控制保护（通用12篇）
控制保护 篇1
0 引言
随着智能微机型电机保护的广泛应用和推广, 其这类产品不仅品种繁多, 而且产品质量也非常的可靠。针对我公司现使用的SEL-701型高压电机保护控制器, 它完全具备完整的感应电动机的保护功能, 并且还具有先进的监视、报告、测量和控制等功能。尤其它具有RS-485/232通讯接口, 在实现高压电机智能化的管理上, 更能充分体现出微机型保护的优越性[1,2]。某公司装置区共有14台高压电机, 原高压电机的保护控制器为IMM7990型, 虽该控制器比GL型机械保护控制器先进, 但随着301供电系统微机化管理的不断完善, 该控制器无标准的通讯接口规约t, 无法与301微机系统实现时时通讯, 且该控制器使用年限已久, 元件老化及绝缘故障频繁出现, 基于上述的原因, 为了进一步提高高压电机的可靠运行, 进一步完善301微机化管理的水平。我们逐年对高压电机的保护实施更新改造, 充分发挥了301总变微机化管理的优点, 应用效果十分显著。
1 原高压电机保护控制器存在的问题提出
原高压电机采用的保护控制器IMM7990, 具有的保护功能:不平衡、短路、接地保护、过载、堵转限制启动次数等保护功能项。
通过十几年运行情况来看, 无论是从使用寿命, 还是从继电器本身的保护功能来看, 存在诸多的问题:1) 该继电器为分离插入安装方式, 由于受我厂环境的影响, 继电器底座易吸附尿素粉尘, 造成继电器座绝缘下降, 经常出现供电系统直流控制、操作电源绝缘报警, 对变电所的安全运行构成一定的威胁;2) IMM7990继电器使用年限已久, 继电器内部元件老化严重, 且多次出现误报警。我公司的高压电机保护在未更换智能型控制器之前, 如560PM01A、300PM02A、300PM01B电机的IMM7990继电器已损坏;3) IMM7990继电器虽采用电子元件集成化控制, 但该控制器控制逻辑分析技术较落后。当出现故障报警时, 需通过故障显示代码及动作值进行综合分析、判断具体的故障类型, 对分析结果影响较大;4) IMM7990的通讯规约为非标准的, 无法与301微机系统建立通讯, 无法满足301供电系统的微机化管理。
鉴于上述原因, 我们利用大修逐步进行高压电机保护系统的整改, 目前已完成了8台高压电机保护控制器的更换改造工作。
2 SEL-701保护控制器的功能介绍
SEL-701电机保护控制器采用电子集成化控制技术, 通过逻辑运算实现智能化控制和管理。它不仅具备完整的感应电动机保护功能, 而且还具备很多强大的辅助功能。它可以在线跟踪电动机的负荷及使用情况, 通过事件报告和顺序事件记录器报告来减少故障后的分析时间。在测量方面它可以测量电机三相电流、系统电压、功率因数、频率等等参数, 能直观的掌握电机运行电流显示、电度计量、电机运行时间的统计、断路器跳合闸次数统计等。
由功能框图看出:SEL-701保护功能非常强大, 采用国际标准保护功能代码。继电器内部逻辑运算灵活多样、适应性强, 继电器输出的接点具有可编程功能, 应用极其方便。
3 SEL-701型电机保护控制器的应用
3.1 配置简介
我公司的14台高压电机经过近两年装置大修, 已逐步更换整改了8台高压电机的保护, 将原IMM7990多功能保护控制器更换为SEL-70l智能型, 该保护控制器安装在6KV高压电机开关柜上, 只需在原保护的安装位置处按SEL-701安装尺寸扩孔, 对开关柜整体外观不受任何影响, 各开关柜上新更换SEL-701通讯出口并接, 接入微机实现通讯监控。
3.2 SEL-701与微机通讯、监控的管理
SEL-70l控制器后面板的通讯接口 (C10、C11、C12、C13、C15) , 由一根4芯通讯电缆至原电度表屏内, 接入通讯接口转换器485/232, 经过通讯控制器和网络服务器, 与微机实现通讯管理。运行pestar2.0自动化监控软件, 运行“SSET.EXE”程序或在前台机项打开“设备登记系统配置”, 添加SEL701保护设备, 并在子站进行设备登记以及模拟量、开关量的设置, 运行“运行参数整定项“进行相关报警定义。通过微机进入FRONT.EXE程序界面, 查看高压电机运行实时值。
3.3 电流、电压采样及控制输出接点设置的实现
以公司530PM01A高压电机保护整改为例:SEL-701电流回路取样来自T1、T3 (150/5) 电流互感器, TI/T3电流CT安装在530PM01A高压电机6KV柜内, 在本次整改中电流元件仍采用原保护CT, 将CT二次对应接入SEL-701控制器对应端子, 接线方式采用两元件监测, 端子接线见图2。
在图2中:设置B (08, 09) 接点为90%Ue电压监测控制, B (14, 15) 接点为70%Ue电压监测控制, 以实现系统电压在70%Ue-90%Ue之间波动时, 530PMOIA甩负荷后禁止电机自启动, 对保护系统电压的稳定性起到了很好的控制作用。
530PMOIA控制再启动/卸载控制图修改后, 设置OUT3=70%Ue 30S;OUT2=90%Ue 3S, 其作用是当供电系统电压低于70%Ue超过30S后解除自启动功能;当系统电压瞬时晃电 (低于70%Ue 1S) , 恢复至90%Ue且稳定3S以上, 允许50PM01A实现自启动。
3.4用户程序配置
完成电流、电压回路采样后, 通过继电器面板或窜行通讯接口进行参数设置。该继电器完全满足原IMM7990多功能保护继电器的所有功能, 由OUT1输出接点实现故障保护跳闸, OUT2/OUT3实现高压电机在低电压情况下禁止自启动, 无论是从设备本身安全方面, 还是从稳定系统电压方面都起到了很好的保护作用。
4 结论
完成530PM01A/B/C/D高压电机保护的整改工作, 在次年又完成560PMOIA、300PM02A/B、1OOCM05高压电机的保护的整改。整改后投运至今, SEL-701保护控制器运行稳定、监控正常。在保证高压电机安全稳定运行的条件下, 为化肥装置的长、满、优运行提供了可靠的保证。在今后装置大修期间将逐步完成其它几台高压电机保护的改造, 并充分利用SEL-701的灵活多样的逻辑运算功能, 以达到实现简化6KV高压电机的控制回路的目的, 真真做到高压电机安全、稳定的运行。
摘要：本文以某公司301总变6kV高压电机控制保护系统改造为例, 介绍SEL-701智能型控制器在6kV电机保护中的成功应用。同时, 分析了智能型电机保护控制器的优势, 以及灵活可靠的控制方式。
关键词：高压电机,智能控制器,控制方式记
参考文献
[1]孔德星, 彭红, 匡森.高压异步电动机综合保护器的研究[J].焦作工学院学报:自然科学版, 2002, 21 (5) .
[2]梁丽慧.高压异步电动机综合保护系统的研究[J].电工技术杂志, 2000, 2.
控制保护 篇2
第一节环保控制目标及内容
一、环保控制目标
目标：在工程施工期间确保无任何不文明不环保的现象发生,且没有受到当地政府有关部门的任何投诉和通报批评。
二、环保控制监理工作内容
严格遵守国家、陕西省及当地有关环境保护的规定。遵循“以人为本”的原则，以最大限度地减少施工活动给周围群众造成的不利影响。建立健全的施工环境管理制度和管理体系，实现施工环境管理的体系，监理工程师应随时检查施工单位制定的环境保护措施的落实情况，应检查的主要内容有：
1、施工单位是否严格执行了“施工人员环保教育”；
2、是否按照环评报告书的要求合理布设施工营地位置；
3、路基施工中是否先铺过水涵管，再筑路基；
4、施工废水、渣土、生活污水、垃圾的处置是否合理；
5、是否按照环评要求尽量避免夜间施工，特别是车载泵等高噪声作业施工。对固定强噪声施工机械是否采取围挡柔性减噪网或其它减噪措施；
6、机械设备的各类废油料及润滑油是否全部分类回收并存储，揩擦油污的固体废弃物是否集中填埋；
7、建材堆场设置的环境合理性及运输建筑材料的车辆是否加盖蓬布以减少洒落。第二节、环境保护监理措施
一、自然及生态环境保护和水土保持措施
1、开工前详细规划施工便道、取弃土场和施工营地等的临时用地，用地计划报经监理工程师批准同意后，承包人方可向当地政府土地管理部门申请并办理租用手续。严禁随意开辟施工便道、取弃土场，严禁随意设临建工程。
2、严格划定施工范围和人员、车辆行走路线，对场地和人员活动范围进行界定，不得随意超出规定范围，并设置标语牌、界碑牌等标志，防止对施工生产、生活范围之外区域的植被造成破坏。
3、生活垃圾、生产垃圾应集中收集，定时清除运走。
4、完工后对场地进行清理，拆除临时建(构)筑物，掘除硬化地面，将弃碴、废物运走。
5、尽量利用既有便道进行路基填料的运输．减少土地的占用。如有新修便道，完工后对新修便道进行达标整理保留备作公路养护维修便道或掘除原填料。尽量租用当地已有的房屋或拼装活动板房作施工生产、生活用房。
二、水资源环境保护和水土保持措施
1、生活营地的生活污水，不得直接排入河流和渠道，须经沉淀或处理达标后方能排放。
2、油料、化学物品等不得堆放在民用水井附近，并应采取措施，防止雨水冲刷进入水体。
3、对生产机械经常进行检修，防止机械和施工用油的跑、冒、滴、漏对水质产生污染。施工或机械产生的废油、废水，采用隔油池或采用其他方法处理合格后才能排放。
三、道路施工大气环境、振动和噪音及粉尘的影响及防治
1、影响及防治
(1）在设备选型时选择低污染设备，并安装空气污染控制系统，减少对空气的污染。
(2）在运输水泥、石灰、粉煤灰等粉状材料和沥青混合料时，进行严密的遮盖。(3）利用水车，对施工现场和临时便道进行撒水湿润，防止尘土飞扬，减少空气中的固体颗粒。
(4）对汽油等易挥发品的存放要密闭，并尽量缩短开启时间。
(5）生产和施工现场应加强对噪音的防治，尽量减少夜间作业，缩短夜间大型和重型筑路机械施工作业时间，减少机械的振动和噪音对居民的干扰。
除了打桩作业外，其他施工阶段的一般施工噪声的达标距离，在昼间约需60m，而在夜间则需200m，甚至更远。因此，在施工期间，这些施工机械产生的噪声对道路两侧一定范围内的居民会产生一定的影响，有的甚至影响居民的正常生活。
2．防治措施
(1)选用低噪声低振动的施工工艺。
(2)加强施工机械和运输车辆的保养、维修。
(3)环境敏感点附近施工防治措施。
四、固体废弃物
1、施工营地和施工现场的生活垃圾，应集中堆放，定时清运。
2、施工中的废弃物，经当地环境保护部门同意后，运到指定的场地进行处理。
3、报废材料或施工中返工的挖除材料应立即运出施工现场，各种包装袋及时清理处理，以免造成白色污染。
4、加强材料运输车辆的管理，严禁超载、高速行驶，从而保证不会沿线撤漏须迅速清除。
五、驻地环境保护和水土保持
1、驻地环境由各合同段（包括施工合同、监理合同）的环保小组具体负责管理和维护建设。生活及办公区四周设置防污排水沟，排水沟直接与污水处理池连接，避免生活区域内的水流直接排放到地面和河流、湖泊，造成环境污染。
2、注意生活垃圾的处理，垃圾集中堆放，定期送到当地指定的地方进行处理。
3、生活废水排入污水池，进行处理后才能排放。污水池应注意污水不渗漏，以免造成对地下水的污染，并应进行加盖，有除臭设施，以免造成周围环境空气的污染。
六、污水处理设施环保监理要点
1、常见的公路工程污水处理工艺；
2、施工准备期设计图纸交底；
3、施工期监理要点：（1）、污水管路铺设检查
雨污分流；污水管线设置、走向合理规范；（2）、设备的安装检查
风机、油水分离器、水泵、填料等；（3）、排污口
只能设置一个排污口，且排污口设置要规范。第三节、工程环境保护监理要点
一、生活服务区
对生活服务区环境影响的主要措施：
1、生活服务区污水和洗车污水，不得排入《地面水环境质量标准》中所规定的I、II类水域。排入其它水域时，必须符合相应的水质标准，不符合时要进行水质处理，如油污水应进行隔油处理。机械和车辆最好由附近专门清洗点或修理点进行清洗和维修；
2、根据《公路建设项目环境影响评价规范》3.4.6的污水排放评价，当取样测试有害成分含量值高于排放标准时，必须进行污水处理；
3、生活垃圾堆放点应选择30m范围内无生活用水的废弃沟凹或废弃干塘。堆放点应无直通沟道与邻地相通。不得向垃圾点内排放生活污水。如施工人员集中，生活垃圾需增加处理设施和加强管理，人员较多时可增设垃圾筒；
4、施工单位生活服务区向周围生活环境排放噪声应当符合国家规定的环境噪声施工场界排放标准（GB12523-90）。生活服务区在整个施工期都存在，因此在不同阶段执行相应的标准。服务区对环境影响最大的噪声源是备用的柴油发电机，应放置在室内，加强门窗隔声，并在进风口、出风口安装消声器。生活服务区应离开居民点200m以远；
5、施工人员如自建宿舍，应配套建设简易厕所，简易厕所尽量建成有冲洗水和粪便回收装置的流动厕所；
6、厨房应设置排风系统。
二、临时施工道路
临时施工道路的周围环境的潜在影响主要是对土地利用的影响和水地流失及扬尘等污染，例如临时施工道路的开辟和修筑。
主要防治措施有：
1、严格规划临时施工道路的路线走向，尽量利用现有道路，若无现成道路可利用，则应严格控制施工道路修筑边界。
2、根据《公路建设项目环境影响评价规范》3.2.5的水土侵蚀量评价，结合临时道路在运行期对地表植被的破坏程度以及对沿线水土流失的影响；
3、施工单位向周围生活环境排放废气、尘土，应当符合国家规定的环境空气质量标准（GB3095-96）；
4、施工便道应保持平整，设立施工道路养护、维修专职人员，即时洒水清洁保持运行状态良好，减少扬尘污染；
5、施工单位向周围生活环境排放噪声应当符合国家规定的环境噪声施工场界排
放标准（GB12523-90）。该阶段施工场界噪声的限值为昼间75dB，夜间55dB。夜间在居民区居民区附近禁止施工便道的作业，必要时应报当地环保部门批准，并公告居民，才能夜间作业。
三、临时材料堆放场
1、对临时借地范围要有明确的边界，以便控制对临时借地外围土地的不合理占用。若对农、林等生产用地的占用无法避免，则在施工结束后，必须恢复原有的土地利用功能；
2、材料仓库和临时材料堆放场应防止物料散漏污染。仓库四周应有疏水沟系，防止雨水浸湿，水流引起物料流失；
3、油料、化学物品等不堆放在民用水井及河流湖泊附近，并采取措施，防止雨水冲刷进入水体；
四、排水工程
1、建设施工过程中，应当采取措施，控制扬尘、噪声、振动、废水、固体废弃物等污染，防止或者减轻施工对水源、自然环境的破坏；
2、将弃土、弃渣于指定地点堆放，并采取防护措施，避免其流入水体；
3、施工单位向周围生活环境排放噪声应当符合国家规定的环境噪声施工场界排放标准（GB12523-90）。该阶段施工场界噪声限值为昼间70dB，夜间55dB；
控制高血压 保护心脑肾 篇3
高血压不仅是一个独立的疾病，而且是引起冠心病、卒中、肾功能衰竭等疾病的主要危险因素。国外研究显示，高血压患者如果不接受任何治疗，3~5年就会出现不同程度的心、脑、肾的损害。我国现有700万卒中患者，其中75%不同程度地丧失劳动能力，40%重度致残，还不包括同时存在的冠心病和肾功能衰竭引起的伤残。这些疾病不仅严重影响患者的生活质量，而且带来沉重的家庭和社会负担，由此引起的医疗费用更是惊人。如按照每例心肌梗死患者住院期间的平均住院费费1.5～2.0万元、出院后的治疗用药和检查费每月500～1000元计算，我国每年约200万新发卒中和75万冠心病患者所消耗的医疗费用，对家庭和社会财富是一种巨大的消耗。实际上还远远不止这些，对这些患者冠状动脉狭窄、脑血管狭窄的手术治疗（包括冠状动脉内扩张和支架、颈动脉扩张和支架、冠状动脉搭桥手术），治疗费用极其昂贵，患者所经受的痛苦以及家庭和社会的负担是可想而知的。
因此，保护心、脑、肾，防治心力衰竭、肾衰竭和卒中已成为高血压治疗的重要目标。
在高血压致病因素中，血管紧张素Ⅱ可称为罪魁祸首，它不仅具有强烈的收缩血管作用，使血压升高，而且促进高血压对心、脑、肾等重要脏器的损害。如果我们能使体内的血管紧张素Ⅱ减少或是不让其发挥作用，那么就可以达到降压和保护心、脑、肾的目的。针对这些想法，科学家开发研制出了血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）类药物。这类药物主要作用于维持血压水平的肾素－血管紧张素系统，通过抑制该系统中的血管紧张素转换酶，从而减少血管紧张素Ⅱ的生成，不仅可以使血压下降，而且对心、脑、肾具有重要的保护作用。
肾素－血管紧张素系统广泛存在于人体内，其中约15%存在于血液循环中，85%存在于组织中，如：血管壁、心脏、中枢神经系统、肾脏等。在高血压患者体内，肾素－血管紧张素系统过度激活，血液循环中过多的血管紧张素Ⅱ直接引起血管收缩，血管壁损伤使血压升高；组织中过多的血管紧张素Ⅱ更是会对组织器官产生长期的损伤，导致器官发生结构的改变。以上如不予及时纠正，长期损害积累，器官将失去原有的功能，危及生命。ACEI对血液和组织中血管紧张素Ⅱ的合成均有抑制作用，也就阻断了血管紧张素Ⅱ过度产生对心脑血管系统的不利作用。同时ACEI还可以促进前列腺素（有扩血管作用）和一氧化氮（有血管保护作用）的产生，最终使血压降低，并可以使血管紧张素Ⅱ引起的心、脑、肾等靶器官损害得到抑制和逆转。
微电网控制和保护探讨 篇4
当前全球电网的研究和发展方向是以高科技的控制技术来保证电网系统稳定可靠地运行，减少电网崩溃几率，保证工业和民用事业的稳步发展。人们对于分布式微电网的研究投入了大量的人力和财力，使得分布式发电和供能系统得到快速发展。分布式电源采用分区的灵活供电方式，通过合理的规划设计，在突发性事件发生导致大电网崩溃瓦解的情况下，可以快速启动保证对配电网内重要负荷的供电，并为大电网快速恢复供电提供条件。
1 微电网研究背景：
大规模电网特别是火力发电已经成为我国主要的支柱电力来源，电力系统的弊端也日益显现：成本高、污染严重、效率低、耗能大、安全隐患严重、运行难度大等。
进入21世纪以来，随着不可再生资源的不断开采和消耗，合理开发利用绿色能源已经成为当今一个重要课题，开发利用清洁高效的可再生能源是当今主要的技术课题。
我国电网建设将进入电力资源尤其是可再生能源在更大范围内优化配置的新阶段，其标志是将分布式发电、储能和负荷组合在一起构成微电网，进而再将其与输配电网集成，形成一种全新的电网结构体系。
2 研究现状：
欧美日对可再生能源的重视程度高于其他国家，但是各自对于微电网的研究方向却有区别：美国对微电网的研究趋向于提高微电网的电能质量和供电可靠性;日本在微电网方面的研究更强调控制与电储能;欧洲微电网的研究更多关注于多个微电网的互联问题。
3 微电网的架构：
智能微电网将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。它们接在用户侧，具有低成本、低电压、低污染等特点。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。它还具有双重角色：对于公用电力企业，微电网可视为电力系统可控的“细胞”，“细胞”可以被控制为一个简单的可调度负荷，可以在数秒内做出反应以满足传输系统的需要;对于用户，微电网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求。
4 微电网保护：
4.1 微电网系统级保护：
微电网基于电力电子设备的短路电流被限制在2倍额定电流以内，传统的过电流保护技术已经不再适用于微电网。微电网有并网运行和孤网运行两种模式，微电网必须能够及时准确的辨识主电网的各种故障，并据此做出正确的响应以确定微电网的运行方式。电网典型保护设计方案通常是主馈线采用电流速断保护和过流保护组成的两段式保护，电流速断按照线路末端故障灵敏度的方法整定，过流保护按照保护线路全长加时限整定。
电网结构对继电保护提出了一些特殊的要求，必须考虑的因素主要有以下几点： (1) 配电网一般是放射形的，由于有了微电源，保护装置上流经的电流就可能有单向变为双向; (2) 一旦微电网孤岛运行，短路容量会有大的变化，影响了原有的某些继电保护装置的正常运行; (3) 改变了原有的单个分布式发电接入电网的方式，构成微电网的初衷之一是尽可能地维持一些重要负荷在电网故障时能正常运行而不使其供电中断，这些必须采用一些快速动作的开关，以代替原有的相对动作较慢的开关。
4.2 微电网单元级保护：
当公共电网发生故障或电能质量下降，如过电压，电压偏低等，对于敏感负荷，需要微点网快速断开与公共电网的连接，微电网进入孤网运行模式。微电网单元及保护主要是应对微电网内部发生的各种故障所配置的保护。
微电网单元级保护必需考虑两个方面：能够处理微电网并网运行的各种内部故障;外部电网故障使微电网PCC处解列进入孤网运行时，必须保证微电网能平滑过渡到新稳态运行，保证健全部分安全稳定运行。
5 结束语
微电网涉及广度包含了电力系统的各个领域，被认为是未来电力系统发展的最新动向。智能微电网产生的效益能够满足电力负荷高速增长的需求，保证电力供应的安全性和可靠性，提高电力供应的经济性及节能特性，是发展可再生能源，改变电源结构，防止能源危机，满足环境保护要求的最佳方案。
参考文献
[1]张宗包, 袁荣湘, 赵树华, 陈建锋, 彭炽刚, 方永康, 黄凯荣微电网继电保护方法探讨武汉大学电气工程学院
钢筋保护层控制施工方案 篇5
钢筋保护层必须符合设计要求，保护层宜采用定型塑料卡具，保证砼在允许偏差范围内，使之符合设计要求和规范规定。具体执行下列可靠措施以保证钢筋的位置：
一、钢筋制作：
必须严格按照GB50300-2001和GB50204-2002的验收统一标准和质量验收规范施工，做到钢筋调直、钢筋切断、钢筋弯钩、箍筋、钢筋连接、钢筋的下料长度、钢筋加工的允许偏差都要符合规范要求。各钢筋检验批符合验收统一标准达到合格，这是保证钢筋位置的首要条件。
二、钢筋安装：
1、构造柱：要使构造柱的钢筋切断位置准确，在砌马牙槎时，应沿墙高每500mm设置二根φ6mm水平拉结钢筋，与构造柱钢筋绑扎连接；砌完砖墙后，应对构造柱钢筋进行整修，以确保钢筋位置及间距正确，然后即可支模浇筑。
2、圈梁：圈梁钢筋绑扎完后应加垫水泥执块＠1000mm左右，以控制保护层厚度。
3、为避免钢筋骨架外尺寸不准，绑扎时宜将多根钢筋端部对齐，防止绑扎时，某号钢筋偏离规定位置及骨架扭曲变形。
4、基础钢筋绑扎：基础四周两根钢筋交叉点应每点绑扎，中间部分每隔一根，呈梅花绑扎牢，双向主筋的钢筋网，则需将全部钢筋相交点扎牢。绑扎时应注意相邻绑扎点的铁丝要成“八”字形（或左右扣绑扎），以免网片歪斜变形。基础配有双层钢筋网时，应在上层钢筋下面设置钢筋撑脚式混凝土撑脚，以保证上下层钢筋间距和位置的正确。现浇基础柱与基础连接用的插筋缩小一个柱筋直径，以便连接后保证柱筋位置正确。
5、柱子钢筋绑扎：下柱柱的主筋露出楼面部分，宜用工具或柱箍将其收进一个柱筋直径，以便和上层柱钢筋搭接后能保证上层柱的钢筋位置。柱筋控制保护层可用水泥砂浆垫块（或塑料卡）绑在柱立筋外皮上，间距一般为＠1000mm，钢筋保护层控制施工方案
以确保主筋保护层厚度的正确。
6、墙钢筋绑扎：墙钢筋应逐点绑扎，于四周对称进行，避免墙钢筋向一个方向歪斜，水平的绑扎接头要错开，在钢筋外皮绑扎垫块或塑料卡，以控制保护层厚度。当墙配有双排钢筋时，在双排钢筋之间应绑＠8～10mm拉筋或撑铁，其中纵横间距不大于600mm，以保证两排钢筋间距正确。墙模板合模后应对伸出的钢筋进行一次整修，宜在搭接处绑一道临时定位横筋，浇筑砼时应有人随时抽查和修整，以保证竖筋位置正确。
7、梁钢筋绑扎：弯起钢筋与负弯矩钢筋位置要正确，主梁与次梁的上部纵向钢筋相遇处，因一般钢筋直径通常比较大，梁顶面钢筋保护层不易控制，故可将梁的上部纵向筋下压20～30mm，但不能超过30mm。梁底水泥垫块间距＠600～800mm。梁侧壁用带铁丝的水泥垫块或塑料卡绑在梁筋外皮上，间距＠1000mm。
8、板钢筋绑扎：面层钢筋之间须设钢筋支架，以保证上层钢筋的位置正确。对板的负弯矩筋，每个扣均要绑扎，并在主筋下垫砂浆垫块，以防止被踩下。特别对雨蓬，挑沿，阳台等悬臂板，要严格控制负筋的位置，在砼浇筑前进行检查、整修保持不变形。着重在混凝土浇筑中设专人看管并负责整修钢筋。
9、楼梯钢筋绑扎：底板钢筋绑扎完，待踏步模板支好后，再绑扎踏步钢筋，并垫好砂浆块。
钢筋保护层通常采用制水泥垫块垫在钢筋与模板之间，可以控制保护层的厚度。预制水泥垫块必须用1：2水泥砂浆制作，厚度为板15mm，梁25mm，柱25mm，而且垫块必须有足够的强度方可使用，确保保护层的厚度。垫块应布置梅花形，其相互间距不大于1m，上下双层钢筋之间的尺寸，可绑扎短钢筋或设置撑脚来控制。
三、模板安装：
必须严格按照GB50300-2001和GB50204-2002的验收统一标准的质量验收规范，做到模板用料、模板及支架的承载力、稳定性、刚度的设计及施工方案符合施工规范、模板各检验批必须符合验收统一标准，达到合格。模板安装尺寸达到要求，才能保证钢筋混凝土构件的尺寸符合施工图的要求。如构件尺寸超标，钢筋保护层控制施工方案 钢筋骨架尺寸不准，保护层厚度也不能满足要求。
四、混凝土浇捣：
浇筑砼时应注意钢筋的位置，随时检查模板是否位移，螺栓拉线是否松动、脱落，是否胀模、漏浆，浇筑砼时应有专人值班，跟踪检查，发现问题及时纠正。浇筑砼应注意振捣密实，防止振动使钢筋位移。浇筑悬臂板时，应注意不使上部负弯矩筋下移，当铺完底层混凝土后，应随时将钢筋提到设计位置，再继续浇筑。根据混凝土浇筑方案，在板面上搭设马道和浇筑平台，防止施工人员站在负弯矩筋上，破坏了钢筋的正确位置。操作人员也不得直接站在模板或支撑上，以免踩塌，使钢筋发生位移。采用手推车运送砼时，倾倒砼时不要用力过猛，避免重压和碰撞，造成钢筋位移或歪斜。在整个砼浇筑中，各工种都要设专人加强对钢筋、模板、螺栓、预埋件的看管、修复，防止走动。
浇筑砼时，对于板筋特别是负筋的保护层，严禁劳动车和人在上面行走，同时派专人监护，对于在施工中造成有负筋位置发生变化，必须在浇筑砼前修复好，确保钢筋保护层厚度。加大检查力度，在浇筑砼前，检查保护层是否符合要求；在浇筑砼时，要进行旁查，发现问题及时纠正。
钢筋保护层的检测按下列方案进行：在基础工程验收，结构工程分层段验收及主体工程的验收时，由项目部提出检测申请，填写申请表，在监理单位的见证下由县建筑材料试验室现场检测，并出具检测报告。项目部根据检测报告的内容进行需要整改或不整改的决定。
我国配电网保护与控制技术研究 篇6
关键词：配电网保护；控制技术；馈线自动化；自动化设备；集中监控
中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）15-0102-03
在我国社会主义经济快速发展的今天，我国配电系统在运作的过程当中损耗大，技术运用水平较低，出现故障后恢复慢等缺点严重影响了供电企业的服务质量，远远不能适应我国快速发展经济的需要，加上传统的供电系统保护技术相对落后，因此提高供电系统的可靠性对于逐步完善的供电系统，提高供电管理水平具有重要的现实意义。
1 我国配电网保护的现状及存在的问题
考虑到我国自身经济和技术水平方面的原因，在我国配电系统管理中供电线路保护主要是采用速断保护和过流保护这两种方式，变压器的保护主要采取熔断器为主的保护方式。速断保护范围是线路全长，可以采取瞬时速断的动作切除故障发生；而过流保护方式作为电线线路的后备保护方式，在时间上延长0.5～1s的动作时间。据相关统计，在我国的电网故障中80%～90%的供电故障为短时间故障，一般是采用重合闸设置来达到快速恢复暂时性的故障，从而提高供电系统的可靠性。这种传统保护方式存在以下问题：（1）一般通过电流保护方式来实现配电网系统保护的前提条件就是将整条电线视为一个整体单元。当这一整条电线发生故障的时候就必须将整条线路的供电切掉，并没有考虑到在没有发生故障地区的恢复供电。如果这样就很难提高供电系统的可靠性。（2）在断电方式上，依靠时间差距来实现供电保护的选择性，这样会导致线路故障的停电的时间太长而影响供电设备的寿命和总体上的恢复时间。主要表现电阻接地控制系统的接地保护与上下级保护不配合。（3）在传统方式上，供电系统中保护级别数目太多，在整体上难以很好的配合。如浙江某市的10kV电网保护系统如图1所示。从图1中可以看出，从发电站的变压器开始经过二级配电站到用户为止，在这个过程中实际是五级保护。这五级保护只允许2秒时间内达到配合，这样每级分配的时间是0.4秒，而由于变压器定时限保护与变电站出线反时限保护间有较大的误差，所以采用配合的级别差距为0.8 秒，而变电站的出线与第一级配电站反时限保护保证配合，也需要0.8秒的时间，这样剩下的时间只有0.4秒给后面的三级保护，显然是不够的。（4）供电线路太长时，很难保证线路末端发生故障时保护灵敏度。（5）一般线路过电流保护方式与熔断器保护方式在日常运行中难以配合。
2 配电保护新型控制技术研究
2.1 配电保护发展情况
随着科学技术的进步一种发展新型的配电网保护方式应运而生，那就是馈线自动化保护方式。其中配电系统的自动化含义就是利用现代高科技的电子技术、计算机技术、通信技术及网络技术，将配电网在运行中的在线数据资料和离线数据资料、配电网数据资料和用户数据资料、电网结构信息和地理图形信息进行信息分类、晒算、分析、管理，从而构成一个完整的供电自动化管理系统，实现配电网管理及其供电设备良好运行状态及事故形态下的监测流程、保护流程、控制流程、用电和配电流程管理的规范化。在配电自动化管理中重点就是馈线自动化保护，因此在供电行业内配电自动化保护也可以称为馈线自动化保护。馈线自动化得以广泛运用的原因之一就是在一定程度上可以提高供电系统的可靠性，即当配电网在运行当中发生故障或设备异常运行时，能够迅速查出相关故障区域，通过分析快速分离故障区域，及时恢复对没有发生故障区域相关用户的供电，进而全面缩短停电时间，缩小停电区域的面积。
2.2 馈线自动化系统的研究
2.2.1 自动化开关设备的馈线自动化保护
这种保护方式是基于电网在自动化运行中的开关设备相互影响的馈线自动化保护阶段。主要运用的设备是供电重合器和线路分段器，其中配合方式有供电重合器和线路分段器、供电重合器和熔断器设备、重合器与重合器等等。这种自动化开关设备的馈线自动化保护运行模式不必建设相关通信系统和计算机运行系统，通过供电系统中的自动化开关互相作用和调节，来实现供电故障区域分离和健全管理区域设备恢复供电系统；自动化开关设备的馈线自动化保护，它具有组织构成简单，运行建设费用低廉的优点，在提高供电系统的可靠性方面起到一定的促进作用。因此这种方式可以有效地解决电阻接地控制系统的接地保护与上下级保护不配合的问题。
2.2.2 集中监控的馈线自动化
这种保护方式主要是用于通信网络设备、馈线终端单元设备和后台计算机网络系统的馈线自动化保护阶段。当线路发生故障时馈线终端单元设备向控制站发出故障发生前和故障发生过程当中的信息，控制站根据馈线终端单元设备收集的信息和配电系统拓扑结构，经过指定计算机系统的数据分析从而确定相关线路故障的位置，从而找出最优故障解决方案，最后发出相关命令遥控到特定的开关动作，来实施线路故障分离和恢复没有发生故障地段的供电。这一阶段的馈线保护功能主要由以下三个有机部分组成：（1）通过供电电流保护方式切除故障；（2）集中式的供电系统主站或相关分站遥控馈线终端单元设备，实现线路故障隔离；（3）集中式供电系统主站或相关分站遥控馈线终端单元设备，实现没有停电的故障地段的恢复供电。集中监控的馈线自动化保护模式主要是通过通信技术的馈线自动化保护方案以集中信息控制为重点，综合了电流保护系统、馈线终端单元设备遥控及重合闸设备的多种保护方式，能够快速处理故障，通过几秒时间或者在几十秒的时间内实现供电线路故障的隔离，在几十秒到几分钟的短暂时间内实现恢复供电。集中监控的馈线自动化保护系统是目前馈线自动化保护的主流发展方向，它的另外一个作用就是可以在供电系统的基础上扩展而形成集配电网数据采集分析和监控系统管理、配电地理信息处理系统、需求信息管理系统、调度员管理仿真调度、故障信息呼叫服务管理系统和工作票信息管理等一系列的配电综合管理自动化保护系统。集中监控的馈线自动化保护方式的主要优点具体体现在：（1）具有智能化处理功能和高速的信息化功能，在供电故障发生的时候能够快速自动判定故障并进行分离，并根据相关信息，判断采取最安全和最可行的方案恢复对没有发生故障的地区供电；（2）正常电网运行的时候，可以监控配电网系统运行，优化电网运行方式，实现配电系统的安全经济运行，并且还能够通过远方修改系统和召唤系统的功能快速的修改相关数据信息，可根据现实情况的变化对适应配电网运行方式进行随机改变。
3 分布式发电对配电网保护的影响
随着人们对供电系统的要求越来越高，除了要求提高供电系统的可靠性外，实现供电节能和良好的环境保护也是对供电管理的一项高的要求，这样一来必须探索新的电网保护模式，分布式供电系统正好符合这一要求，它将对传统的供电系统的管理进行改革。在技术层次上分布式发电的引入，使得传统供电系统的运行和管理方式变得非常的复杂，分布式发电对供电系统的影响及其相关协调方案的研究是分布式供电技术的重点研究内容之一。具体到供电系统保护方面，分布式供电的引入特别是在将大量技术因素渗透到供电系统的趋势下，必然会改变传统供电系统的辐射形结构，使得供电系统的运行方式发生根本性的改变，但是分布式发电技术并不是非常完善的，意大利在供电技术的改革中曾经出现了供电系统的闭环运行案例，问题的出现给配电网的保护技术的运用带来新的挑战。所以，研究面向分布式发电的供电系统的保护新技术对于保证供电系统引入分布式发电以后的安全运行具有非常重要的现实意义。
4 结语
随着科学技术的发展和人们对生活水平的提高，人们对配电网系统的要求也越来越高。这就要求我们在配电网的保护与技术研究工作中，除了在传统的应用技术技术上进行升级改良外，还要借鉴国际先进管理经验，将馈线自动化保护技术运用好，并根据我国实际情况开发分布式发电系统，不断提高我国配电网保护水平。
参考文献
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论保护层厚度的控制 篇7
1 混凝土保护层厚度控制
在施工中严格控制保护层的厚度, 根据其在构件中的位置分为以下四个环节:
1) 梁板式构件底部保护层厚度的控制。此类保护层的控制较为简单, 钢筋与底模之间的距离就是构件成型后的混凝土保护层厚度。底模板下有竖直支撑, 要求其既无沉降, 又无侧移。而钢筋 (架或网) 在重力作用下贴近底模板。需要在钢筋 (架或网) 与底模之间垫支垫块或支架进行隔离, 隔离距离便是梁板式构件底部的保护层厚度。要求垫块或支架高度一致, 保证在振捣混凝土后, 仍然布置均匀, 即不变形与不侧移。
2) 墩柱、墙、侧面保护层厚度的控制。此类保护层的特点是控易, 制难。即对保护层的厚度很好掌握, 通常用卡撑式定位件即可将钢筋网与模板相间隔。但钢筋 (网) 与模板间很难平行, 做到保护层厚度规整, 为解决这种难题, 在墙筋的安装施工中, 应采用梯子筋来控制钢筋 (网) 与立面模板于平行位置。梯子主筋比钢筋网主筋大一号。梯子筋间的间隔, 根据情况0.8 m~1.2 m一个, 以钢筋网浇筑振捣中不走位为原则。梯子筋的横撑控制墙厚板保护层厚度, 设置数量不少于2个, 以墙高方向的模板的立体刚度不走形为原则。
3) 梁板式构件上层混凝土保护层厚度的控制。此类保护层的控制一直是施工中的难点。a.上层筋距底模板距离远, 依托下层模板的难度大。b.除底模之外, 上层筋难以寻得固定之处。c.由于重力作用, 上层筋易下坠, 弯曲, 尤其是大部分上层筋较下层筋较细较软 (悬臂梁板除外) 。d.上层筋频繁受到人员踩踏, 施工设备碾压。
控制措施:a.从底模向上增加支撑, 一般0.6 m范围相间隔。效果良好。但此措施易水平侧移。b.以底模向上, 利用钢筋间空隙搭设满屋架, 用以吊挂上层钢筋 (网) , 此有三利:第一, 能严格控制上层保护层的厚度;第二, 能牢固控制上层钢筋 (网) 的三维位置;第三, 满堂架给施工人员, 施工设备提供了行走和作业的平台。但此措施施工时间长, 施工成本大, 需要在浇筑过程, 拆除满屋架时, 各工种配合默契。
在我部承建的开发区恒大花园A-1, A-3幢的楼房施工中就采用了满堂架对上层钢筋网进行定位的施工方案。
这两幢建筑顺山势而建。沿长轴方向, 或巨砾地基或夯填地基, 巨砾最宽处为8 m, 夯填最宽处为5 m。沿短轴方向, 一端靠于山体, 一端临空。设计图纸采用筏板基础, 筏板高1.2 m, 上下两层钢筋网, 针对基础而言, 承受正弯矩和负弯矩都有不确定性。因此对上下两层网的定位准确, 严格控制好保护层厚度, 上下两层钢筋是同等重要的。另起一段沿长轴方向, 每隔1.5 m倍数的点上焊制一个小槽, 钢管的架设高度距筏板的上平面设计标高为0.250 m (此高度过低时不利于抹面收水操作;过高时影响浇筑平台) 。绑扎钢筋后, 在每根钢管的小槽位置用8号铅丝将上层钢筋网固定。这样上层钢筋网的位置就准确到设计的预期位置。
应该解决的问题:a.钢筋的挠度:采取了如下措施, 沿长轴方向, 将悬挂钢筋网的钢管拉结两道架子管, 分别在钢管两端1/3的位置。只需在两道架子管的下方支撑并控制其高度即可。b.浇筑过程中, 顺利撤掉支撑, 并保持钢筋网位置不改变。
措施一, 架子管的支撑选用木质且两段, 下端为固定段, 上端为活动段, 活动段上平下斜, 用钉子钉于下段顶端, 但不可钉牢, 可转动。撤除该支撑时, 只需轻敲活动段, 使其转动, 便可撤掉支撑。不会对相邻支撑扰动。
措施二, 在浇筑前, 对钢筋网位置进行测量, 然后选用相应长度的支撑, 支撑长度的精确度由活动段调节, 必须做到支撑点和支撑柱一一对应并确保支撑受力相对均匀。
措施三, 为杜绝对钢筋网的践踏和踩压, 搭设施工平台, 施工平台采用1.5 m长×1 m宽×1.6 m高的木质 (灵便搬动) 平台, 用这些平台搭设两条通道 (也可搭设两条以上) , 同时浇筑。我部在确立施工整套方案前, 就有关问题, 同甲方, 设计方, 监理方, , 多多次论证沟通。因此施工方案 (包括基础上层钢筋网的定位) 实施中, 难点少, 实施后, 效果好。
4) 节点保护层厚度的控制。此类保护层厚度的控制与其说是控制, 其实是权衡与对比。梁柱节点, 梁节点, 梁板节点, 都有一个共同特点:相同的三维点 (线) 上布置两根或三根钢筋, 一直是施工的一个难点, 现场无非有两种处理:a.将一根钢筋按图纸设计的三维点 (线) 布置, 将另一根或两根钢筋向节点内部核心区斜向延伸。b.将一个钢筋按图纸设计的三维点 (线) 布置, 将另一根钢筋节点外缘斜向延伸布置。两种处理或两种处理的合并使用, 从严格意义上来说, 都是与原图纸的设计意图和设计计算不相吻合的。对节点的处理问题上, 第一是否改变设计思路, 第二哪种布置更符合承载和使用的要求, 第三斜向布置时, 钢筋是否弯起。所以对节点保护层厚度的控制, 就是对节点钢筋和节点模板施工之权衡和对比过程。
设计方, 甲方, 监理方, 施工方都应该提出建议, 最后综合比较, 形成定文。
2 保护层控制的主要因素和几个问题
保护层控制的主要因素是人。我国现在的施工以人工劳动为主, 半机械化为辅。尤其在钢筋绑扎安装和模板的支护施工中, 几乎全部由人工操作。所以人的主观能动性, 是保护层厚度控制的根本保证。
图纸会审和技术交底。图纸会审首先是领会设计意图, 其次是根据设计情况发现设计问题。这个过程是反复领会, 发现, 提问, 直至设计与施工完全融合的过程, 例如节点的施工, 必须有设计人员, 现场技术人员和施工操作人员的共同努力, 相互融合。有了这个过程就意图明确, 方案顺畅了。技术交底就是将完善后的设计意图传达至施工现场的操作层, 让设计意图在操作工人心里明朗化。
注重钢筋翻样工作, 一定要做到按实放样, 切忌纸上谈兵, 只有按实放样, 才能发现问题的难点和关键点, 然后请求设计变更或改进施工方案。
注重钢筋的成型。无论是绑扎还是吊装, 都是钢筋工程的重要环节, 也是保护层控制的重要环节, 将与设计图纸相同的成型钢筋架 (网) 固定于设计图纸的固定位置。这是保护层厚度控制工序的大部分。
加强模板的支撑支护, 保证模板的位置准确, 站位牢固。这是保证钢筋架 (网) 与模板之间的相对距离, 也就是控制了混凝土的保护层厚度。
统筹好垫块的使用。垫块从材质上分为钢筋, 水泥砂浆 (混凝土) , 塑料。钢筋垫块的优点是:1) 可以根据需要放成各种形状。2) 与钢筋架 (网) 的连接可绑扎, 也可焊接。3) 降低了材料成本 (因为可以采用不同粗细钢筋边角料) ;其缺点是:1) 上部钢筋网架过重时, 往往不能满足垂直支撑的强度。2) 隔绝要求高的结构 (如贮水池) , 不能使用。
砂浆垫块 (混凝土垫块) 的优点:与所在构件同质同材, 利于构件一体化。利于垂直竖向支垫, 应用广泛, 建筑工人使用熟练。其缺点是在上层钢筋的支垫上和侧面钢筋的支垫上受到限制, 高度的延伸不能满足要求及难以稳固牢靠地固定。
塑料垫块 (含卡撑式) 的优点是:尺寸精确, 能按要求工业化生产。安装灵便, 尤其是侧面保护层的施工, 准确持久地控制了钢筋架 (网) 与模板之间的距离, 有效抵抗混凝土浇筑的干扰。其缺点是:与混凝土构件不同质, 与混凝土构件同体性差。与混凝土垫块相同, 二者都在支撑上层钢筋网 (架) 上稳固不足, 延伸不足。
对技术管理人员来说, 垫块本身的刚度和摆放密度, 固定方式都是首要任务, 既无图可依, 又无规范可参。每一项都要求技术管理人员, 实地实测, 充分实践, 积累第一手资料, 一切以可靠、稳定, 准确为目的。对施工人员来说, 精准扎实稳当的操作才能达到预期的施工目的。
3 当前困扰和亟待解决的问题
3.1《规范》中设计图纸未加明确
新《设计规范》对保护层厚度的规定针对基础, 梁柱, 板壳的下限做明确规定。新《施工质量验收规范》对保护层厚度的规定针对基础, 梁柱, 板壳的施工偏差的上限和下限作明确规定。而对柱梁节点, 梁梁节点, 梁板节点, 在相同的三维点 (线) 时, 不同构件的钢筋间位置关系未加明确规定。因而, 钢筋保护层的厚度随“地形”变化。在保证厚度前提时, 常常不达横平竖直;在保证横平竖直前提下, 常常厚度不均。在设计图纸时, 对梁柱, 梁梁, 梁板分别计算, 分别设计, 在施工图上不明确相互间的主次计算关系, 对节点处, 同一三维点 (线) 上的钢筋间位置关系也未加明确, 导致施工现场无据可依。
3.2 结构使用特点的限制
在绝大多数结构中, 需接长结构钢筋, 如柱子的电渣压力焊的焊接和机械连接的接头较钢筋本身粗大30 mm~40 mm。在接头处的混凝土保护层厚度明显达不到要求, 现阶段无明确统一的措施。
4 结语
混凝土保护层应满足建筑 (构筑) 物耐久性的要求。既要保证大体保护层的厚度, 也要对特殊部位的保护层采取措施。在施工进度和施工成本与施工质量发生冲突时, 应以保证施工质量为宗旨。例如, 前面所提的“满堂脚手架” (甚至是在底模上) 控制板壳上层钢筋, 以严格控制上层混凝土保护层厚度的施工措施, 会增加施工组织成本, 增加施工工期, 但能有效地控制上层钢筋网的位置, 从而控制上层保护层的厚度。
现代建筑技术, 工厂化生产, 机械化施工含量较小, 仍以手工操作为主。要充分调动人的因素, 发挥人的主观能动性, 才是推动现代施工技术发展的动力。
摘要：从施工现场出发, 分析了梁板式构件底部、墩柱、梁板式构件上层、节点等不同位置的混凝土保护层厚度的控制措施, 并对影响混凝土保护层厚度控制的主要因素进行了研究, 有利于施工技术水平的不断提高。
柔性直流输电系统控制保护方案 篇8
柔性直流输电是一种新型直流输电技术,可以快速独立地控制与交流系统交换的有功和无功功率,控制公共连接点的交流电压,潮流反转方便灵活,可以自换相,具有提高交流系统电压稳定性、功角稳定性、降低损耗、事故后快速恢复等功能。直流控制保护系统是柔性直流输电工程的核心,对保证其性能和安全至关重要。
ABB公司最早将柔性直流输电技术应用到商业工程[1]。2010年底,Siemens公司的首个柔性直流输电工程在美国投入运行[2]。中国首个柔性直流输电工程———上海南汇柔性直流输电示范工程(简称南汇工程)于2011年5月在上海南汇风电厂挂网运行[3,4]。目前,柔性直流输电系统控制保护的工程经验比较少,对控制保护的系统方案进行研究对工程应用具有指导意义。
国内外对传统直流输电系统控制保护的研究较为深入[5,6,7,8]。柔性直流输电系统控制保护与传统直流输电系统控制保护存在较大的不同,在性能和快速性上具有更高的要求。传统直流输电系统的控制速度要求在毫秒级,柔性直流输电系统的要求要高一个数量级,且控制保护功能更复杂。国内外对柔性直流输电系统控制保护策略的研究非常活跃,已有文献在柔性直流输电系统的控制器算法、参数设计、电容电压平衡控制、调制策略、环流抑制策略等方面都进行了研究[9,10,11,12,13,14,15,16]。文献[4]描述了南汇工程控制及保护系统的组成、软件配置和运行方式的实现,但是对于柔性直流输电系统的控制保护功能未进行系统描述,也未对功能划分等进行分析。相关文献对柔性直流输电系统控制保护的系统性论述较少。
本文在论述柔性直流输电系统的基本控制策略、上层控制功能和保护策略的基础上,进一步提出了适合于柔性直流输电系统的控制保护功能配置方案和控制保护与换流阀设备的接口方案,可以很好地满足柔性直流输电系统控制保护快速性、高性能的要求。本文方案结构清晰、功能划分合理,已在南汇工程中得到了成功应用,取得了很好的效果。
1 柔性直流输电系统基本控制策略
无论是基于两电平、三电平拓扑结构还是基于模块化多电平拓扑结构的柔性直流输电系统,其基本控制策略都可采用基于直接电流控制的矢量控制方法。关键是适应柔性直流输电系统控制保护快速性、高性能的要求,具有快速的电流响应特性和良好的内在限流能力。本文所设计的矢量控制方法由外环控制策略和内环电流控制策略组成。外环控制产生参考电流指令,内环电流控制产生期望的参考电压。两者的功能要求如下。
1.1 内环电流控制
内环电流控制产生换流器输出的三相电压参考值,并以此作为调制信号控制换流器的输出交流电压和交流电流。考虑到交流电流依赖于换相电抗器上的电压降,内环电流控制本质上是调节换相电抗器上的电压降。
内环电流控制可采取适合工程实现的无差拍控制方式,其控制原理如图1所示,包括交流母线电压的前馈、决定换相电抗器上压降的电流指令的前馈和交流电流的反馈控制。使用交流电流反馈控制的必要性在于电抗器的值不一定准确,并且交流侧母
线电压测量也不可能100%精确。
对于基于模块化多电平技术的换流器,需要对换流阀同一相各个子模块电容电压的均衡和换流阀环流进行控制[17]。子模块电容电压的平衡控制根据桥臂电流的方向来选择子模块导通或者关断的状态。当需要减小子模块电容电压时,子模块的导通状态应当选择在桥臂电流放电期间使电容放电;当需要增大直流电容电压时,子模块的导通状态应当选择在桥臂电流充电期间使电容充电;从而实现子模块的电压平衡。换流阀环流控制是用来抑制多电平换流器相间流动的具有负序二倍频特性的环流。环流产生的主要机理为各相子模块电压和不平衡,因此换流阀环流控制的关键是要实现各相子模块电压和平衡。
1.2 外环控制
外环控制计算换流器内环电流控制需要的交流电流指令值,主要包括直流电压参考值调节、有功功率参考值调节、有功功率控制、直流电压控制、交流电压控制、无功功率控制、电流指令计算及限幅等功能模块。
直流电压参考值调节的目的是优化直流输电系统运行工况,使换流器的损耗最小,该控制功能需与变压器分接头调节相配合。
有功功率参考值通常由运行人员手动设置,以维持直流输电系统传输的有功功率恒定。当频率控制功能投入时,有功功率参考值将根据系统频率的偏差控制进行调节,在这种情况下,频率控制将可以保持风电场的频率恒定。在交流系统发生故障时有功功率参考调节应自动进行调节来保持直流侧的电压在可控范围内,避免出现危及设备安全的情况。
有功功率控制是直流输电系统的主要控制模式,在这种运行模式下,控制系统通常根据有功功率参考值控制换流器与交流系统交换的有功功率。在有功功率控制下,为了保持直流输电系统输送功率恒定,控制系统通过对电流的相应调整来补偿电压的波动。
直流电压控制产生的电流指令控制流过换流器的有功功率的大小,保持直流侧电压为设定值,在柔性直流输电系统中,通常选取一个换流站进行直流电压控制。
交流电压控制产生换流器的无功功率指令,并由两个换流站独立进行控制,该参考值可以由运行人员输入。利用交流电压控制可以实现换流变压器网侧交流电压的控制。恒定交流电压控制可以有效抑制网侧交流电压的波动。如果由于换流器容量的限制,而不能维持系统节点电压不变,通常可采用斜率控制。
无功功率控制可以使直流输电系统产生的无功功率维持在期望的参考值,该参考值可以由运行人员输入。无功功率控制作为稳态运行调节功能。无功功率控制速度设计得比交流电压控制速度要慢,交流电压控制比无功功率控制具有更高的优先级,在交流系统电压扰动时,交流电压控制将暂时取代无功功率控制以保证交流电压恒定。
电流指令由功率指令根据如下公式计算得到:
式中:P和Q分别为换流器输出的有功和无功功率。
电流指令限幅是对换流器输出电流的基波幅值进行限制。如果电流指令的幅值比限制值低,经限幅后的输出将和相应的输入相等,即在电流控制中执行的电流指令等于交流电压控制、直流电压控制和有功功率控制所产生结果。如果电流指令的幅值比限制值高,经限幅后的输出将被限制。如图2所示,对于输入电流指令idqref,如果换流器控制有功功率,则输出矢量B;如果换流器控制直流侧电压,则输出矢量A[4]。图中:Imax为电流指令限幅值。
柔性直流输电系统作为一个完整的功率传输系统,换流站间有功功率的控制必须协调,以保障有功功率的平衡。这个协调功能可以不依赖于站间通信。换流站间有功功率的平衡是通过选择一端换流站控制直流侧电压,其他换流器控制有功功率来实现的。定直流电压控制可以使各换流站间有功功率传输自动平衡。当换流站与直流线路断开作为静止同步补偿装置(STATCOM)运行时,该换流站必须采用直流电压控制。
换流站无功功率的控制由各个换流站完全独立地完成,无功功率指令的期望值可以由交流侧电压产生,也可以手动设置。由于换流器额定容量的限制,每个换流站有功和无功功率的独立控制输出必须被限制在一个确定运行范围内。
柔性直流输电系统的连接变压器分接头控制用于维持换流器的调制度在允许最小调制度限值和最大调制度限值之间,以保证换流器合适的运行工况。
2 柔性直流输电系统上层控制功能
针对不同的应用场合,如无源网络、风电场接入、孤岛供电等,除了保证柔性直流输电系统稳定运行的基本控制策略外,还应设计多种为满足交直流输电系统动态性能要求的上层控制功能,充分体现柔性直流输电系统高速性和灵活性的控制特点。
2.1 频率控制
当柔性直流输电系统的换流站单独与风电场相连时,由于风速变化的随机性,换流器不能采用定有功功率控制,否则在风速变化时会引起频率的波动,影响系统的稳定性,此时需要采用定频率控制。
柔性直流输电系统的换流站处于频率控制方式时,可以单独连接风电场作为功率控制站,采用无源频率控制。南汇工程中的无源频率控制框图见附录A图A1,实现了快速跟踪风电功率变化和维持风电侧系统频率恒定。
当风电场侧换流站运行在频率控制方式时,电网侧换流站应运行在直流电压控制方式,使柔性直流输电系统可根据风电场输送功率的大小快速调节有功功率。
2.2 交直流线路并联控制策略
交直流线路并列运行方式下,柔性直流输电系统可以采用定有功功率控制,有功功率指令值可以由运行人员设置,其余功率由交流线路输送。
有功功率控制也可以控制两个站之间并联交流线路传输的功率。例如,当风电场产生的有功功率变化时,通过改变直流功率可以维持交流线路传输的功率为恒定值(或在指定范围内),以达到优化潮流的目的。
通过交直流线路并联控制策略可以充分利用交流线路的传输容量,并且不用担心因风电场功率的瞬时上升造成过负荷的问题。
2.3 交流故障情况下的控制策略
交流故障情况下,因故障电流较大,交流电压畸变,从而导致风电机组脱网。为了保证风电穿越,必须限制故障电流。
柔性直流输电系统在交流故障情况下抑制故障电流的控制方法主要有如下两种。
1)通过对外环控制产生的指令值进行100 Hz滤波处理,消除2次谐波后,作为内环电流控制的参考值与交流电流通过正序变换得到的id和iq进行比较,通过内环电流控制即可消除输出交流电流的负序分量。
2)采用负序电压控制抑制故障电流,针对交流系统故障电压不平衡的情况,采用对称分量法建立正序与负序控制分量,基于故障时负序电压叠加的方法,消除网侧发生故障时阀侧电流中的负序成分,从而抑制故障电流。
在交流系统出现对称或者非对称故障下,通过采用合适的控制策略,利用换流器快速响应能力,可提高柔性直流输电系统的故障穿越能力。
南汇工程中采用了上述第2种方法,工程试验结果说明,该方法对于抑制故障电流和维持柔性直流输电系统持续运行具有较好的作用[18]。
2.4 多端柔性直流输电系统协调控制策略
目前,世界上还没有多端柔性直流输电的实际工程投入运行,对于其协调控制策略的研究还处于理论研究和试验阶段。
多端柔性直流输电系统可以通过协调控制策略实现系统的平衡运行,且可在实现故障端退出运行后,维持健全换流站继续运行,充分发挥多端柔性直流输电系统的优势。
多端柔性直流输电系统协调控制的关键是对直流侧电压的控制[19],目前的控制策略主要有以下几种:单点直流电压协调控制策略;基于直流电压偏差控制的多点直流电压协调控制策略;基于直流电压斜率特性的多点直流电压控制策略。
为了避免单点直流电压控制下,定直流电压换流站故障闭锁造成整个多端柔性直流输电系统停运,多端柔性直流输电系统可采用多点直流电压控制,即至少两个换流站具备控制直流电压的功能,从而提高系统的稳定性与可靠性。
多端柔性直流输电系统的协调控制策略应根据具体工程的特点进行选择,应保证有通信和无通信情况下多端柔性直流输电系统都能正常运行。
3 直流保护策略
柔性直流输电系统的保护需要考虑到一次系统的运行方式及其可能出现的故障,划分的区域如图3所示。
1)连接变压器保护区(1):主要对连接变压器进行保护。
2)站内交流连接母线区(2):主要对连接变压器与换流器之间的交流母线进行保护。
3)换流器区(3):包括阀和子模块保护区(4)(包括阀、子模块保护和直流保护)。换流器区(3)主要对换流器、换流器与交流母线的部分连接线路以及桥臂电抗器进行保护。
4)直流线路区(5):对于汇流站包括直流母线区(6)。直流线路区(5)主要对直流输电线路以及直流输电线路上串联的直流电抗器等设备进行保护。
其中,区(1)由换流变压器保护实现,区(2)(3)(5)(6)在直流保护中实现,区(4)在阀保护中实现。
阀、子模块保护主要为单个子模块和单个阀臂的故障提供保护,通常由换流阀厂家配套。直流保护包括站内交流连接母线保护、换流阀保护、直流线路保护和直流母线保护,通常为直流控制保护厂家配套。直流保护清除故障的操作主要包括报警、暂时性闭锁、永久性闭锁、交流断路器跳闸、极隔离。
采用全控型器件———绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的柔性直流输电系统,对于直流控制和保护的响应速度的要求比传统直流输电系统至少提高一个数量级,特别是暂时性闭锁的引入使得控制和保护的联系更加紧密,从而让控制和保护之间的通信要求变得非常高。为了满足控制和保护之间的通信要求,降低其实现的复杂度和可靠性,柔性直流输电系统宜采用控制和保护整体设计的方式,将直流保护和直流控制集成在同一个平台上实现。
某两端柔性直流输电工程直流双极短路故障时,阀电流的仿真波形见附录A图A2。可知:阀电流在2~3kA范围内的上升速率约为2A/μs,数百微秒延时造成的电流上升将可能造成IGBT换流阀设备的永久性损害,是不可接受的。
4 控制保护系统分层及功能配置方案
柔性直流输电系统控制保护是一个复杂的多输入、多输出系统,为了满足柔性直流输电系统控制保护快速性、高性能的要求,提高其运行的可靠性,限制任一控制环节故障造成的影响,目前世界上已投运的柔性直流输电工程均按照分层设计原则将控制保护系统划分为3层:运行人员控制层、控制保护层、输入/输出(I/O)层。控制保护系统分层拓扑图如图4所示。
1)运行人员控制层
运行人员控制层是指换流站运行人员进行操作和系统监视的数据采集与监控(SCADA)系统,其主要功能是接收运行人员或远方调度/集控中心对运行监视和操作的指令,完成全站事件记录、报警和对时,以及直流控制系统参数(有功指令、无功指令等)的调整。
2)控制保护层
控制保护层是整个直流控制保护系统的核心,包括交流站控系统(包括站用电控制和辅助系统接口)、直流控制保护系统、连接变压器保护等。其中,直流控制保护系统的主要功能是根据运行人员下发的功率和电压等指令,以及从I/O层采集的电流、电压等实时数据,通过高速运算,产生电压源换流器(VSC)换流阀控制所需的调制信号,并实现直流输电系统的保护功能。直流控制和直流保护宜采用整体设计,其优点是可以保证保护的快速性和性能。
直流控制保护层从功能实现上可以分成系统级控制保护和换流器级控制保护两部分。
系统级控制保护主要实现运行方式、控制模式转换,从运行人员控制层接收功率(频率)、电压等运行指令并产生电流指令,进行直流输电系统启停等顺序控制操作以及换流站间协调控制,类似于传统直流输电极控制系统中的功率控制、顺序控制。
换流器级控制保护是直流控制保护层的核心,主要实现有功功率控制、无功功率控制、交流电压控制、直流电压控制、电流闭环控制、锁相以及调制波的生成,同时实现换流阀快速保护功能,类似于传统直流输电极控制系统中的换流器控制保护。
3)I/O层
I/O层与交直流一次系统、换流站辅助系统、站用电设备、阀冷控制保护的接口,主要由分布式I/O单元以及有关测控装置构成,包括直流场接口、交流场接口、直流测量及阀控设备等。柔性直流输电系统控制保护功能配置如图5所示。
柔性直流输电系统中,阀控设备由于和换流阀联系较紧密,一般应由换流阀设备厂商随换流阀设备一并设计供货。
系统级控制保护和换流器级控制保护应采用整体设计,共用平台,以减小控制延时,提高控制精度,且更好地满足系统暂态性能要求。这不仅有利于保持系统控制保护行为的一致性,且有利于运行维护和技术管理。
南汇工程中,按照此接口方案划分不同供货商界面,其可行性得到工程实践证明。
5 控制保护层间的接口方案
换流器级控制保护功能复杂,接口及信号交换繁多,主要包括如下信号。
1)与SCADA系统交互的信号:换流器级控制保护需要向SCADA系统传送主机状态、设备故障信息、操作控制命令、运行状态和运行参数等。
2)I/O层采集的交互信号:换流器级控制保护需要通过分布式I/O系统,实现与交直流场、测量单元等设备的接口,接收交流电压、直流电压、交流电流、桥臂电流、直流电流等测量信号和现场开关量信号。
3)与系统级控制保护交互的信号(内部交换):换流器级控制保护与系统级控制保护耦合紧密、交互信号繁多,包括各种运行模式、运行指令值、电压和电流切换信号、解闭锁指令及状态、交直流站控信号、交直流模拟量以及各种保护动作信号等。多端柔性直流输电系统的系统级控制保护与换流器级控制保护还增加了站间协调信号。
4)与保护系统交互的信号(内部交换):换流器级控制保护需要向保护系统传送状态及保护跳闸信号和事件。
5)与阀控设备交互的信号:换流器级控制保护与阀控设备交互信号较少,主要包括电压参考信号或电压调制波、系统切换、跳闸信号。
阀控设备与控制保护层交互数据较少,通常也是各直流输电工程控制保护与换流阀的接口点。南汇工程中的控制保护系统和阀控设备之间的信号示意图(以单系统为例)如图6所示。图中:Uref为参考电压信号;Deblock为解锁信号;Thy_on为晶闸管动作信号;Active为系统值班信号;VBC_TRIP为紧急跳闸信号;VBC_CHANGE为切换请求信号;VBC_OK为VBC自检正常;∑Uc为桥臂电容电压和。
南汇工程中,控制保护系统与阀控设备通过IEC 60044-8协议接口,由于通信信号量小,通信延时能够得到有效控制,系统性能得到保障,而且接口符合标准,经验成熟,调试便捷。
南汇工程的应用实践表明,本文接口方案可以很好地体现柔性直流输电系统控制保护快速、灵活的优点,现场试验功率阶跃波形(见附录A图A3)表明,其实现了有功和无功功率的快速解耦控制,具有较好的响应特性。
系统级控制保护与换流器级控制保护联系密切,同一主机内的系统级控制保护与换流器级控制保护间的协调配合以及数据交互快速便利;控制保护系统与阀控设备的接口可采用标准协议接口,由于通信信号量小,通信延时能够得到有效控制,系统性能得到保障,应作为控制保护系统和不同阀厂家之间的接口点。
6 结语
本文提出了适合于柔性直流输电系统的控制保护功能配置方案及控制保护与换流阀设备的接口方案,很好地满足了柔性直流输电系统控制保护快速性、高性能的要求,已在南汇工程中得到成功应用。
控制保护系统和阀控设备之间的接口信号较少,因此,是适用于控制保护和不同阀厂家之间的接口点。
系统级控制保护与换流器级控制保护紧密关联,无论从保证系统性能的技术角度考虑,还是从借鉴成熟的工程经验的应用角度考虑,应将换流器级控制保护与系统级控制保护系统整体设计,以减小控制延时,提高控制精度,且更好地满足系统暂态性能要求。
采用IGBT的柔性直流输电系统,对于直流控制和保护的响应速度的要求比常规直流输电系统至少提高一个数量级,为了满足控制保护快速性和高性能的要求,降低实现的复杂度和可靠性,在柔性直流输电系统中宜采用控制和保护整体设计的方式,将直流保护和直流控制集成在同一个平台上实现。
火力发电厂电气控制与保护 篇9
1 火力发电厂电气控制措施概述
首先, 从建设模式来说, 一般国内2X600MW规模的火力发电厂中, 电气控制室分为两部分, 即主控室和单元控制室。一般情况下, 单机容量较小的火力发电厂 (100MV以下) 会采用主控制室, 而单机容量在200MV以上的发电厂宜采用单元控制室, 其中, 单元控制室也分为两种类型, 即独立单元控制室以及网络控制室。
参照电气工程专业知识判断, 这两种形式各有特点, 单一的主控室在安装、操作、运行、调试等方面较为便利, 但前期工作需要消耗大量时间, 多项电气设施的链接设计地理位置布置;而单元控制的方式可以进行两机或多机联控, 便于节点对接, 但缺点是运行管理较为分散, 联系沟通相对滞后, 管理人员也需要增加。
其次, 从控制方式上来说, 火电厂的控制方式有三种, 分别为:强电控制、弱电控制和微机控制。较为常见的方式, 是采用强弱电转换装置, 来实现弱电控制断路器, 可以说断路器的跳合与回路控制是紧密相联的, 但是这种控制方式非常复杂, 远没有强电控制优势更为明显;随着电子信息技术的发展, 微机技术与电气自动化控制技术逐渐作用, 从而成就了新的控制技术。新的火电厂控制方式中, 利用微机监控方式实现电气控制技术的DCS系统, 有利于实现整体自动化水平。
再次, 涉及火电厂中央信号系统。火电厂的中央信号系统会在发生异常情况时提供警报作用, 在我国现有的火电厂中, 中央信号系统的构成有两类。一种是利用冲击继电器和光字牌组成的信号系统, 特点是能够重复动作, 也可以人工手动复位;另一种是利用微机技术构建的闪光报警器系统。相比较而言, 后者的技术含量较高, 功能齐全, 灵敏度更强, 拥有瞬时记忆, 信号回路简单。国内的火电厂正在普遍向后一种产品转移。
2 火力发电厂电气控制存在的主要问题
作为一项现代化科学技术, 电气控制系统的发展和应用也不是一蹴而就的, 在进入火力发电系统中也存在磨合适应, 一些存在的问题也亟待解决。例如, 发电机组中的控制协调问题、老旧火电厂的控制系统无法兼容、企业规模限制导致无法应用等。但整体而言, 要想加快火力发电厂的运转效率, 就必须解决机组协调和整体控制的基础问题。
第一, 发电机组协调控制问题。目前我国对电气自动化技术的应用, 主要体现在火电机组控制不协调方面。由于火力发电厂中, 机组主要是由汽机、锅炉、发电机、燃煤炉等部分构成, 而在单元机组中, 锅炉、气炉等设备与厂区之间的用电控制水平往往存在误差;就国内现实状况而言, 不同的单元机组中无法实现统一值班, 而且辅助系统的自动化水平较低, 辅助车间无法满足电厂主要机房的自动化控制。
第二, 整体控制问题。不得不说, 火力发电技术在世界范围内是最早出现的, 这也就意味着, 随着可续技术的不断发展, 火力发电在技术的兼容性方面存在偏差, 火电厂的控制技术不够先进。因此, 无论采取主控室技术或是单元机组控制技术, 控制系统的技术水平和结构设计, 都无法向下实现兼容, 同时国内机组自动化功能的水平与国际先进水平相差甚远。
3 火力发电厂电气控制系统问题解决策略
电力是一项清洁高效的能源, 在我国经济发展和社会建设中发挥着重要作用, 在注重节能减排的今天, 火力发电依然是社会电力的主要来源 (超过社会电能供应的70%) 。因此, 依靠科学技术提升火力发电厂存在的问题, 提高发电效率, 利用电气化技术实现更好的控制和保护, 是具有十分重要的意义的。其途径有以下两个:
第一, 通过单元发电机组的控制中心智能化。所谓“智能化”, 是指以提高火力发电效率为目的, 将单元机组的控制中心进行智能化和自动化, 具体做法为利用微机技术, 实现DCS系统的吸纳, 缩小控制室, 提升电气控制与锅炉、汽机和监控系统的协调性。网络控制要实现全面计算机化, 实现单元控制集中统一。
第二, 提升火电企业的整体作业自动化水平。火电企业是被看作电力发生的基本单位, 任何一个节点的存在, 都是影响电力生产的要素。因此, 不能仅仅对关键部分进行智能化、自动化改造, 还要从整体上提升电气化控制和保护能力。具体来说, 包括水处理、煤炭资源运输、水泵房等辅助部分, 也要与监控设备实现联动, 为整体系统的运行确保正常作业。
参考文献
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柔性直流输电控制及保护系统 篇10
柔性直流输电是一种新型的直流输电技术,其特点是采用基于可控关断型器件的电压源型换流器(VSC)和脉宽调制(PWM)技术进行直流输电[1]。ABB公司首先实现了柔性直流输电技术的商业化运行,并成功将其应用于多个领域[1,2]。
基于可控关断电力电子器件以及PWM技术的柔性直流输电技术相对于传统直流输电技术具有以下优点:①可以实现有功和无功功率的独立控制;②能向无源网络系统供电;③能四象限运行;④无需站间通信,便于构成并联的多端直流输电系统;⑤开关频率较高,低次谐波少,不需要或者只需很少容量的高次滤波器;⑥可以实现静止同步补偿器(STATCOM)功能[3,4,5],对接入电网中的无功功率进行动态补偿。基于以上技术特点,柔性直流输电很适合应用于可再生能源并网、分布式电源并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域[1,6,7]。
柔性直流输电技术是当今世界电力电子技术应用领域的制高点,也是智能电网关键技术之一。国内首个柔性直流输电示范工程——上海南汇柔性直流输电工程已于2011年5月3日成功实现试运行。
本文结合上海南汇柔性直流输电示范工程,介绍了具有中国自主知识产权的柔性直流输电系统运行原理和控制及保护系统的组成与软件配置,并通过实时数字仿真器(RTDS)对控制及保护系统各项功能进行了验证。
1 运行原理
文献[2]对柔性直流输电一次系统的结构及运行原理进行了描述。当忽略换流电抗器损耗和谐波分量时,VSC与交流电网之间传输的有功功率P和无功功率Q分别为[2]:
式中:US为公共连接点(PCC)处交流母线电压基波分量;V为VSC输出电压基波分量;δ为V与US之间的相角差;Xeq为等效电抗[2]。
由式(1)和式(2)可以看出,VSC有功功率的传输主要取决于δ,无功功率的传输主要取决于V。因此,可以通过控制δ来控制VSC传输的有功功率,通过控制V来控制VSC发出或吸收的无功功率[2]。如图1相量图所示,只要改变参考电压V的幅值和相位,即可瞬时实现有功和无功功率的独立调节,实现四象限运行。
2 系统组成
柔性直流输电控制及保护系统主要由运行人员工作站(operator work station,OWS)、控制保护屏、现场终端屏和阀基控制屏组成。图2为控制及保护系统结构示意图。
现场终端屏是控制及保护系统的测控单元,完成对一次系统模拟量的采集和数字量的收发控制。现场终端屏采集的模拟量包括PCC处的交流电压、换流变压器阀侧电压、交流电流、直流电压、直流电流等。除了采集模拟量之外,现场终端屏还完成对交流场和直流场所有开关、刀闸的分合状态以及水冷却等系统状态的接收,同时完成对这些开关、刀闸的分合操作命令及水冷却等其他系统的操作命令。
现场终端屏采集的模拟量通过时分多路复用(TDM)总线发送至控制保护屏的模拟量接口。控制保护屏内的工控机对这些模拟量进行高速处理并产生VSC输出的理想参考电压基波波形。参考波形被调制成PWM脉冲序列后被送至阀基控制屏,实现对6个阀臂的开通及关断控制。
工控机通过控制器局域网络(CAN)总线接收现场终端屏上送的数字量信号,实现对交流场和直流场开关、刀闸状态以及水冷却等系统的监视,并根据这些状态量实现程序联锁及顺序控制功能,同时也能通过CAN总线实现对这些开关、刀闸以及水冷却等系统的控制。
OWS通过站局域网(LAN)与控制及保护系统主机相连,通过数据采集与监控(SCADA)系统显示交流和直流模拟量的实时值以及开关、刀闸的当前状态,从而实现实时监控功能;同时也能够实现运行人员对开关、刀闸等设备的操作以及顺序控制流程的控制。
另外,当系统有报警或其他需要运行人员注意的事件发生时,相应事件报文通过LAN上送至服务器的数据库中,并通过OWS的事件列表进行显示,方便运行人员对系统运行状况的监视。
整个控制及保护系统为完全冗余的双重化配置,双重化的控制及保护系统可以在故障状态下进行自动切换,从而提高系统的运行可靠性。同时,冗余配置的控制及保护系统通过状态量的实时跟随,确保故障时系统能够平稳切换且不产生大的扰动。
3 软件配置
柔性直流输电控制及保护系统的核心单元是工控机。每台工控机都安装了Windows XP实时操作系统,配置了酷睿双核CPU、3块高性能数字信号处理(DSP)板和1块通信管理板。因此,根据不同的硬件配置,控制及保护程序可以分为CPU主程序和板卡程序。
3.1 主程序设计
主程序运行于CPU中,包括控制功能模块、保护功能模块和监测功能模块,主要实现VSC外环控制器、保护系统的上层应用以及系统监测功能等。
主程序架构如图3所示。
3.2 板卡程序设计
DSP板的程序设计主要实现数据的高速运算处理,同时实现控制及保护功能的底层应用以及与CPU主程序的接口。
DSP板控制部分的程序设计主要实现锁相环(PLL)功能、VSC的内环控制器功能以及PWM功能。
PLL功能如图4所示。图中:kl为反馈比例系数;KP和KI分别为比例和积分系数。DSP板将采集到的三相交流同步电压实时值经Clark变换为uα和uβ,通过计算得到uq。uq经比例—积分(PI)调节环节得到角频率误差Δω,Δω与中心角频率ω0相加后得到角频率,最后再经过积分环节得到相位值[6]。
内环控制器功能如图5所示,虚线框内为CPU主程序中的外环控制器。图中:Pref和Qref分别为有功和无功功率参考值;idref_lim和iqref_lim为限制后的电流参考值;iv为三相交流电流。
内环控制器根据外环控制器产生的有功和无功功率参考值以及三相电流实时值,通过矢量控制得到电流参考值idref和iqref;电流参考值经过限制器限幅后,经过参考波生成环节得到电压参考值udref和uqref。
电流限制器的功能如图6所示。换流器的输出电流应限制到额定值的1.1倍以内,当参考电流矢量超出该范围时,应对其进行限幅。如果外环控制策略为直流电压控制,则尽量确保有功电流的输出,因此选择A;如果外环控制策略为有功功率控制,则dq轴电流按比例进行限幅,因此选择B。
参考电压udref和uqref经过变换得到三相基波参考电压,利用三角载波对其进行调制,即可产生PWM波形。
DSP板保护部分的程序设计可以实现对保护系统需要的模拟量进行高速采集和实时运算,并将计算结果发送至主程序中的保护功能模块。DSP板保护部分的程序设计是冗余配置的,可以实现保护系统的启动功能。
通信管理板的程序设计可以实现冗余配置的工控机之间的实时通信功能。当前备用的工控机实时跟随值班工控机的运行状态和控制参数。当值班系统出现故障时,备用工控机可以快速切换为值班状态。
3.3 运行方式
程序设计可以实现柔性直流输电系统的3种运行方式。
1)运行方式1
只有直流线路的运行方式。送端换流站有功类控制器选择频率控制,无功类控制器选择交流电压控制;受端换流站有功类控制器选择直流电压控制,无功类控制器选择交流电压控制或无功功率控制,并且交流电压控制和无功功率控制可以手动切换。
2)运行方式2
交直流并联的运行方式。送端换流站有功类控制器选择有功功率控制,无功类控制器选择交流电压控制或无功功率控制;受端换流站有功类控制器选择直流电压控制,无功类控制器选择交流电压控制或无功功率控制。2个站的交流电压控制和无功功率控制均可手动切换。
3)运行方式3
STATCOM运行方式。2个换流站的直流连接断开,可以分别作为2个独立的STATCOM运行。有功类控制器选择直流电压控制,无功类控制器选择交流电压控制或无功功率控制。交流电压控制和无功功率控制可以手动切换。
4 仿真验证
柔性直流输电控制及保护系统开发完成后,在RTDS模型上进行了各项测试,以检验其控制及保护功能。RTDS模型以上海南汇柔性直流输电示范工程为依据,具体参数见附录A表A1。
运行方式为方式1时,RTDS模拟风机风速由12m/s降低到6m/s时的系统响应波形见附录A图A1。当风速降低后,系统频率降至49.7 Hz。控制器通过减少风电场输出的有功功率,以调节交流系统频率重新回到50Hz。
运行方式为方式2时,系统满功率运行的波形图见附录A图A2。控制器的参考电压输出稳定,交流侧电流平衡性良好,直流电压保持60kV,直流电流由于VSC的损耗,略低于300A。
运行方式为方式3且无功类控制器选择交流电压控制(指令值为35kV)时,在PCC处手动投入8.67 Mvar感性负载,模拟交流侧电压扰动时的系统响应波形见附录A图A3。负载投入瞬间,PCC处交流电压快速跌落,引起直流侧电压扰动。控制器快速调节注入VSC有功功率以维持直流电压的恒定,同时增大无功功率输出,以调节PCC处交流电压重新回到指令值。
5 结语
本文介绍了柔性直流输电控制及保护系统的组成、软件配置和运行方式的实现。依据上海南汇柔性直流输电示范工程进行了RTDS建模,仿真试验结果表明,该系统能实现柔性直流输电的各项控制功能,控制器在稳态和暂态过程中都具有优良的调节特性,适合实际工程的应用。
参考文献
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控制保护 篇11
关键词：智能电机 控制装置 控制系统
1、智能控制及其控制目的
智能控制是自动控制领域内的一门新兴学科，模糊控制与神经网络是其中的两项关键技术，可以用来解决一些传统控制方法难以解决的问题。首先，智能控制不依赖于控制对象的数学模型，只按实际效果进行控制，在控制中有能力并可以充分考虑系统的不精确性和不确定性。其次，智能控制具有明显的非线性特征。就模糊控制而言，无论是模糊化、规则推理，还是反模糊化，从本质上来说都是一种映射，这种映射反映了系统的非线性，而这种非线性很难用数学来表达。神经网络在理论上就具有任意逼近非线性有理函数的能力，还能比其他逼近方法得到更加易得的模型。近些年来，已提出了各种基于智能控制的控制策略和控制方法，已逐步形成了一种新的控制技术。应着重指出的是，虽然将智能控制应用于伺服驱动的研究已取得了不少成果，但是还有许多理论和技术问题尚待解决。由于智能控制涉及面广，不可能具体介绍很多内容，好在这方面已有很多文献可供参考，这里希望通过举例来介绍它们的控制思想和控制方式。
2、智能电机控制系统的组成及应用
2.1逆变器
2.1.1主要电路形式选择与功率开关管的应用
现阶段，很多生产加工行业常用的是以星形三相三状态和两相导通星形三相六状态两种方式。主电路的核心部分是作用各异的逆变器功率开关管。在大功率电机的控制中，也可选择MCT，它是MOSFET与晶闸管的复合器件，具有高电压、大电流、工作频次高、控制功率小、易驱动、使用低成本集成驱动电路控制等优点。为了提高逆变器的可靠性、缩小体积，也可以采用近年来迅速发展的功率集成电路(PIC)。PIC将多个功率开关管及其快恢复二极管集成为一体。
2.1.2驱动电路的构成
在电机使用中，首先由驱动电路将控制器的输出信号进行功率放大后，才能向各功率开关管送去使其能饱和导通和可靠关断的驱动信号。随着集成电路技术的发展，现在已经把驱动电路制成有一定输出功率的专用集成电路，并且已经开始渐渐在无刷直流电动机上得到推广应用。
2.2控制器
智能电机中的控制器主要有两个概念。一个是基于专用集成电路的控制系统。就现在的市场环境来讲，国内很多生产厂家推出了不同规格和用途的无刷直流电动机控制专用集成电路。这些具有一定专利的指定电机配用的集成控制电路克服了分立元件带来的弊端，使控制电路体积小、可靠性高，对于特定环境下完成特定功能、并具有规模化生产的无刷直流电动机来说，是首选方案。但其应用范围局限性大，功能难以扩展。第二种智能电机中的控制器主要是指以微型计算机技术为核心的数模混合控制系统与全数字化控制系统。随着无刷直流电动机应用领域的应用范围越来越广，对它的实用性能也提出了更高的要求，因而其控制器由以硬件模拟电子器件为主，转向采用数字电路、单片机以及数字信号处理器方向发展，实现半数字化的数模混合控制和全数字化控制，控制规律由硬件实现转向以软件实现。
2.3智能电机控制系统在实际生产中的应用
智能电机的出现极大提高了各行业的劳动生产率，为社会的进步和经济的发展做出了巨大贡献。其应用范围已经非常广泛，而且更多应用在了高、精、尖的设备层面，例如船用空调设备、大型吊装设备、矿山开采设备、大型通风控制系统、资源探测等大型设备。在现实生活微观方面更是举不胜举，小到任何一件家用电器的系统管理控制和漏电保护，大到路边随处可见的变压器、通信网络控制及信号接收设备，无处不见智能电机控制和保护装置。在当今社会城市公共服务建设如火如荼之际，放眼城市各处，遍地都是塔吊林立，大型施工设备经常可见。自第一次工业革命以来，就逐渐掀起了机器设备带动人力劳动的一页，发展到今天，机器设备也不再需要过多人去机械的控制，已经可以走向智能化，而越来越多的研究人员和电机设备生产厂家也都开始瞄准了更高的科研要求。
3、智能控制在电机控制系统的应用
智能控制目的是控制那些難以建模的复杂过程或对象。在以电机为控制对象的交直流传动系统中，虽然直流电机数学模型很简单，交流电机经前面研究过的矢量变换也可等效为直流电机模型，同时也有比较成熟的控制方案。同时，为了进行有效的软件开发，集散控制结构对传感器的编程控制提出了新的要求。传感器配置的形式和范围大小随传感器系统的复杂性及功能的不同而变化。在制成的多传感器系统里包含基本传感器和信号处理两大部分。
虽然智能控制在电机控制系统中得到了广泛应用。但是作为技术人员，必须清醒地意识到，交流电机各种控制方法中大多要涉及定、转子电阻和电感，这些物理数值随温度、频率等变化产生变化将使控制指标达不到最佳状态，严重的还会失去高性能控制的价值。负载转动的惯量数值在某些应用中还会随施工情况产生细微改变，加上非线性因素的影响，尽管解耦控制可以将电机参量调整为完全独立的通道，但是由于拖动系统含有弹性耦合及间隙等非线性因素，使系统的鲁棒性变差，如果把智能控制与P1调节、矢量控制、直接转矩控制等方法相结合，将可获得更加优良的传动性能。在布局上应采用多环控制结构，依靠智能控制环决定系统的最终控制性能。
在电机控制中应用时，首先应根据先验系统确立模糊变量和模型集；其次要确立模糊规则和模型推理的操作算子。与这种控制方法相适应的小型生成方法主要侧重于空间电压矢量SPWM方法。在控制中要针对低速特性和电机参数特性采取相应的专家系统或在线状态观测。这样做的效果表明，它不但适应于一般变频调速特性和电机参数特性，更适应于伺服控制和机器人控制。
参考文献：
[1]王成元,夏加宽,孙宜标.现代电机控制技术[M].机械工业出版社,2009
[2]王伟.智能电动机控制器保护及其应用[J].上海电力学院学报,2011(06):66-67
[3]王江涛,刘海琴.新型永磁同步电动机无传感器智能控制系统[J].微特电机,2010(08):28-30
机床控制变压器保护元件选择 篇12
根据故障现象，初步判断变压器自身发生严重短路后保护开关才动作，拆解变压器发现，短路并损毁严重的是220V线包。FS1的电流额定值为20A，热保护电流整定值为14A, TC2初级工作电压380V。估算TC2的初级额定电流为400/380=1.05A, TC2的220V线包额定电流为200V·A/220V=0.91A。试验确认机床开动时，TC2的220V线包上就有近0.8A的电流，接近TC2220V线包额定电流，运行时也基本如此。额外再加上约160V·A负荷后，总负荷超过变压器额定负荷较多，估计电流约1.5A。估算短路电流要复杂一些，设TC2的阻抗百分数为4%，则次级短路电流约为(200V·A/220V)/4%=22.7A，折算到初级为13.1A。由于FS1的热保护脱扣电流比TC2的短路电流还大，FS1瞬时脱扣电流则更大，因此对TC2起不到过载和短路保护作用。FA1、FA2型号规格为SMB45-63 C6, FA1热脱扣电流为6A，瞬时脱扣电流为(5～10)×6A=30～60A，可见FA1对TC2也未起到过载和短路保护作用。变压器第一次烧毁较接近短路，短路电流达不到FA1的瞬时脱扣电流，更达不到FS1的脱扣电流。因此，FS1和FA1的瞬时脱扣不会立即动作，而热脱扣时间较长，还来不及脱扣变压器即烧毁。第二次只是较严重的过载，但过载电流小于6A, FA1瞬时脱扣和热保护均不会动作，最终只能烧毁线包使变压器内部形成短路由FS1动作切断电源。虽然两次故障只是TC2的220V线包烧毁，但110V线包同样存在这种隐患。解决方法是在变压器的初级和次级设置合理的短路、过载保护装置并进行合理的参数配置。
(1) FS1的选择。FS1的负载不止TC2，因此不能改变其型号和规格，可在TC2的初级加装熔断器FU1(图1虚线)。FU1可选2只1 A高分断能力(50kA)的陶瓷管式熔断器，如中速溶断的VICFUSE/VG10, 1A。若变压器带有冲击负荷，可选慢熔或特慢熔熔断器。若机床所在位置短路电流不是很大，也可在初级加装2极的DZ47-63 C1低压断路器，兼顾短路和过载保护。