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中图分类号TN91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)99-0222-02
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而产生。同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前,它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础,是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段,是电力系统的重要基础设施。
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标和核心是安全、可靠、高效、不间断地向通信设备提供能源,满足并保证整个通信网的正常运行。在通信行业,人们通常把电源比喻为通信系统的“心脏”。
电力通信电源系统的基本技术要求是可靠性和稳定性。通信设备发生故障影响面交小,是局部性的,但是如果通信电源系统发生故障,通信系统将全部中断。市电要求有双路或多路输入,交流和直流互为备用。通信设备对电源系统技术要求是:防雷措施完善,设备允许的交流输入电压波动范围大,多重备用系统以防止电源系统发生电源完全中断。
近年来,电力电源设备故障造成的通信系统事故时有发生,严重的影响到电力生产安全。影响系统可靠供电的因素众多,诸如小动物危害、雷电破坏等外部因素,也有机房温度、空气湿度,布线连接、设备运行状况等内部因素。为了增加电力通信电源供电的可靠性,采取双路电源直流供电方式供电成为一种行之有效的可靠方式。“国家电网十八项反事故措施”中明确规定:直接影响电网安全稳定运行的同一条线路的两套继电保护和同一系统的两套安全自动装置应配置两套独立的通信设备,并分别由两套独立的通信电源供电,两套通信设备和通信电源在物理上应完全隔离。
2双电源直流供电方式的切换
2.1常见双电源配置方式
目前电力系统常见双电源配置方案主要有两种。其中直流电源设备配置均为两套,蓄电池组配置方式有两种情况:1)每套电源带2组蓄电池;2)每套电源带1组蓄电池。实际应用中,上述后一类方式较为常见。在这种运行方式下,为实现两路电源互为备用,通常在接线配置需要加装联络开关。
2.2双电源配置供电方式存在的问题
目前大部分通信设备都支持双路输入供电方式。通常的安装方式也都是按照双路输入供电方式安装接线。对于一般的通信站点,规程、规范未强调两路电源系统间必需实现物理隔离,因此不存在问题。但对于传输重要保护信息的通信站,由于存在通信设备内部的双路供电合路装置,重严格意义上来说,按此种方式供电,不满足两路电源系统之间的物理隔离。因此,对于通信设备双重化已经配置到位的通信站,应当按照一套通信设备只接一路电源的方式供电,能完全满足物理隔离的要求。但同时存在另一个问题,并非所有通信站的所有设备都是双重配置的,这样对于那些未配置双重设备的系统而言,仅有一路电源供电,可靠性不高。同时有不少老旧设备不支持双路输入供电功能,使用中只能接入一路电源,无法实现双电源供电。是否存在一种合适的解决方案:在两套电源系统之间装设联络装置,实现同时为双电源输入设备和单电源输入设备同时提供两路直流电源供电。
2.3通信电源智能切换解决方案
采用双电源直流切换柜是一个有效的解决方式。双电源切换柜接收两路直流输入,经过多路分路馈出。系统原理如图1所示,两路输入可以随时同时接入而不会形成充放电回路。两路输入经断路器后建立两段母线,每个分路输出均各自从两路母线,经分路断路器和隔离保护二极管后再汇合输出。
2.4双路直流切换柜的功能特点
1)监控装置实时监测两路直流输入的电压和电流值,在它们超出设定范围时给出告警;2)监控装置实时监视两路直流输入断路器和馈出分路断路器的状态,在它们分闸时给出告警(馈出分路断路器分闸告警可屏蔽);3)通讯口、模拟量通道、开关量通道采用隔离技术,微处理器得到精心呵护,符合高等级抗扰度国际标准,系统工作稳定可靠;4)监控装置具有数字电位器功能,方便用户现场进行参数校准。
5)监控装置具有RS232接口和RS485接口,可随意选CDT、RTU、MODBUS、IEC103四种通讯规约与上位机通讯。
3 双电源直流供电的监控
3.1通信电源监控的意义
通信电源系统是通信系统的心脏,在局、站中具有不可比拟的地位。为提高劳动生产率、实现机房无人值守,供电网络的监测和早期的预警就显得尤为重要,这也决定了通信电源监控系统必须是实时性、准确性、快速响应性都很高的大型分布式网络系统。它必须具有“三遥”的基本功能,数据的存储及处理(包括各种报表)、告警的查询分析和统计等功能也必不可少。
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,其目的:
1)与通信技术发展相适应,提高对通信电源设备的维护管理水平;2)提高通信电源供电质量,使供电系统有更高的可靠性和经济性;3)充分发挥计算机技术优势,使电源设备管理向自动化、智能化方向发展;4)实现通信电源设备少人、无人值守;5)提高维护效率,降低维护成本。
3.2通信电源监控的组成
基本的 触摸式智能直流配电监控系统由监控装置(监控系统主机) 和综合监测单元(监控系统从机) 组成,它们之间通过内部 RS485 总线连接 ,满足用户开放式组屏的习惯需求。也可以通过扩展多始综合监测单元, 支路电流检测单元等产品,以构成功能更强的一体化智能直流监控系统。系统结构框图如图所示。
3.3监控系统主要功能特点
智能直流配电监控系统应采用标准的网络机柜结构,使配电系统能很好的融合到机房环境中, 提升配电系统档次, 改变配电系统形状与众不同, 需要隐蔽放置的现状。能精确地测量配电系统各项参数, 包括进线电压、 进线电流、 开关状态等电源参数, 具备全面的电源管理功能, 将配电系统完全纳入机房监控系统,监测各支路的状态, 并能通过远程通信, 能实现机房的集中监控。 多项监测参数和各报警信息均可同时显示于同一监控画面中,为管理人员全面而快速地了解各运行参数提供便利。
4结论
重要通信站点按照双路直流电源供电方式配置运行,是技术与规范要求的必然结果。在符合规范的前提下,采取双电源直流切换技术,可同时兼顾各类不同站点、设备对电源系统的要求。进一步提高电源系统运行的稳定性、可靠性。通信直流电源监控系统的应用将极大的改善通信站电源系统运行质量,提升维护、管理的便利性、可靠性。
参考文献
[1]徐文杰.直流远供电源在通信系统的应用[J].电源世界,2013(2):53-55.
1变速恒频的原理
为解决风机并网与风能利用系数降低的矛盾,前人对变速恒频型风机进行了大量研究,应伟航[1]研究了变速恒频型双馈风力发电机的开发方法,张劲松等对双馈型风力发电机并网的方法进行了仿真实验研究。采用变速恒频风力发电系统,风机在运行过程中转速可随风速的变化而变化,同时保持所发出电能的频率恒定为工频50Hz。这样,在不同风速下都能保持风能利用系数的最大值,有效地扩宽风速利用范围。基于以上理念,风力发电可采用变速恒频的发电机。双馈发电机就是变速恒频的发电机,此种机型变速恒频的原理如下。
双馈发电机的转子为绕线式,其上加有频率可调的交流励磁,通过调节转子上励磁电流的频率,实现变速恒频。之所以称为双馈电机,是因为它的定子和转子都能向电网馈电。双馈电机的定子和转子绕组都是对称的三相绕组,设电机的磁极个数为2p,也就是p对磁极,根据旋转磁场理论,当在定子的绕组上加上对称的三相电压时,就会在电机的气隙中产生旋转的磁场。若用n1(r/min)表示此旋转磁场的转速,它与电网频率f1(Hz)及电机的极对数p(对)的关系如下。则定子绕组可发出频率为f1的电能。可见,只要使n±n2保持不变且等于n1,就可使风机发出频率等于电网频率的电能。当风速变化引起风机转速n变化时,立即改变转子绕组的励磁电流的频率f2,就可改变n2,使n2改变为n±n2=n1,就可使风机输出电能的频率保持不变。这就是双馈型风力发电机变速恒频的原理。由式(7)可知,双馈电机运行时,只要在转子绕组中通入转差频率为f1S的电流,就可在双馈电机的定子绕组中产生频率为f1的电势。因此,通过调节转子电流的励磁频率,就可在变速运行的风机上实现恒频输出了。
2双馈型电机的运行状态
根据双馈电机转子转速的不同,双馈发电机有三种运行状态:亚同步运行、超同步运行和同步运行。
2.1亚同步运行状态当电机转子本身的旋转速度n小于n1,转差率S大于0,由转差频率为f2的电流产生的旋转磁场转速n2与转子的转速方向相同,因此有n±n2=n1。此种运行状态称为亚同步运行状态。
2.2超同步运行状态当电机转子本身的旋转速度n大于n1,转差率S小于0,改变通入转子绕组的频率为f2的电流相序,使其所产生的旋转磁场的转速n2与转子的转速方向相反,此时n-n2=n1。此种运行状态称为超同步运行状态。
2.3同步运行状态当电机转子本身的旋转速度n等于n1,转差率S等于0,转差频率f2为0,即此时需通入频率f2=0的励磁电流,也即直流电流。此时的双馈发电机与普通的同步电机一样。此种运行状态称为同步运行状态。
3双馈发电机的功率传输关系
馈发电机有多种运行状态,不同的运行状态下,功率的传输方向也不同。若用Pmech(kW)表示风力机轴上输入的净机械功率,用P1(kW)表示发电机定子向电网输出的电磁功率,用P2(kW)表示转子输入或输出的电磁功率,用S表示转差率。转差率既可大于0,也可等于或小于0。若用n1(r/min)表示定子旋转磁场的转速,用n2(r/min)表示转子旋转磁场的转速,用n(r/min)表示电机转子的机械转速。当n<n1时,S取正;反之,当n>n1时,S取负。P2也称为转差功率,它与定子的电磁功率P2存在如下关系。
4结语
[关键词]煤矿井下;掘进工作面;双风机、电源切换;主电源专用
中图分类号:X752 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)40-0364-01
1 引言
为提高井下局部通风机供电的安全可靠性,根据《煤矿安全规程》第128条(五)规定:高瓦斯矿井,掘进工作面的局部通风机应采用三专(专用变压器,专用开关,专用线路)供电。因此,对于井下每个掘进工作面的局部通风机供电可靠性来说,就直接关系到采区变电所采用的专用高压开关、专用变压器和专用电缆向局部通风机供电问题。按此规定,必须将采掘供电进行分开,专用高压开关、变压器、线路事故率也较少,从而减少引起的瓦斯超限事故次数,减少局部通风机无计划停电停风造成的事故发生。
2 双风机和双电源的自动切换
1)改进方法。鉴于以上原因,我们可进行改进:就是在掘进工作面加装1台副局部通风机,电源取自掘进工作面工作电源,原“三专”供电的局部通风机作为主局部通风机,主、副局部通风机可自动切换,即所谓的双风机双电源与自动切换(见如图1所示)。
2)运行方式。正常情况下,主局部通风机运行,而副局部通风机则处于热备用状态。一旦主局部通风机有故障停止运转时,就能自动切换到副局部通风机运行上,同时断开掘进工作面的工作电源。自动切换是通过在主、副局部通风机的控制开关中加装的一套双风机双电源自动切换装置实现。
3)实施方案。解决局部通风机本身故障,并控制开关和专用线路故障造成的停风导致的瓦斯超限现象,这样基本上保证了通风的连续性。但不能解决由于采掘电气设备故障所造成的越级跳闸及导致停电停风的瓦斯超限问题。
3 事故案例分析
1)事故案例。①瓦斯超限。某处的由于井下电缆接线盒受潮等原因,使线路发生多次短路,造成采区变电所停电甚至井下大面积停电,多次造成了掘进工作面无计划停电停风及瓦斯超限事故。高瓦斯矿井,只要停风5min就会出现瓦斯就超限,而排放瓦斯长时则达到一个班,严重威胁矿井安全生产。②高压开关速动。某处移动变压器高压侧发生短路,短路故障电流越过采区变电所和中央变电所,使35KV变电所控制井下的6KV开关柜速断动作,造成井下大面积停电;某材料巷1140V电缆接线盒烧毁(三相短路)短路故障电流越过采区变电所和中央变电所使地面6KV开关柜速断动作,造成井下大面积停电;某处工作面两巷低压电缆受潮,在反复送电时,发生过流,越过采区一段变电所使中央变电所总控高压开关动作,以致采区大面积停电。
2)事故特点。这些事故案例的共同特点就是:发生过流后,上级变电所高压开关动作,使本采区变电所失电,掘进工作面停风。
3)事故原因。①井下变电所使用的高压开关是一种较新的产品BGP9L-6型,而这种开关的短路保护没有时间整定。如果短路故障电流大(如三相短路),必然使上下级开关的短路保护同时达到动作值,开关同时跳闸,产生越级跳闸;②由于井下开关长期工作在潮湿阴暗的环境中,其机构灵敏度会下降,造成了开关速断跳闸时间延长,地面6KV分路开关就先于井下变电所开关过流动作,从而产生越级跳闸。③井下高开跳闸机构拒动,以致造成了越级跳闸。④采掘工作面电源和专用变压器的电源均取自采区变电所,如果采区内供用电设施发生故障产生越级跳闸,本变电所就会失电,主、副局部通风机都不能运转。
4 延伸“三专”供电,提高安全可靠性
1)总体改进方案。为保障掘进工作面局部通风机供电的可靠性,以最大限度地减少掘进工作面无计划停风现象,可对高瓦斯矿井的井下掘进工作面局部通风机“三专”供电实施方案做进一步的改进(见如图2所示)。
2)重新布局电源线。井下主局部通风机的供电电源直接从矿井地面35KV变电所的6KVΙ段(或Ⅱ段)母线单独引出一回线至井下中央变电所作为井下局部通风机供电的专用线。
3)调整采区变电所供电方式。整个专用供电系统流程可采用如下方案:地面6KV局部通风机专用开关柜井下局部通风机专用高压电缆中央变电所局部通风机专用高压进线开关局部通风机分路高压开关采区变电所局部通风机高压电缆采区变电所高压进线开关分路高压开关主局部通风机专用变压器低压电缆主局部通风机开关。
4)变电所和主局部通风机电源不得互备。井下变电所,包括中央变电所、采区变电所的高压动力电源,不得与主局部通风机专用电源相连接,也不得互为备用。一般主局部通风机专用线路所带负荷相对较稳定,其发生事故的机率大大低于生产线路的事故机率,所以,为了防止其他电气设备对专用线的用电干扰,确保井下局部通风机运行不受影响,主局部通风机专用线在井下任何地点不得与其他供电线路相连接,也不得互为备用。
5)副局部通风机实行“三专”供电。掘进工作面副局部通风机也应实行“三专”供电,其供电方式应符合《规程》128条第五项的要求:即每个掘进工作面副局部通风机的供电,直接由变电所(中央或采区变电所)采用专用高压开关、专用变压器、专用电缆向副局部通风机供电。主、副局部通风机线路上不得分接其他负荷。
6)工作面风电闭锁。井下掘进工作面只有在主局部通风机运行时,方可进行作业。而在副局部通风机运行期间,掘进工作面无工作电源。只有恢复主局部通风机运行后掘进工作面才能恢复供电,以实现风电闭锁。
5 结束语
双风机电源改造,实质上是双风机双电源自动切换、延伸“三专”(供电)。这就基本杜绝了掘进工作面无计划停电停风而导致的瓦斯超限现象发生。在某矿实施后,效果一直很好,没有发生过因生产线路故障出现越级跳闸,更没影响到局部通风机的正常运行。它具有广泛的推广应用与借鉴价值。
现代建筑的层数越来越高,占地面积越来越大,内部设施越来越完善,功能越来越齐全,所用设备和材料越来越新。一座建筑里面包括水平交通、垂直交通的内部流量也越来越大。我们希望这些建筑(包括地下部分)不间断供电,而事实上各种灾害也是有可能发生的。如:火灾、爆炸和地震等灾害。发生这些灾害时,正常电源往往发生故障或必须断开电源,这时正常照明全部熄灭。为了保障人员及财产的安全,并对进行着的生产、工作及时操作和处理,有效地制止灾害或事故的蔓延,这时应随即投入应急照明。
2 应急照明是在正常照明系统因电源发生故障,不再提供正常照明的情况下,供人员疏散、保障安全或继续工作的照明。
应急照明不同于普通照明,它包括:备用照明、疏散照明、安全照明三种。实践中应急照明系统作法比较普遍的有几下几种:
2.1 采用浮充蓄电池灯作为应急照明灯.
其优点是使用比较灵活,浮充蓄电池灯之间相对独立,互不干扰,可以不用双电源供电,设计、施工容易。对于电源异常时可实现不间断照明,有的产品可实现十分灵活的远程控制及监视,甚至可根据事故现场情况设定疏散通道走向。其缺点是价格较高,使用不善容易损坏,维修、保养工作量较大,维护成本高,使用寿命相对较短,实现远程控制及监视所需投资很大。浮充蓄电池灯的使用对管理人员的素质要求较高,因为如果管理不善浮充蓄电池灯的电源在正常状态下被意外切断,应急灯进入放电工作状态,而这个放电时间可能很长,一般都在几小时以上,而规范和灯具自身要求最多不超过一小时。这样使用灯具的寿命受到很大的影响,不用多久就会损坏,维修更换不及时,在紧急状态下不能正常工作,使情况恶化。从经济角度来说,这种方法初投资较大,维修更换成本较高,而且浮充蓄电池灯需定期充放电,否则会出现充放电失灵、电池失效等问题。所以,这种作法比较适用于面积较小、双电源很难解决的建筑和对疏散指示照明要求极高的建筑。
2.2 采用双电源切换箱作为应急照明供电电源.
是把应急照明按二级或一级负荷用双电源供电,其供电应为独立的回路,双电源应在末端切换。优点是成本较低,寿命较长,单箱控制面积较大,如果供电电源和线路能保证,供电时间可以足够长;在电箱二次回路可以加远程控制及监视,可对其下的分支回路进行监测,也可对多台装置进行监测与监控,系统易用性强。缺点是对供电电源和线路的可靠性要求较高;双电源切换的间隙应急照明出现间断,如果两路电源均出现问题就不能保证疏散要求。这种方法适用于双电源容易解决、面积较大、非重要的建筑。
2.3 采用浮充蓄电池灯,其供电电源为双电源切换箱.
第三种方法从某种角度可以看作是前两种方法的集成,它同时具有前两种方法的优点,而且性能非常可靠,但成本比前两种方法都要高。这种方法适用于双电源容易解决、面积较大、非常重要的建筑。
2.4 采用集中浮充应急照明箱.
其优点是成本较低,寿命较长,单箱控制面积较大,在电箱二次回路可以加远程控制及监视,设计、施工容易,电源部分设计灵活,使用用途可以延伸。现有的集中供电箱体自身可以耐火,箱内导线阻燃,可以适合火灾现场。对于较大型建筑自身设有电气竖井,它可放置于竖井中,防火问题更易解决。因为箱体为独立设置,不用担心无关人员误操作,管理比较方便、安全。另外,蓄电池集中放置在箱体内,灯具自身不带浮充蓄电池,经济性上比较合理,维修、维护工作量少,故障率低,寿命较长,一般在10年以上。从经济性方面比较这种方式与采用浮充蓄电池灯方式相比投资减少30%左右,而且规模越大该项投资越低。在设计、使用时可以做出多种方案:对非重要部分可用单电源供电,可以减少施工的复杂性,提高经济性;对重要负荷可采用双电源供电,即使两路电源均出现问题时,仍可由电池组供电,可实现不间断照明,能保证疏散要求。供电时间可根据实际负荷量来改变电池组的容量,使用灵活;因其可以实现三电源供电,大大提高了系统的可靠性。如有必要可直接为24V直流负荷供电,使其用途可以延伸。集中供电方式可以对应急电源装置的电池组充放电状态、充放电电压、电流进行监测,对其下的分支回路进行监测;也可对多台装置进行监测与监控,增强了系统的可控性和易用性。这种方法相对第二种方法的投资要高,但适用范围广、可靠性高,对于不同类型的建筑有很强的通用性,应用灵活。
1、双电源供电当然是引自两个电源,馈电线路是两条。
2、一用一备的电源,就是双电源供电。
3、两路进线接自不同的区域变电站。