开关电源的设计方案篇1

关键词：电能监控；软硬件级解决方案；智能化

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）13-3166-04

1电能使用和监控的基本现状

1.1国内外电能使用现状

电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、国民经济飞跃的主要动力，现代人们的生产生活对电能的依赖越来却强。因此，无论是家庭用户或者是公司工厂的用电量都在不断上升，以中国为例，据国家能源局的统计，2012年，全社会用电量累计达49591亿千瓦时，同比增长5.5%。由于电力资源供应的紧张，北京地区曾几度限制电能的供应，节能环保已经成为全球企业商家以至于普通民众的共识。与此同时，电能的使用却存在严重的浪费现象。家庭用户主要靠人为操纵电器开关来控制电能的使用，不单存在很大程度上不必要的电能消耗而造成的浪费，还存在一定的安全隐患。更大的浪费是由公司企业和公共用电造成的，生产过程中缺乏节能措施、企业照明及空调长期处在开启状态、偏僻路面或者隧道的公共照明等很多方面都存在着惊人的浪费。因此，如何更加高效的利用现有的电能资源就成为一个国家、企业乃至个人共同关心的课题。

1.2关于电能监控的现况和研究方向

2智能化软硬件协同解决方案

监控器可以通过串口与普通的家用计算机相连接，这就使得数据的监控和命令的传输可以通过计算机来分析和处理。图4展示了智能化电能监控系统的整体结构，系统由两部分组成：监控系统和用户查询控制系统。其中监控系统服务器通过有线或无线的方式与监控器相连接，读取各个用电设备的信息，保存到后台数据库，供智能化计算和统计功能；也可以根据用户的请求，发送指令通过控制器去控制智能开关的状态，从而达到自动断电或启动开关的目的。用户查询控制系统提供用户对电能使用状态的查询及智能控制。用户通过不同的终端都可以通过互联网访问到监控系统的服务器，以查看各个用电设备的能耗信息，制定电器的使用规则并控制其开关状态。

3软件系统的总体设计

能耗控制模块用于显示和控制智能开关。通过这个模块可以管理每一个与系统相连的智能开关的状态。通信方式采用串口通信，自定义通信协议。软件通过向控制器传送开关命令，由控制器通过低功耗无线互联网络控制每一个智能开关。控制模块的演示效果如图7所示。其中红色代表开关处于打开状态，灰色代表开关处于关闭状态。

这套软件系统的设计是以普通家庭用户作为目标群体的。一个家庭的范围比较小，通常一个监控器就可以满足用户的需要，一个普通的监控器可以管理12-16个智能开关。而软件的设计和实施就针对一个监控器来进行电能的管理的监控。用户通过在自己的家用电脑中安装这个服务器软件来进行电能的监控和管理。如果要在更大范围内使用智能化电能监控系统，就需要在原有的系统结构基础上进行进一步的设计和完善。

4企业级应用策划方案

目前，笔者的开发团队正在致力于把智能化电能监控系统应用于更大的范围内，以满足企业级客户的需求。下面提出一个企业级应用的策划方案，方案目前正处于设计和初步开发阶段。

-案例：办公大楼电能监控系统。

经过改进的智能化电能监控系统不仅可以应用于办公大楼电能监控，更可以广泛推广到工厂、学校等大规模用电单位的电能监控上，为企业和地方政府节约宝贵的电能资源，节约运营成本。

5结论

目前国内外对电能资源的使用存在惊人的浪费现象，如何节约能源保护我们所居住的地球环境，减少碳排放量成为国际性关注的话题。该文从技术角度提出了一套完整的智能化软硬件协同电能监控解决方案。该方案不但可以适用于普通家庭用户，也可以通过改进推广到企业、工厂、学校等大规模用电单位的电能监控当中。该方案在实际应用中能达到的节能效果仍需要在大规模的应用中进行检验和进一步完善。

参考文献：

[1]方亮.中国电能浪费惊人[J].河北国土资源，2005（1）.

开关电源的设计方案篇2

关键词：城市轨道交通；供电系统；中压电压

我国的经济建设规模不断扩大，带动了城市轨道交通建设也获得了快速的发展渠道。当前，各大城市都在部署或者已经开建各类城市轨道交通，特大城市的城市轨道交通已经进入了智能化网络化的发展时代。因此做好供电系统的设计工作，是发展城市轨道交通建设的动力和源泉。供电系统为城市轨道交通提供了源源不断的运营动力，电能是设备运行的唯一的能源，因此要保证城市轨道交通的安全运行，必须在服务水平、科学性和安全可靠性上下功夫，经过前期关于城市轨道交通的供电系统的研究，已经形成了适用于城市轨道交通供电系统的较为有效的设计理念和方法[1]。

1城市轨道交通供电系统的设计任务

（1）现代项目管理理论中关于城市轨道交通的前期建设的程序设计、规划运营等，包含了项目的城市轨道交通网络规划可行性研究，城市轨道交通供电网络设计需要的资金支持以及筹措的方案等。具体的内容包括：对城市电网以及电源引入进行初步的调查，对供电系统方案进行初步的确定，对供电制式进行方案的初步设计，对车辆选型、供电牵引等进行去顶，估算供电系统的工程建设的投资，将分部分项的工程投资的估算精度加以控制。最终形成的供电系统的可行性研究报告中，关于供电系统的任务的描述是：确定城市轨道交通供电系统、外部电源、牵引供电方案、PSCADA等关系；电流腐蚀防护、接地计划等。关于工程的，是施工范围包含了电缆工程、变电所、牵引变电所、降压变电所、接触网等，关于供电系统的项目投资共算的误差率不能超过10%[2]。

（2）供电系统的前期设计阶段，根据供电系统设计的基本资料，对线路、行车、车辆等基本条件加以筹划。例如控制中心、车站、区间等关于城市轨道交通的建筑物，以及动力照明负荷等的估算。

2城市轨道交通供电系统用电负荷估算

（1）对垒车的车辆的牵引负荷以及系统的设计运输能力进行估算，得到的牵引的负荷的年用电量的计算公式为：

G为单列机车的总重，N为日发车对数，T为年运行365天。L为机车运行里程。

不同的列车的运行线路包含了列车的牵引用电和辅助设备的用电，参考了既有线路运行的经验，将数据进行测试和积累，得到了关于列车的牵引设备用电设备的取值[3]。

（2）对动力照明符合的年用电量的计算，关于车站的动力负荷和照明负荷的低压电力的负荷，包含了通信、信号、监控等动力负荷数值，包括通风、排水、扶梯、AFC等。车站的公共其余的照明和附属的用房的照明在设计上根据运营的高峰和非高峰的实践，将灯具的数量进行了选择，开启后，办公管理房建的照明基本全部进入工作状态，设备房建中的照明没有开启。专业的电源以最大运行的状态进入了运行的前期阶段，达到了满载，设备的启动时间和运行错开后，设备的工况模式进入了一个合理的系数状态，能够将全线的年需要用电量的合理系数进行估算，从而能够将配电变压器的容量加以选择。

3供电系统的方案设计

（1）经过对外部电源方案的规划，根据城市轨道交通的特殊用户的城网建设，估算出一条线路的用电范围在10～40公里之内，需要的功率呈现了线状的分布，采用外部电源方案进行了具体的工程的计算，得到了该城市轨道交通线网络规划的实际用电负荷，构成城市网中实际工程的电源方案，具体根据实际的工程情况进行集中供电和分散供电方式的选择[4]。

（2）经过对外部电源的方案的技术选择，采用集中或者分散的观点方式，主要要对外部主变电所的电源进行规划和设置，供电分区的划分包含了前期供电系统的设计重点和难点，对后期的设计进行了基础的开拓，这一项工作是与市规划部门进行了充分的沟通和协调后，达到的共识。

（3）中压电缆的网络部署方案，是将主变电所和降压变电所加以横向和纵向的连接，形成全线的变电所的牵引和联系，起到了电能的分配和传输的作用。电压等级构成的形式和属性包含了多种电压等级，如10、20、33、35kV的电压等级。技术经济综合比较的内容包括了系统的走向，线路的方案，站点的电力供应等。以此为来选择适合的电压等级。

（4）根据研究，牵引供电的制式、牵引网的设置方案等，根据地铁设计规范中关于供电制式的设计标准，形成了集中轨道建设的方式和架空接触网方式的应用。DV1500V电压等级多用于架空接触网上，如广州、天津等城市轨道交通中常用到的施工技术。DC750V电压等级较多用于接触轨，在一些城市道交通建设中也较为常用。技术的进步已经达到了采用钢铝复合导电轨道技术的阶段。

（5）牵引变电所的设置根据牵引网的等级、电压损失而定，还要考虑杂散电流腐蚀的防护、线路的能耗、电缆的铺设以及运营管理等方面，通过统筹设计，在故障和正常运行的模式下，按照城市轨道交通直流供电系统的牵引标准，要将牵引电压损失考虑在最大电压损失中，同时要将牵引变电所的设置的数量作为电压损失值的关键因素加以考虑。

上述公式可以计算出单边馈电时的最大瞬时电压损失。经过对直流牵引供电系统的电压水平的估算，得到了等效电路的模型的仿真计算，最大的电压损失往往发生在机动车的启动的瞬间，经过简单的计算，可以将牵引网的电压水平和钢轨电位进行初步的计算，得到了变电所的设置方案是可行的。

4结语

城市轨道交通项目的供电项目进行如前期研究后，对基本任务要进行理解和分析，结合以往的设计方案，设计出适用于当前城市轨道交通供电系统的设计思路和方法。经过实践表明，这一方法能够满足供电系统的前期研究中的工程设计需要，而且具有简单有效的特点[5]。

参考文献

[1]李寒生.城市轨道交通供电系统综合分析及其建设运营模式探索[J].铁道标准设计，2013，（5）：119-122，131.

[2]余红梅，陈刚，于纪利等.城市轨道交通供电系统35kV环网电缆敷设工程施工方案[J].城市轨道交通研究，2015，18（7）：49-51，57

开关电源的设计方案篇3

关键词：实验室电力配电自动化系统配网运行方式动手能力综合能力

1引言

长春工程学院电气与信息工程学院为了提高学生理论联系实际的能力，特在电气工程综合实验室内引进了整套电力配电自动化系统，该系统内的设备及软件大部分为供电系统实际运行在现场的设备。学院给学生提供了实际动手的机会，为学生踏出校门，融入社会做好准备。本实验室设有EPID2000系列配网实验系统，是北京电研华源电力技术有限公司开发、设计，并在现场实际运行的一套成熟的系统，该系统软件可基于Windows2000／NT平台及UNIX／Windows混合平台，在精心设计的一体化支撑环境下，集成了调度自动化、配网自动化等应用功能，是适应中小型地区电网配调自动化、县级电网配调自动化新需求的、具有一体化设计的综合(配网)调度自动化系统。EPID2000系列配网实验系统由一次设备、二次设备、后台系统三大部分组成。

2系统中设备简介

2.1一次设备

本实验室内一次设备是指断路器、负荷开关、模拟开关、PT等，断路器、负荷开关为实际现场运行在10kV的线路上的设备，能完成实际线路的开断。PT为把线路的一次电压转换为可供二次设备测量的二次电压及给二次设备提供电源。模拟开关为节约成本，用继电器组成的专供实验室内使用的线路开断设备。

2.2二次设备

本实验室内的二次设备是指远方终端单元(RTU)、馈线终端单元(FFU)等，所有二次设备均是运行在实际线路上的设备，主要完成对一次设备的监视、控制及与后台系统的通讯。由于是近距离通讯，故采用屏蔽双绞线做为通信介质。

2.3后台系统

本实验室内的后台系统包括前置机、服务器、工作站、WEB浏览器等及相应的运行软件等，后台软件系统为现场实际运行的配网调度一体化的系统。主要完成现场数据的采集、分析、保存、浏览等。

3配网中三种运行方案简介

3.1重合器方案

在实际实用中，重合器方案是当两电源间距不超过10km时，兼顾分段数量和自动化配合两方面的因素，考虑将线路分为三至五段，平均每段长度在2km左右。在不依赖主站和通信系统的条件下，通过线路开关的逻辑动作，快速隔离故障。并且可以通过保护定值的配合，避免变电站出线开关的频繁动作。如图l所示：B1，B2为变电站的出线开关，Ro～R2是线路分段开关，采用具有开断与关合短路电流能力的真空重合器。在R1、R2开关靠近电源侧安装PT，R0开关两侧都要安装PT。实验室内用断路器+远方终端单元(RTU)来模拟变电站出线开关B1、B2。为节约成本用模拟开关代替线路上的断路器开关，即用模拟开关+馈线终端单元(FTU)模拟模拟线路开关R1、R0、R2。由于实验室的模拟系统为低压环境，PT可以使用380／100的低压PT来替代。

该方案正常供电及故障发生时的动作过程如下(③，④段的故障处理情况②，①段相同)：

(1)送电过程

变电站B1开关合闸，R1感知①段有电后，延时后自动合闸；变电站B2开关合闸，R2感知④段有电后，延时后自自动合闸。

(2)正常供电状态

B1，R1，B2，R2处于合闸位置，R0处于分闸位置。①②段由电源1供电，③④段由电源2供电。

(3)停电过程

变电站B1开关分闸，R1感知①段失电后，延时后自动分闸；变电站B2开关分闸，R2感知④段失电后，延时后自动分闸。

(4)①段故障

瞬时性故障由B1开关的一次或二次重合闸动作恢复；永久性故障发生时，B1开关重合闸动作，分闸闭锁，R1感知①段失电，失电延时后，R1，分闸；R0感知②段失电延时后，自动合闸。网络重构后如图2所示。

其中，①段永久故障被隔离。②③④段由电源2供电。

(5)②段故障

瞬时性故障由R1开关的重合闸动作恢复(通过保护定值配合避免B1分闸)；永久性故障发生时，R1重合闸动作分闸闭锁后(通过保护定值配合避免B1分闸)，R1感知②段失电后延时自动合闸，合到故障上后分闸闭锁。网络重构后如图3所示。

其中，②段永久故障被隔离，①段由电源1供电，③④段由电源2供电。

3.2电压一时间型负荷开关方案

在实际应用中，负荷开关方案在多分段的情况下，可以不依靠主站和通信来隔离故障。采用电压一时间型负荷开关作为分段开关，负荷开关具有关合故障电流能力而不具有分断故障电流能力。系统通过负荷开关对故障状态下的电压变化的分析和变电站出线开关的试送来判断、隔离故障。如图4所示：B1，B2为变电站的出线开关，R0～R2采用负荷开关作为线路分段开关。在开关R1、R2靠近电源侧安装PT,开关R0二侧都安装PT。实验室内用断路器+远方终端单元(RTU)来模拟变电站出线开关B1、B2。实验室内引进现场实际运行的负荷开关+馈线终端单元(FTU)来模拟线路开关R1、R0、R2。本实验室内负荷开关具有失压分闸的功能。

该方案的送电过程、正常供电状态及停电过程同重合器方案的过程。故障处理过程如下：

(1)①段故障

瞬时性故障时，B1开关分闸，R1感知到①段失电后立即分闸，R0感知②段失电后，开始计时，B1一次重合闸动作成功，R1感知到①段得电后，延时合闸，R0感知②段得电后。计时复位；永久性故障发生时，B1开关分闸，R1感知到①段失电后分闸，R0感知②段失电后，开始计时，B1开关一次重合闸动作，合闸到永久故障上，R1感知短时间内得电后失电，脉动闭锁。B1开关二次重合闸动作，合闸到永久故障上闭锁，R0计时时间到，自动合闸。网络重构后如图5所示。

其中，①段永久故障被隔离，②⑧④段由电源2供电。(2)②段故障

瞬时性故障，B1开关分闸，R1感知到①段失电后分闸，R0感知②段失电后，开始计时，B1开关一次重合闸动作成功，R1延时后合闸，R0感知②段得电后，计时复位；永久性故障发生时，B1开关分闸，R2感知到①段失电后分闸，R0感知②段失电后，开始计时，一次重合闸动作，R1，感知①段得电延时合闸到故障上，B1开关再次分闸，R1开关在短时间内得电后失电闭锁。R0开关脉动闭锁，计时复位。B1开关二次重合闸动作成功，①段得电，网路重构后如图6所示。

其中，②段永久故障被隔离，①段由电源l供电，③④段由电源2供电。

3.3馈线自动化(FA)方案

在实际应用中，对于线路较长，分段较多的网络，还可采用主站控制的方式即馈线自动化(FA)方案。馈线自动化方案由主站的配网软件采集故障记录，通过软件分析及下达合分命令，来完成配电网的故障隔离、恢复供电。此方案要求变电站出线开关，具有电流保护和重合闸功能，线路上负荷开关为具有关合短路故障电流能力的负荷开关，馈线终端单元(FTU)是具备故障记录和判别能力的远传智能装置。本方案的实现必须有主站控制系统和完备的通信系统为基础，设备投资较大，但它对各种配电网络的适应性较强，故障定位准确，能够一次性完成网络的重构。主站端网络分析、故障定位软件的复杂程度则由实际配电网的结构决定。实验室内用负荷开关方案的设备来完成本方案，如图7所示。

该方案线路的送电过程，正常供电状态及停电过程可以用主站软件对相应设备进行遥控操作。故障处理过程如下：

(1)①段故障

瞬时性故障时，B1开关分闸，B1开关一次重合闸动作成功：永久性故障发生时，B1开关分闸，重合闸失败后闭锁。系统软采集开关B1、R1上报信息分析后，主站发出命令要求R1开关分闸，R0开关合闸，网络重构后如图8所示。

其中，①段永久故障被隔离，②③④段由电源2供电。

(2)②段故障

瞬时性故障，B1开关分闸，B1开关重合闸动作成功；永久性故障发生时，B1开关分闸，重合闸失败后闭锁。主站软件系统采集开关B1和R1上报的信息分析后，主站发出命令要求R1开关分闸，B1开关合闸。网络重构后如图9所示。

其中，②段永久故障被隔离，①段由电源1供电，③④段由电源2供电。

开关电源的设计方案篇4

关键词：高层建筑；分类；供配电方案；可靠性；特点

高层建筑在当前经济发展逐渐加快的环境中，已经成为了城市建设的重点，各种综合办公楼、商业大厦以及高级宾馆等高层建筑拔地而起，为我国城市增添了又一景观。而高层建筑具有其自身不可忽视的特殊性，尤其是对于供配电建设的要求，更是成为了目前高层建筑建设中至关重要的一个问题。推动高层建筑的供配电建设实现更加优化的方案选择，是目前高层建筑研究人员正在着力研究的热点。而本文也是处于完善高层建筑供配电建设的目的，首先分析了高层建筑的分类情况以及不同建筑对于供配电方案存在的不同的要求，然后具体地谈论了其供配电方案的可靠性。

一、高层建筑具体分类及对于供配电方案的需求

目前，我国对于高层建筑的分类主要是从其用途方面来分的，包括一类、二类与超高层这样三种，而每一种高层建筑都因为具有其不同的使用特征而对供配电的建设具有不同的需求，建设供配电施工人员以这种需求为基础来选择具体的供配电方案才能够真正地使高层建筑发挥出其应用的功能。本文下面就具体地对高层建筑的分类以及其对于供配电方案的需求进行一下具体分析：

首先，就一类建筑来讲，它主要包括建筑的50m上或者24米以上部分具备1000平方米多的面积的综合楼、展览楼、商业楼等，以及具备1500平方米以上面积的商住楼，中央或省级的广播电视楼、电力调度楼、重要档案楼、邮政楼等，还有高级旅馆、医院、藏书在100万册以上的图书馆与书库等，此外，具有50米高度以上的普通旅馆、教育楼、档案楼等也被涵盖在内。其次，就二类建筑来讲，它主要就包括一类建筑之外的那些与一类建筑相仿的建筑，比如普通的（即省级以下的）邮政楼、电力调度楼、电视楼、防灾指挥楼等，还有综合楼、图书馆、书库、医院、电信楼、财贸楼，以及高度在50m以下的教育楼、档案楼等。再者，就超高层的建筑来讲，它是指民用的高于100m的建筑、公共的超过250米的建筑这样两类。

这样三类高层建筑对于供配电系统存在着不同的电力负荷需求，既一类建筑利用一级负荷要求、二类建筑用二类，而超高层则利用一类一级中的特别重要的负荷等级来设定消防用电。从这些高层建筑具体的供配电需求来讲，它们都需要具备以下条件的供配电系统。第一、10kv或以上的电压等级的双电源供电系统，且双电源要能够同时供电，同时结合具体建筑物的结构状况以及其所处地区的配电条件为其设置必要的配电所，对于有防火要求的建筑设置耐高温的液变压器或干式的变压器，并采用预分支的电缆或者是封闭式母线来配置低压的馈线，用单母线的分段接线来设置一次主接线。第二、以变电所的方式来供电，但不适合设置在最底层，必须设置时也应该将其地坪提升到高于同层地面的300米以上，而且要具备独立的隔热通风以及排水和防渗水设备，还要有完善的检修以及消防通道，超高层建筑要具有专业高水平的供电系统接入方案，并经过审核。

二、高层建筑的供配电建设方案的可靠性分析

本文对于高层建筑所采用的供配电的技术方案可靠性的研究是从供电以及配电两个方面来分别探讨的，供电方面主要分析了其电源应用的可靠性，而配电方面则从其应具备的特点入手进行了谈论。下面本文就具体地对这两个方面展开分析：

1、供配电方案中供电电源具备的可靠性

首先，供配电建设人员要按照具体的高层建筑用电设计规范来为其选择供电的电源以及备用的电源。高层建筑对于电源可靠性的设计要注意其不同级别负荷的供电选用要根据周围地区实际供电条件以及自身具体的需求来实施，而且可以利用同级的供电电压进行互相的备用。就供电电源方面来讲，一级负荷必须包括两个供电电源，并且保证这两个电源在其中任何一个发生故障时，另一个能够维持健康、稳定的继续运行；而二级负荷则适合采用二回线路的具体供电系统。同时，如果此高层建筑出现了特殊的负荷要求，还必须增加必要的独立的不予其他负荷存在牵连的应急电源。需要注意的是，此应急电源的预备必须具有能够达到一级负荷以及二级负荷电源容量的120%的设计标准，且能够满足安全启动时间要求，还要配置手动或自动的转换开关，以避免电力回流倒送。

其次，供配电方案设计人员应为高层建筑选用开关保安电源，这种电源能够实现自动的切换，无需专门人员进行操作，这就极大地减少了供电工作对于人员的需求，同时减少了切换时的安全事故发生频率，最终能够达到对于供电可靠性能的全面提升。而且，开关保安电源能够自动在建筑彻底失电的情况下自动启用后备电源，而且这种启动采用了快速的串联切换，具备较快的启动速度，同时其切换将两侧的电压作为切换的判断依据，不容易受到PT状态的相关故障或开关状态的影响。

2、供配电方案中配电设计应满足的要求

首先，高层建筑具有非常高的用电负荷，而且一级负荷的数量较多，建筑中的消防控制室、电梯、照明、消防水泵以及防排烟设施、污水处理设施等都要求其具有具备良好供电性能的电源作为支撑，总的来讲，它对于其自身的配电系统存在着安全、可靠、持续、稳定以及扩展性能好等各项要求。因此，其配电主要以双电源同时供电的方式来进行供电，两个电源都具备10kv或以上的高压并且相互独立，可采用放射式或树干式的形状进行具体的搭设。同时，配电系统中要加入滤波及稳压设备等来推动供电的稳定性，并为系统预留出充分的拓展空间，使其配电系统能够达到对于以后的设备增加所产生的电力需求的有效满足。

其次，高层建筑的设计人员应当为其配电系统设置电源的联锁控制，即利用断路器与可编程的控制器、触头组合、中间继电器等集中设备来辅助系统运行，而且在利用这种方式之前，工作人员一定要通过仔细分析找出系统可行线路的具体的运行规律，使每一种方式所对应的断路器都具备有效的分闸以及合闸状态。同时，工作人员要采用串联的方式将出头组合对应地接到每一个断路器所具备的控制回路上面，与可编程的控制器构成电气的有效联锁，而中间继电器则用来对断路器的合闸进行控制，使两端母线皆有电时以及负载段母线有电时，控制器都不能够合闸。

结语：

高层建筑对于供配电系统具有特别的应用要求，系统设计人员一定要充分地尊重这种建筑的需求为其设置安全可靠的系统，以全面保证系统功能的发挥，并避免用电安全事故的产生。

参考文献：

[1]张连成.关于高层建筑供配电系统设计的探讨[J].民营科技，2010（05）

开关电源的设计方案篇5

关键词：调度自动化；不间断电源系统；双机并列；逆变器

中图分类号：TM762.1文献标识码：A文章编号：2095-6835（2014）18-0001-02

UPS是不间断电源系统的简称，它的主要作用是当交流输入电源消失时，能通过附属蓄电池提供的直流电源逆变成符合一般设备需求的工频交流电源，继续向负载供电，从而保证对负载供电的连续性和可靠性。

梅州供电局调度自动化主站现有的UPS电源系统为双机双母带母联配置，可满足《南方电网调度自动化统不间断电源配置规范》，但其运行方式是母联投入双机并联运行，根据《关于落实防止调度自动化系统双机全停的11项反措的通知》，UPS系统的运行方式还需整改。由于调度自动化系统是不可停系统，在电源整改过程中需考虑设备运行的稳定性和可靠性。因此，我们设计了一套以利用应急中心UPS电源作为后备保护电源，确保关键设备在不停电的情况下，实现2台UPS解除并列运行的技术方案。本文就UPS系统整改设计和实施中的关键问题进行简要阐述。

1UPS系统的现有运行方式和特点

梅州供电局自动化机房现有的UPS为梅兰日兰GalaxyPW系列产品，运行方式为双机双母线并联冗余，其结构如图1所示（输出母联开关为常闭状态）。双机并联方式的特点是2台UPS互为冗余，在正常运行时，每台UPS的容量相同且平均分担相等的负载，负载功率小于或等于单台UPS的额定功率。在此情况下，如果一台UPS出现故障，则另一台UPS能继续供给全部负载。总而言之，并联冗余的配置可提高整个UPS系统的供电可靠性。

图1UPS双机接线

2UPS系统存在的风险及其反措要求

2011-07，广西某供电局发生了一起调度自动化主站系统双机全停事件。调查发现，该事件是因一台UPS发生了故障停机。因故障UPS采用了双机并联运行，所有负载自动转移至另一台UPS，在转移过程中出现了异常，导致第二台UPS在未闭合旁路开关的情况下自动停机，最终使两路UPS输出电源停电。此次事件暴露了双机并列运行存在的风险和弊端——如果出现单机故障后，因双机通信异常或双机配置不完善等原因，就可能将故障范围扩大甚至双机全停，这样会严重影响调度自动化系统的持续、稳定运行。

为了防止上述事件再次发生，南网总调下达了《关于落实防止调度自动化系统双机全停的11项反措的通知》。其中的第九项反措要求：并机模式UPS存在重大安全风险，各级调度机构应尽快落实技改项目，执行相关反措。反措具体包括：①采用并机模式运行的UPS系统，应按照《南方电网调度自动化系统不间断电源配置规范》，整改为双机双母线带母联运行的接线方式；②如果在短时间内不具备整改条件，应尽快新增一套供应急使用的UPS。

3UPS供电方式的改进设计

因现有的双机双母带母联接线方式的UPS系统存在运行风险，并根据南网总调整改不间断电源的相关规定，需要对2台UPS进行解并列整改。具体需要进行UPS停机、断开母联开关（加闭锁措施）、拆除并机通信线和重新配置双机运行参数等操作。在UPS系统整改之前，我们已向UPS的生产厂家咨询了解并列的相关问题，并认真组织自动化技术人员研讨整改过程中存在的风险和控制措施。其中，讨论的焦点是双机停电的方式，厂家建议的方案是双机全停，负载无缝切换至旁路转供，然后分列操作。这种方案在断开母联开关时，会导致部分单电源设备停机，且双电源设备处于单路电源供电和在线运行无保护”状态，此时，一旦市电输入跳闸，将会引起自动化系统双机全停。另外，在此项整改方案的负荷转移过程中，原本运行正常的UPS会受到负载冲击，将导致关键元件异常而自动停机，进而造成双机全停事故。

经过反复论证，最终设计出了一套较为安全的方案。其核心思路是利用应急指挥中心20kVA的UPS（以下称#3UPS），并借助自动化机房的便利条件，将其作为双机全停后负载的后备保护电源。具体流程为：从#3UPS的配电箱中拉一路临时电源至各关键设备屏柜，并以此作为屏体STS（静态切换开关）的备用电源，以来自#2UPS的屏柜B母排作为STS的主电源，每个机柜新增一个PDU作为STS的电源输出端，这样就可以实现双电源关键设备的一路电源来自#1UPS（A母排），另一路则由#2UPS和#3UPS共同承担（PDU）。当2台UPS全停时（假定先停#1UPS），根据并联停机的操作步骤，应使市电通过#2UPS维修旁路向B母排负载供电，运行在A母排的单电源设

备会因母联断开而失电，B母排上的单、双电源负载均由市电供应，双电源设备可受到#3UPS的供电保护。当旁路市电停电时，双电源设备仍可由STS自动切换（切换时间≤8ms）至#3UPS继续供电，以确保关键设备的运行不受影响。该方案明显提高了关键设备供电的可靠性，并有效地降低了UPS系统整改的风险。

我们根据技术方案编制了相应的《双机解并列操作步骤》。在实施过程中，应严格按步骤执行，检查、确认2台UPS的各项性能指标正常后，才可进行停机操作。下面以先停#1UPS为例分步讲解。

3.1#1UPS停机

停止逆变器，断开逆变器输出开关Q5N，断开旁路开关Q4S，断开电池开关QF1，断开市电主输入开关Q1。此时，除了关键双电源设备由#2UPS与#3UPS共同承担外，其余负载均由#2UPS承担，全部负载均受到了运行保护。

3.2解除并联

在确认所有设备运行正常后，断开母联开关QS1，此时，A母排停电，部分单电源设备停机。

3.3#2UPS停机

停止逆变器，系统自动合上旁路开关，由市电供应负载，合上维修旁路开关Q3BP，断开逆变器输出开关Q5N，断开UPS旁路输入开关Q4S，断开电池断路器QF1，断开UPS主输入开关Q1。此时，负载不间断地切换至手动维修旁路供电方式（市电供电），除关键设备有一路应急指挥中心的UPS受保护外，其余负载均不受保护。

4结束语

在设计技术方案之前，我们已核实了关键设备的总负载低于#3UPS的额定容量，核查了UPS输出和配电各级空气开关的容量是否满足要求，确保逐级配合，防止空气开关越级跳闸。该方案布置严密，实施顺利，最终安全、稳定地实现了UPS双机分列运行的目标。该方案的关键环节是利用应急指挥中心的空闲UPS作为临时后备保护电源，有效地降低了反措实施的风险。

参考文献

林捷.汕头供电局调度自动化UPS系统解并列工程实例.科技与企业，2012（12）125-126.

开关电源的设计方案篇6

关键词:水电行业;水土保持;开发建设

中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：

1前言

水电开发建设项目和生态环境是密不可分的,水库对于拦沙减淤及调配水资源来说意义重大;但是,由于工程建设的周期长、工程扰动范围大以及土石方开挖和弃渣量大,在工程建设的过程中易造成水土流失等严重问题。所以,水电开发的建设项目要以保护生态环境为前提,在建设过程中尽可能地避免对生态环境产生干扰和破坏,防止水土流失的发生。并且要正确处理好水电开发和生态环境保护及水土保持的关系，促使水电开发建设在区域生态环境的治理过程中发挥出最大化的积极作用。

我们要充分地在水电行业的综合管理方面发挥优势,并在水电建设中积极贯彻《水土保持法》。并在长期的工作实践过程中,逐步地探索并总结出具有水电行业特色的成功经验。在水电行业的相关技术标准建设中，经验将具有很好的指导作用,如果可以与工程建设项目相结合,将会在生态环境保护方面取得良好的效果。

2提高水电行业相关人员对水土保持工作重要性的认识

如何提高水电行业相关人员对水土保持工作重要性的认识是一个难题，该问题的顺利解决对于促进水电行业水土保持工作顺利进行具有重大意义。水电行业各相关企事业单位组织学习宣传《中华人民共和国水土保持法》和《中华人民共和国水土保持法实施条例》等法律法规是提高其对水土保持工作重要性的认识的有效途径之一。

应在水电行业各企事业单位的设计咨询与评审过程中,积极向其宣传《水土保持法》等法律法规相关要求,促进主体工程建设和水土保持设计的有机结合,为水电项目建设工程中的水土保持工作的开展奠定基础。

相关部门应与水利部的水土保持司和水土保持监测中心及项目建设单位积极进行业务沟通,为水土保持方案的编制单位和设计单位及建设单位提供最新最有效的水土保持技术。并组织全国的水电行业有关单位举行相关经验总结与交流大会,以达到共同学习与提高的目的。

3加强对水电建设项目全过程的管理

一般将水电建设前期工作划分为以下几个阶段：工程规划阶段、预可行性研究阶段、可行性研究阶段、招标设计阶段以及施工技术设计阶段。水电建设项目的设计总院可以利用其在水电建设前期工作中的综合管理优势，在水土保持方案的基础上开展在项目前期和施工过程中以及项目验收过程中的水土保持工作,促进水土保持工作在水电开发的建设项目全过程中的顺利进行。

3.1水电开发建设项目的工程规划阶段

大型的水电工程要具有发电功能除外的综合利用效益,一般包括防旱防涝、拦沙减淤、合理调配水资源等作用。在规划河流水电及工程项目的同时,水电行业应十分注重全方位的论证其开发规模及综合利用的效益,以获得工程经济和社会与环境效益的最大化。依据《水法》要求,水力发电行业规划应服从于综合规划。在对某些尚未进行综合规划的河流开发时,必须要广泛深入调查,全面识别其区域水资源功能与环境功能,并且需按照综合规划的基本思路对水电开发方案进行拟定,以满足各方面的基本要求。并在工程项目规划过程中,对水库的规模和调节能力进行论证,以确保综合利用目标的基本实现[1]。

3.2预可行性的研究阶段

在水电工程的预可行性的研究阶段,其主要的任务在于初步拟定水电工程方案。而《水电工程预可行性研究报告编制规程》的17项内容中,以下11项内容是与生态环境保护及水土保持相关的:

论证工程建设必要性。

确定综合利用的要求,提出工程开发的任务。

评价本工程区域构造的稳定性;查明并分析主要的地质条件,对工程方案成立有影响的重大地质问题进行初步评价。

初选具有代表性的坝(闸)址和厂址。

初选水库的正常蓄水位,初拟其它的特征水位。

初选电站的装机容量,初拟水库的运行方式。

初步确定工程级别和主要建筑物级别;初选代表性坝(闸)型、枢纽及主要建筑物型式。

初选对外交通方案;初步比较拟定施工导流方式和筑坝材料;初拟主体工程施工方法和施工总布置,提出控制性工期。

初拟建设征地范围,初步调查建设征地实物指标,提出移民安置初步规划,估算建设征地移民安置补偿费用。

初步评价工程建设对环境的影响,从环境角度初步论证工程建设的可行性。

综合工程技术经济条件,提出综合评价意见。

通过对工程比选方案中水土保持的分析评价,从源头上降低工程建设过程中水土流失程度,并奠定下一阶段水土保持工作的基础,更好地对编制水土保持方案指导书的工作进行引导。

3.3可行性研究的阶段

在最新的《水电工程可行性研究报告编制规程》中,明确规定水电工程可行性的研究阶段需编制《水土保持方案》以及在可行性的研究报告中应包含“水土保持”篇章。

水电开发建设过程中的水土保持工作比较复杂,需要水文和水工、地质和规划、施工和环保及概算等各专业相互协调、共同开展工作。水土保持方案的编制人员可利用和主体设计人员同属一个单位的优势,增强和水工与施工及概算等主要设计人员的沟通和联系,充分地理解施工布置和施工工艺以及概算投资,加大水土保持方案的设计深度,使其可以有效结合主体施工设计,切实指导在水电开发建设过程中的水保工作。

在保证水电开发建设项目设计质量的基础上，尽可能的提高水保方案的科学性与可操作性,需在方案技术审查之前,通常要根据业主要求,组织相关领域的专家对设计方案进行技术咨询,有效保证水保方案与主体设计各领域的协调性问题。

水土保持司下发的《关于规范水土保持方案技术评审工作的意见》进一步加强了对水电行业水保方案的技术审查程序。通过现场勘查工作,对水电行业的水保方案严格把关[2]。在方案技术审查过程中,邀请对项目可行性研究报告进行审查的施工和概算领域的专家参与审查过程。这样水保方案和主体设计存在的脱节问题能够基本上得到解决,同时也确保水土保持的概算投资符合实施方案的基本要求。

4发挥水电行业的技术优势

水电行业的设计单位的专业配置门类齐全，同时机构建设比较规范,经验也相对丰富。水电建设项目的设计单位应该积极地组织相关技术力量进入相关市场提供服务,并应该积极配合水利部执行相关的技术管理与执法检查工作,发挥出独有的行业技术优势及技术参谋作用。

5加强水电行业的标准化建设,提高水土保持工作的技术水平

在《开发建设项目水土保持方案技术规范》实施多年以后,在水电建设项目的水保方案编制的过程中,水电行业结合了建设工程的项目特点,通过逐步的摸索与总结,基本形成了具有水电行业独自特色的水保方案。

6结束语

我国的水力资源总量居于世界前列,但是目前我国的水资源开发量仅是水力资源技术支持开发量的五分之一左右,因此水力资源开发具有广阔的前景。国家一再强调水资源要有序开发,更加体现出“预防为主”和“源头控制”为原则的环境保护政策。这对水力资源开发的规划与布局提出了更严更高的要求。水力资源开发建设面临着新的机遇和挑战,而且水土保持工作在水力资源开发过程中将成为一项艰巨的任务。要做好水力资源开发建设项目中的水保工作,加强水电行业的自律性管理是十分有必要的。所以,推动水电行业进行标准化建设具有非常重要的意义。与此同时,各行业应该进完善各自相关制度的建设,为顺利开展水力资源开发建设项目过程中水土保持工作提供有效的制度保障。

参考文献