) 为辅助谐振变换极逆变器, 它利用辅助开关器件上加缓冲电路, 抑制二极管反向恢复电流, 其缓冲电路用二极管和稳压管相串联, 利用该电路可抑制二极管关断时的过电压。
3.3 负载侧谐振
负载侧谐振式变换器是在三相负载支路上加串联LC谐振电路, 并与直流的中性点连接, 利用该串联LC谐振电路, 负载电流里加了谐振电流, 在电流瞬时过零时, 实现ZCS动作。其缺点是谐振电感和开关器件导通损耗大。
4软开关逆变电源实现的其他方法
近年来, 由于控制型软开关理论的提出, 开拓了逆变器软开关技术新的发展空间, 控制型软开关主要是在不增加主电路的元器件 (有时可以适当地增加电感、电容量来增强软开关的条件, 但是坚决不容许增加半导体器件) 的前提下, 通过合理设计控制电路来实现的。
Beherd等提出了一种新型的多用准谐振三相逆变器结构, 组成准谐振直流环节的组件包括4个开关元件、2个谐振电感和1个谐振电容。其中, 2个开关和谐振直流环节串联, 另外2个与之并联。这种拓扑结构采用空间矢量调节, 工作于软开关状态, 无源或有源三相低功率因数负载和高功率因数负载均适用。
Ogiwara等设计出一种新型的单端推挽式软开关高频逆变器, 该逆变器应用于高频感应加热装置。该模型是在传统电路的基础上加上谐振电路, 可实现软开关并能在对称的PWM辅助电路下大范围内连续调节输出功率, 其工作频率固定为20 kHz, 可实现定频变功率控制, 用在家用加热电器中具有很好的安全性和高效性。
5结论
软开关逆变器有许多明显的优势, 但还未成熟起来, 将来主要从以下几个方面发展:
(1) 在不增加开关器件的电压、电流应力的同时, 用比较简单的拓扑结构实现逆变器的软开关。
(2) 用比较优化的控制方式控制软开关工作。
(3) 设计合理的高频谐振电感和电容, 减少谐振电路中元件的数量, 简化谐振变换器的结构和采用合理的控制方法是以后软开关逆变器发展的方向。
参考文献
[1]杨德刚, 赵良炳.软开关技术回顾与展望[J].电力电子技术, 1998 (2) :2-3.
[2]王星云, 王平, 陈莲华.软开关技术发展现状的研究[J].装备制造技术, 2008 (10) :102-103.
[3]黄俊, 王兆安.电力电子技术[M].第4版.北京:机械工业出版社, 2004.
[4]郑连清, 王青峰, 朱军, 等.逆变器软开关技术的发展和现状[J].智能电器及计算机应用, 2007 (3) :21-24.
[5]Chun H H, Hui S Y R, Wang W H.An isolated ZVS/ZCSfly back converter using the leakage inductance of thecoupled inductor[J].IEEE Transaction on IndustrialElectronics, 1998, 45 (4) :679-682.
过压保护型可控硅整流电源 篇6
评价电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则,在电气技术指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,必须设计多种保护电路。比如防浪涌的软启动、防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。过压在交流测及直流侧都可能产生,如电网操作过压、直流侧电感负载电流突变时感应过电压、熔断器熔断引起过电压等都有可能导致整流电路的整流原件损坏或性能下降,所以要采取过电压保护措施。
电力系统的正常运行离不开稳定的电源,多数电路的直流电是由电网的交流电转换来的,通过变压器降压→整流→稳压而得到稳定的直流电。本文只介绍一种在整流部分采用的过压保护型电路。整流部分采用桥式可控硅整流。
1 电路原理
过压保护型桥式可控硅整流电源电路如图1所示。本文主要介绍电路接入220V交流工频交流电时的过压保护电路的工作原理。当然,一个完整的电源在整流后还应有稳压电路,在这里不再叙述稳压部分,只介绍桥式整流部分。
1.1 整流电路
该电路采用的是可控硅与整流二极管构成的整流桥,整流桥中,每一单臂由一只单向可控硅和一只整流二极管组成,两只单向可控硅SCR1、SCR2的栅极并联接在一起, 接到三极管BG2的输出端,BG2的输出端作为单向可控硅的触发信号。SCR1的阴、阳极两端并有一只20KΩ/2W电阻,以产生启动电流,在加电瞬间触发SCR1、SCR2导通。当输入电压处于交流电压正半周时,D1、SCR2导通 ;当输入电压处于交流电压正半周时,D2、SCR1导通,流过负载电流方向与正半周一致。因此,在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。通过电容C1滤波就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电。输出电压Uo=0.9U1,U1为交流电压的最大值。
1.2 过压保护电路
图中R2、R3组成分压 器,三极管BG1、BG2等组成简单的电压比较器,在整流输出端电压正常时,R3两端电压低于3V ;在整流输出端电压过高时,R3两端电压大于3V。齐纳二极管D3在R3两端电压降约为3.6V时击穿导通,致使BG1导通,从而将BG2的基极电位降至地电位,BG2截止,同时发光二极管LED熄灭,使维持可控硅导通的栅极触发电流消失或减小,造成BG2无输出。从而使担任电源整流的两只可控硅相应地截止,使输出端电压迅速降低,保护了输出之后的电路。
因此,在正常电压下BG1应该是截止的,LED是导通的,发光二极管亮表示整流电源工作正常,否则有过压故障。LED的正向压 降约为1.6V,使BG2导通,为SCR1、SCR2提供触发电流。
选择R2、R3的适当阻值,可使整流输出端电压限定在所要求的电压值以下。适当调整R6可使该电路工作在最佳状态。
上述介绍的过压保护电路是在220V交流工频电时的工作原理,对于在其它低电压下的工作情况,只要合理选择元器件并经反复调整即能达到要求。
2 制作要点
电路中的R1宜选用功率较大的电阻, 其阻值为20K/2W, 其它电阻 均为1/2W。两只单向可控硅SCR1、SCR2的规格、参数应尽可能一致,选用耐压400V 1A以上的可控硅,两个二极管的参数也要一致,选用耐压400V 1A以上的硅管,BG1、BG2选β≥100的管子。
3 结束语
本文介绍的可控硅整流电源过压保护电路经过反复实验,能起到可靠的高压保护作用。上述电路是在220V交流电下的工作原理,对于在其它低电压下,只要合理选择元器件并经反复调整即能达到要求。此保护电路较其它类保护电路简洁、使用方便、成本低、制作简单。
摘要：进线电源的电压过高造成的危害主要表现在整流器件因承受的电压及电流能力超出正常使用的范围而损坏,因此对输入电源的上限要有所限制,本文介绍一种结构简单、实用的由单向可控硅组成的过压保护型整流电源。