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中圖分類號： TM726 文獻標識碼： A 文章編號：

隨著改革開放的大趨勢，中國的經濟始終呈現迅猛的發展趨勢，國民經濟快速增長，為了更快的進行國家經濟建設，對電力的需求不斷增加，保障電力的及時供應是重中之重，各地也加快對電網的建設，建設的速度也是飛快，使得電力的電力的輸送能力得到質的提高。但是我們仍會在建設過程中不斷遇到各種新的問題，比如我們在的開發線路的路徑選擇上比較困難，總會從地勢比較惡劣的地方通過等。如何順應當今的形式，最大程度的滿足如今的電力需要已成為所有電力工作者所關注的。在本文中，筆者將就其中的關鍵問題進行探討。

1輸電線路的勘測

建設電網，首先要對整個輸電線路的設計進行整體的規劃，而輸電線路設計的首要的關鍵點在于對輸電線路的勘測，必須要選擇合適的合理的輸電線路，因為這將涉及到整個工程的未來發展，從經濟，運作條件與將來維護等方面都有長遠的影響，在整個工程中起主要作用。所以為了制定最合理的輸電線路，線路勘測人員必須認真對待其中的每一個環節，保證選擇的線路路徑長度合理，既可以降低投資，又能保證線路的整體安全，運行方便。線路測量的原理雖然很簡單，但我們仍需要主要其中的一些問題：①線路測距不要求像測量公路等那樣的工程的高精度，只要將角度和各個塔架之間距離、高度差等進行測量即可。所以，平距高差和轉角這些關鍵的數據測繪時一定要注意，不能測錯或記錯，測繪時需要嚴格按照測繪的操作程序和記錄程序，要有檢核條件。在對線路勘測過程中，勘測和設計人員要對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設施進行充分搜資和調研，進行多路徑方案比選，盡可能選擇長度短、轉角少、交叉跨越少，地形條件較好的方案。②要做到兼顧桿位的經濟合理性和關鍵桿位設立的可能性（如轉角點、交跨點和必須設立桿塔的特殊地點等），個別特殊地段更要反復測量比較，使桿塔位置盡量避開困難地區，為組立桿塔和緊線創造較好的施工條件。

2桿塔選型

不同的桿塔型式在造價、占地、施工、運輸和運行安全等方面均不相同，桿塔工程的費用約占整個工程的30～40%，合理選擇桿塔型式是關鍵。高壓架空導線對地面（或水面）、對跨越物必須保證有足夠的安全距離，為此，要求線路的桿塔具有必要的高度。同時還要求線路有與桿高相配合的適當的檔距。雖然設計中桿塔選型很麻煩，一根根去選不大現實，在盡可能大的范圍內統一設計選型是正確的設計方向，但是一些專用線路應進行專門設計，以方便施工運輸并降低工程造價。但是，從目前建設經驗來看，高壓線路設計過程中桿塔選型，一般是從技術、施工及運輸、運營和投資等方面考慮，應該遵循以下幾方面的要求：

（1）桿塔的型式直接影響到線路的施工運行、維護和經濟等各個方面，所以在選型時應綜合考慮運行安全、維護方便和節約投資，同時注意當地施工、運輸和制造條件。在平地、丘陵及便于施工的地區，應首先采用預應力混凝土電桿。在運輸和施工困難的地區，宜采用拉線鐵塔；不適于打拉線處，可采用鐵塔。目前，鋼筋混凝土電桿在 35~220kV 線路上得到了廣泛運用，在220kV線路上使用的也不少。220kV 及以上線路使用鐵塔較多。110kV 及以上線路雙回線路也多采用鐵塔。

（2）設計冰厚15mm及以上地區，不宜采用導線非對稱排列的單柱拉線桿塔或無拉線單桿。

（3）轉動橫擔和變形橫擔不應用在檢修困難的山區，重冰區以及兩側檔距或標高相差過大易發生誤動作的地方。

（4）為了減少對農業耕作的影響、少占農田110kV 及以上的送電線路應盡量少用帶拉線的直線型桿塔；60kV及以下的送電線路宜采用無拉線的直線桿塔。

（5）在一條線路中，應盡量減少桿塔的種類和規格型號。

3桿塔基礎設計

桿塔基礎作為輸電線路結構的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個工期一半時間，運輸量約占整個工程的60%，費用約占整個工程的20～35%，基礎選型、設計及施工的優劣直接著線路工程的建設。桿塔基礎設計應該注意如下三方面的問題：桿塔基礎的坑深就以設計的施工基面為基準。拉線基礎的坑深，在設計未提出施工基面時，應以拉線基礎中心的地面標高為基準；桿塔基礎坑深的允許偏差為+100mm，-50mm，坑底應平整，同其基礎坑在允許偏差范圍內按最深一坑操平，巖石基礎坑深不少于設計值；桿塔基礎坑深與設計坑深偏差+100mm以上，應按以下規定處理：①鐵塔現澆基礎坑其超深部分應采用鋪石灌漿處理；②混凝土電桿基礎，鐵塔預制基礎，鐵塔金屬基礎等，其坑深與設計坑深偏差值在+100～+300mm時，其超深部分應采用填土或砂、石夯實處理。當不能以填土或砂、石夯實處理時，其超深部分按設計要求處理。設計無具體要求，按鋪石灌漿處理。當坑深超過規定值在+300mm 以上時，其超深部分應采用鋪石灌漿處理。

此外，根據輸電線路通過的實際地質情況每基塔的受力情況逐地段逐基進行優化設計比較重要，特別對于影響造價較大的承力塔，由四腿等大細化為兩拉兩壓或三拉一壓才是經濟合理的。

4防雷擊

因雷擊事件造成的電力系統故障 ，不僅影響電力線路的正常運行 ，而且還會對正常的用電產生重大的影響 ，可能導致財產受到重大的損失 ，嚴重的情況下甚至會危害生命安全 ，對經濟和社會產生重大影響。從 10kV 配電線路雷擊過電壓產生商看 ，一般有兩種雷擊感應過電壓 ，直擊雷電過電壓是由于直接命中配電線所導致的 ，感應雷電過電壓是雷電擊中配電線附近的地面所引起的電磁感應造成的。

我國的主要配電線路的防雷技術和措施由于 10kV 配電線的絕緣水平低 ，當線路由于雷電活動和雷電過電壓線路絕緣子閃絡時產生的 ，可以很容易地導致此類事故 ，在配電線路的設計上，以節省線路走廊和使用塔多回路技術為主，這四個塔豎立建立了循環備份，雖然在這種情況下，節約線路走廊，減少了線的投資 ，但由于塔多回路和行與行之間的電氣距離遠遠不夠的 ，因此 ，一回線遭受雷擊后線路絕緣子地面損壞故障 ，如果流量后繼續發生故障的次數也比較大 ，連續陸空電弧會出現與免費的熱和光自由的兩極 ，小環之間的距離 ，然后自由弧將蔓延到其他線路 ，造成接地故障的發生相同的極點 ，將導致更嚴重的回線故障的同時 ，極大地影響了可靠性可用于電源配電線路 ，在上述線路中 ，加強絕緣的方法 ，可采取更換絕緣電線裸電線 ，絕緣膜，增加絕緣導體和絕緣體之間的間隙，更換絕緣子模型等方法，以提高線路絕緣水平。

5結束語

總之，高壓輸電線路線路設計是一項技術含量較高，勞動強度較大，時效性要求很高的野外工作，而且受天氣、環境、地理狀況等的影響較大，因此，在設計過程中要做好線路勘測，桿塔型選擇等，避免在線路設計中脫離工程實際，一味生搬硬套是無法保證設計質量與滿足電網需要的。只有結合實際，因地制宜，通過優化方案，攻關，不斷探索與創新，才能滿足建設堅強電網的要求。

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2高壓變頻技術在火力發電廠中應用的重要作用

2.1有利于節能減排工作的開展

在傳統的火力發電廠中需要使用擋板和閥門來調節發電設備的風量和水量，擋板和閥門對能量的需求較高，在火力發電廠中使用了高壓變頻技術之后，通過驅動水泵和風機來代替擋板和閥門，不但能夠解決掉使用閥門和擋板調節方法給設備運行帶來的不足，還能實現節能減排，降低企業對發電廠的成本投入，有利于企業經濟效益的提高。

2.2使用方便快捷，減少設備故障出現的頻率

高壓變頻技術在應用的過程中往往同電子信息技術相結合，電子信息技術的使用不斷的提高了企業的經營管理水平，還有效的減少了企業在人力物力方面的投資。火電廠設備的正常運行需要發電機的協調合作，火電發電廠中有兩種型號的發電機，同步發電機和異步發電機，同步發電機使用直接啟動的方式，異步發電機使用間接啟動的方式，在發電機啟動的過程中會造成大量的電量消耗，在啟動過程中會產生較大的振動對設備產生沖擊，在很大程度上影響設備的使用壽命。通過使用高壓變頻技術能夠緩解啟動過程中產生的機械振動，提高了設備的運行效率，在保證設備正常運行的同時，提高了設備的使用壽命，在一定程度上減少了發電廠在設備上的成本投入，有利于企業經濟效益的提高。

3高壓變頻技術的分析研究

3.1高壓變頻器的DCS控制方式分析

分散型的控制系統也就是DCS在火電發電廠中的主要控制系統，手動控制DCS控制是高壓變頻技術中的主要控制，在高壓變頻技術中的控制方式有很多種，主要總結如下：采用閉環控制方式對設備的壓力和流量進行控制；采用開環控制方式對設備的轉速進行控制；使用開環控制方式對設備的頻率進行控制，通過在設備的屏幕上直接輸出數值，然后邊頻率器的邊頻率的控制得出數值。

3.2高壓變頻器工作旁路的切換方式分析

在火電發電廠中，風機和水泵設備屬于持續運作的負載，為了減少設備使用過程中故障出現的頻率，較少設備檢修的次數，在應用高壓變頻技術時同時使用工頻旁路，工頻旁路的設置方式主要有手動和自動兩種形式，一旦高壓變頻出現故障，就要及時的采用采用手動或者是自動的方式對貢品旁路進行切換，手動旁路是一種可以通過手動控制進行高壓隔離的開關，手動控制在高壓旁路中的應用較為廣泛，因為本身結構較為簡單，操作簡單，成本較低，開關設置明顯，應用在高壓變頻中之后，有利于高壓變頻器的檢修。

4高壓變頻技術應用的具體措施

隨著其他能源方式不斷創新和發展，傳統的火力發電將面臨著越來越大的壓力，火力發電廠要想在激烈的市場競爭中站住腳，就必須提高火力發電的使用率，在符合國家節能減排的規范要求的同時，減少火力發電的成本投入，采用高壓變頻技術就能夠很好的解決以上的問題。

4.1安裝和調試變頻設備的具體措施

傳統的設備運行方式是采用了一拖二二拖三的方法，這樣的方法在很大程度上增加了設備的回路難度，為了減少設備運行回路變頻和工頻之間故障出現的頻率，在對設備進行安裝的過程中要主義防范措施。

4.2合理設置變頻器和上級開關保護功能

變頻器在運行的過程中經常會出現跳閘的現象，為了防止這種現象的發生，一般的在事故按鈕上采用一拖二的方法，在事故按鈕上安裝兩個電源斷路器，一般的選取兩個節點，在一個節點上使用工頻跳閘回路，在一個節點上使用變頻跳閘回路。這樣不論出現何種情況，都能很好的預防跳閘現象的發生。

4.3設計可靠的風機和控制電源

為了保障設備的正常運行，就要保證變頻器電流輸入值趨于正常，如果輸入電流變化較大，就容易出現跳閘的事故，所以為了防止這種現象的發生，要對設備進行不間斷的檢測和維修，為設備提供充足的電能。

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前言

高壓電氣試驗是考核電氣設備主絕緣或電氣參數是否滿足安全運行的一個重要手段。然而，高壓電氣試驗的結果往往會受到一些不為人們所注意的因素所干擾，造成試驗結果與實際情況不符合，甚至得出錯誤的結論。比如，被試設備的缺陷沒有被反映出來，造成設備帶病運行；也可能把合格的設備判斷為不合格，從而造成不必要的損失。筆者對多年來在高壓試驗中所碰到的一些問題，進行歸納、分類和分析，并對如何避免和解決這些問題，提出了相應的措施。

1、試驗設備和被試設備的接地問題

1.1高壓TV及TA二次回路不接地造成測量數據錯誤

在測量高電壓和大電流時，必須使用TV和TA進行變換。理論上，TV或TA的變比應遵循電磁感應定律，即它們是變比決定于一次繞組的匝數和二次繞組的匝數。然而，在實際應用中，如果高電壓下的TV或TA的二次繞組沒有將一端接地時，實際上反映出來的變比就會偏離銘牌值，所測量出的數據也是錯誤的。例如，對1臺30mW水輪發電機進行交流耐壓試驗時，采用1臺35KV/100V的TV和1塊150V的交流電壓表測量電壓，在第1次試驗時發現電容電流比往年小得多，顯然是試驗電壓沒有達到預定值，所測量的電壓是一個虛假的數據。經檢查發現TV二次沒有接地。將TV二次繞組一端接地后，數據恢復正常。試驗數據見表1。

表1TV二次繞組不接地和接地的數據比較

如果按照電流與電壓成正比的關系反過來計算第1次試驗電壓，應為：（21/38）×23.8=13.15（kV），這一電壓與預定試驗電壓相差甚遠。對于高壓TA，我們在實驗室也做過同樣的試驗，當高壓TA二次繞組不接地時，電流的變比同樣會產生嚴重的偏差。

無獨有偶，在做1臺電力變壓器的空載試驗時（試驗電壓10kV），第1次試驗所測量的空載電流和空載損耗與出廠試驗數據不吻合，經檢查也是TV和TA二次繞組沒有接地所造成。

由于高壓TV，TA的一次繞組和二次繞組與大地之間存在著分布電容，如果二次繞組不接地，二次繞組上的感應電壓就會通過表計與大地之間產生雜散電流，從而產生錯誤的指示值。

通過對這一問題的分析，筆者認為以下兩件事情在高壓試驗中必須重視：

1）高壓TV和TA的二次繞組，不論是從安全的角度還是從測量的準確度來考慮，都必須將其中的一個端子可靠接地；

2）在進行交流耐壓試驗時，應同時測量試品的電容電流，因為可以從電流的大小來判斷試驗電壓是否正常。

1.2被試設備接地不良造成介質損耗增加

這種問題主要發生在電容量較大的設備上，比如耦合電容器或CVT（電容式電壓互感器）。在變電站里，線路CVT或耦合電容器通常都與線路直接連接，在檢修時為了保證線路檢修人員的安全必須將CVT或耦合電容器的頂端接地，通常是將線路的接地開關合上或掛上臨時接地線。如果接地開關或臨時掛接的地線接觸不良，相當于在電容器上串聯了一個附加的電阻。如果電容量為c，電容器的介質損耗因tgδ與等值串聯電阻R有如下關系：

tgδ=Ωcr

從上式可知，當電容器串聯的電阻一定時，電容器的電容量越大所產生的損耗越大。在實際試驗中，已經多次發生因接地開關或接地線接觸不良而造成被試品介質損耗超標的問題。表2是一個500KV直流中繼站耦合電容器的測量實例。

表2 耦合電容器介質損耗測量數據比較

當懷疑接地開關或接地線接觸不良時，可以在被試品上直接掛上另外的接地線，保證接觸良好。

1.3濾波器接地開關沒合上造成測量數據異常

這種情況發生在測量耦合電容器（或帶通信端子的CVT）上，如圖1所示。由于耦合電容器頂部接地，所以在測量C1的介質損耗時通常采用反接屏蔽法，也就是將測量裝置的屏蔽端子接于C2的下端，這種接法似乎是把C2以下的元件全部屏蔽掉了，而事實上并非如此。表3是一個測量實例，從表3數據來看，當接地開關打開時，不同的測量儀器所呈現的異常情況不盡相同，只有當接地開關合上后，才能測出正確的數據。這種情況說明異常現象還與儀器的測量原理有密切的關系。

因此，在測量耦合電容器的介質損耗時，應首先將結合濾波器的接地開關合上。

圖1反接屏蔽法測量C1

表3濾波器接地開關的分合狀態對測量結果的影響比較

2、試驗電壓不同所引起的問題

2.1對介質損耗因數測量的影響

在一次500KV直流中繼站的耦合電容器預防性試驗中，由于耦合電容器電容量較大，為了避免儀器過載，采取降低試驗電壓的方法進行測量。在36臺耦合電容器中其中有1臺測量結果不合格，見表4序號1。為了查找試驗不合格的原因，試驗人員采取了各種各樣的方法，如改變試驗接線、擦拭外套等等，但測量結果仍不合格。第二天用另一型號的測量儀進行測量時，發現在0.5KV的電壓下測量結果仍然不合格，但隨著試驗電壓的提高，介質損耗卻越來越小。然后再用回原來的儀器復測，在同樣的試驗電壓下測量結果也已經正常，測量結果見表4中序號2-7。這種現象顯然與絕緣材料中存在雜質有關。之所以出現這種現象，我們分析原因可能是：多元件串聯的耦合電容器中存在連接線氧化接觸不良的問題，在低電壓下氧化層未擊穿，呈現較大的接觸電阻，所以介損變大；當試驗電壓提高后，氧化膜擊穿，接觸電阻下降，介損變小，這時即使降低試驗電壓，氧化膜仍保持導通狀態，介質損耗不再增大。

2.2對測量直流電阻的影響

某廠1臺發電機在進行預防性試驗時，用雙臂電橋測量轉子繞組的直流電阻，測量結果與歷年數據相比顯著增加。為了慎重起見改用外加直流電壓電流法，測量結果卻與歷年試驗數據接近，然后改用不同的儀器測量，數據變化很大。根據對測量方法和結果的分析，我們判定轉子繞組已經存在導線斷裂的問題。導體斷裂后，在斷裂面形成一層導電性較差的氧化膜，當用雙臂電橋測量時，由于電橋輸出電壓較低，氧化膜不擊穿，所以呈現較大的電阻；而采用外加電壓電流法時，由于輸出電壓較高，所以氧化膜擊穿導電，測量的直流電阻就變小。經拔護環檢查，該轉子繞組端部存在5處斷裂的缺陷。

表4不同電壓下耦合電容器測量結果比較

以上例子說明，對于與直流電阻有關的試驗，采用輸出電壓低的儀器更容易暴露設備存在的缺陷。

2.3對測量直流泄漏電流的影響

導體表面所產生的電暈電流在導體的形狀、電壓極性、導體間的距離確定以后，就與電場強度的大小有關。當外施電壓小于一定的數值時，電暈電流很小，對泄漏電流的測量影響可以忽略，而當試驗電壓超過一定的數值后，電暈電流要比絕緣的電導電流大得多，這時就要采取措施減小電暈電流的影響。

3、環境溫度所引起的問題

在某廠1臺發電機轉子的預防性試驗中測得轉子繞組的直流電阻不合格，正準備進行處理，為慎重起見，先用原儀器進行復測，卻發現數據是合格的。在后來的幾天里，這種情況總是反復出現，所測得的數據有時合格，有時又不合格，令人費解。后來經詳細分析，發現凡是白天測量的數據都是合格的，而晚上測量的數據都是不合格的。進一步分析發現，該電廠所處的地區白天和晚上的溫差較大，極有可能是轉子繞組導體存在裂紋，白天溫度高時，由于導體膨脹，裂紋被頂緊而完全導通，所以直流電阻合格；而到了晚上，由于溫度降低，導線收縮，裂縫被扯開，所以直流電阻增大而不合格。經拔護環檢查，證明這一分析是正確的。

4、引線所引起的問題

4.1絕緣帶的問題

在一次測量500kV斷路器斷口電容器的介質損耗因數時，所測得的數據總是不合格，為了找出原因，試驗人員嘗試了各種各樣的方法，最后發現只有當取消固定試驗引線的塑料帶后，所測得的數據才是合格的。經用兆歐表測量，所用的塑料帶絕緣電阻竟然只有幾百兆歐，而被試設備的絕緣電阻均大于10000MΩ，用這樣的塑料帶固定試驗引線，無疑是在試品上并聯了一個電阻，增加了試品的介質損耗。這種現象確實非常罕見，為了保證試驗結果的準確性，檢查所使用的絕緣塑料帶的絕緣電阻還是很有必要的。

4.2避雷器的引線問題

某廠1臺500kV主變中性點避雷器在預防性試驗中，檢修人員僅將引線的主變側斷開，引線保留在避雷器上，用塑料絕緣帶固定并與周圍設備保持足夠的距離。然而，在試驗中75%直流參考電壓下的泄漏電流總是在70μA~80μA之間，大于50μA，按規程規定屬于不合格。廠里只好打算更換。為了慎重起見，在拆下避雷器的引線后進行復測，泄漏電流已小于20μA。由此可見，在進行避雷器試驗時，高壓部位的引線必須全部拆除，而且高壓直流發生器的屏蔽線必須直接接到避雷器的高壓端，以防止引線所產生的電暈電流流入微安表造成測量偏差。

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一、引言

隨著煤礦工業采煤機械化不斷提高，礦井生產能力越來越大，與之配套的地面生產能力的規模也越來越大，造成單臺電動機的容量相應增大，用電負荷隨之增大，從而出現電壓降增大、電能損耗增加、電纜截面不足等問題，故在煤礦地面生產系統設計中，傳統的380V供電已不能滿足配電的要求，需提高配電電壓，如低壓供電系統采用660V及更高電壓。本文就地面生產系統供電電壓由380V提高到660V電壓技術問題進行探討。

二、660V供電的國際國內發展概況

早在上世紀60年代，660V電壓就被作為一種標準電壓列入國際電壓標準中。1967年國際電工標準IEC38/67推薦的額定電壓中就有660V。在以后IEC38中均有660V電壓作為額定電壓。我國1959年的國標GB156/59中，只規定了220V、380V兩種電壓為額定電壓。而在1980年的GB156/80中已把660V列入國家標準額定電壓。我國現行國家額定電壓標準中，660V電壓仍為國家標準額定電壓。

我國煤礦企業井下于70年代初基本實現全行業660V升壓改造。1981年，我國開始對煤礦礦井地面生產系統和選煤廠進行了660V升壓供電的試驗和研究工作，經過長時間對各種系列電氣元件等電氣設備在660V條件下的試驗和驗證工作，于1986年11月建成我國第一座由660V配電電壓供電的陽泉四礦選煤廠，并順利投入運行，1988年6月通過了由能源、機電兩部主持的技術鑒定。1990年原能源部發出在煤炭工業中新建地面生產系統及選煤廠應采用660V供電的通知，進一步推動了660V供電在煤礦生產中的發展。隨后，九龍口礦、淮南南潘集三礦、大同晉華宮礦等多座大型選煤廠都采用了660V供電并投入運行。

三、660V供電系統的可行性技術分析

1、供電輸送能力提高

電網的輸電能力與其供電電壓的平方成正比，即：

式中：P——通過線路的輸送功率，kW；

Z——線路阻抗，Ω；

Un——額定電壓，V；

cosφ——線路功率因數；

ΔU%——電流通過線路的電壓降百分數。

為便于分析比較，可認為輸電質量ΔU%和功率因數cosφ不變，則線路中輸電能力P·Z與電壓Un平方成正比，即：

電網供電電壓為380V時，電網輸電能力為：

電網供電電壓為660V時，電網輸電能力為：

兩種電壓的輸電能力比較：

可見，電壓由380V升高到660V后，電壓提高倍，線路輸電能力為380V電壓時的3倍，也就是說，如輸電功率P不變，導線截面不變，則660V電壓供電的輸送距離為380V電壓的3倍。同樣，如輸電線路阻抗Z不變，即電纜長度和截面不變，其輸送功率也為380V電壓的3倍。

2、電能損耗降低

電網供電電壓從380V升高到660V后，電流將降至原來的1/，電能損耗與負載電流的平方成正比，因此用電設備均能降低電能損耗。用電設備的功率越大，使用660V供電的經濟效果越好。

三相輸電線路上有功功率損耗：

式中：ΔPL——有功功率損耗；

In——線路額定電流，A；

R——線路每相的電阻，Ω。科技論文。

現設定輸送功率不變，線路長度不變，則380V、660V時輸送線路上的功率損耗分別為：

兩種供電電壓輸送線路上的功率損耗相比：

可見，在輸送功率和線路不變的情況下，660V供電電壓線路上的功率損耗是380V時的1/3，即可減少輸電線路上功率損耗的2/3。

3、節約金屬、減少投資

一般0.4kV低壓配電系統中配電電纜采用0.6/1kV耐壓等級，在用于0.66kV低壓配電系統時，無需增加電纜耐壓等級。另一方面，由于采用0.66kV配電電壓，提高了電壓等級，對為相同容量的電動機配電，則可以減少配電電纜截面或增大輸送距離。

660V供電時的導線截面積約為380V時的57.7%，而導線、電纜截面由標準分級所決定，故通常至少可降一級標準截面來選取導線、電纜。通過技術分析，升壓改造后電纜、配電開關等方面節約的材料達40%~55%。同時補償功率因數用的電容器，相同容量情況下，在660V電壓下使用時要比380V輸出無功功率提高2倍（Qc=U2ωc），而價格只差50%，故可降低電容器投資約一半。

4、供電安全可靠

380V供電系統為中性點直接接地的三相四線制系統，一般為動力照明混和供電。660V供電系統為提高運行安全，采用中性點經電阻接地系統。

變壓器接地方式一般分為四種：即不接地方式（中性點絕緣）、直接接地方式；電阻接地方式（數十Ω為低電阻接地，數百Ω為高電阻接地）、消弧線圈接地方式。中性點接地與否，對供電系統設計、維護運轉及安全都有重大關系。當發生一相接地時，隨著接地方式不同，電壓差別很大。科技論文。對于直接接地和低電阻接地的電網，一相接地時，接地短路電流較大，除能使繼電保護迅速動作外，還有降低內部過電壓的優點。對不接地、高電阻接地和消弧線圈接地方式的電網，單相接地電流很小，對提高系統的穩定性和供電可靠性有利。對地面660V配電系統，其中性點接地方式目前沒有明確的規定，《煤礦安全規程》規定，煤礦井下采用中性點不接地系統。中性點不接地系統的優點是單相接地電流小，從而避免了人觸電時大接地電流對生命造成的危害。但缺點是由于網絡電容電流和系統漏電電流很小，不便于實現保護的選擇性。科技論文。為避開這一缺點，又能提高供電系統的穩定性和可靠性，因此地面660V供電系統一般采用中性點經高阻接地方式，通過適當調整接地電阻值，從而實現既能保證保護裝置的選擇性又可抑制單相電弧接地時的過電壓。

660V供電系統必須裝設選擇性漏電保護裝置，否則不能投入運行，而380V供電系統一般不裝設這種保護，適當選擇中性點接地電阻，可以增加故障點的零序電流，提高選擇性漏電保護的靈敏性，實現有選擇性的切除故障回路。660V供電系統采用上述保護措施后，人身觸電后得到了有選擇性的保護，比現在廣泛使用的無漏電保護的380V系統具有更高的安全可靠性。

四、結語

通過對660V供電技術探討，若礦井地面生產系統用電負荷較大，則采用660V電壓供電為最佳方案。

參考文獻：

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一般說來，超級電容電池具備很多優點：容量大、充電快、比功率大、重復深度放電次數可超50萬次、低溫lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨性能良好、安全系數高、免維護時間長等。

LTC6803-4的應用是比較便捷、靈活的，同時又具備高測量精度和高穩定性的芯片，特別適合在超級電容電池組管理上的應用。

2 LTC6803-4并聯級聯獨立尋址技術的應用

2.1 LTC6803-4的特性及工作原理

LTC6803-4主要包括參考電壓、12位ADC、串行SPI接口的電池監測專用芯片、還有高電壓輸入的多路復用器。每一個LTC6803-4都能夠監測電池，最多12串。如果是一個具有多片的LTC6803-4，是能夠通過利用并聯級聯的測量方式及方法來測量超過12串的串聯電池組的。還有，每一個LTC6803-4，都具備一個串行接口，能夠獨立尋址，這樣的方式能夠方便主控器、LTC6803-4進行同步的通信、操作環節，LTC6803-4最多是16片。LTC6803-4的全局測量精度比0.25%小的時候，一般都能達到大多數工程項目對電池電壓測量精度的標準。

2.2 LTC6803-4主要引腳功能

LTC6803-4主要有44個引腳，比如有C0～C12：電池電壓輸入引腳。VREG：線性電壓整流輸出。V-：LTC6803-4最低電勢端。A0～A3：地址輸入。SCKI，SDI，SDO，CSBI：SPI數據通信接口。

3 系統設計

3.1 采集系統結構

測量方法是用2片LTC6803-4并聯級聯實現24節超級電容電池的單體測量級管理。

3.2 LTClunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨6803-4并聯式級聯的工作方式

LTC6803-4在SPI上的地址用戶是能夠自行配置的。本文中只有2片，LTC6803-4是在同一SPI總線與主控器進行通信，所以只要獨立地址數比2大或是同2等同，那么便能利用地址將不同的LTC6803-4劃分。

3.3 SAF-XC886C-8FF5V芯片

3.3.1 MCU的選擇

MCU作為超級電容管理器的主要部件，是通過XC886C汽車級芯片來完成的。

SAF-XC886C工作頻率為24 MHz，以八位的市場價格，提供16位產品的性能。擁有8通道10位的精度，三個獨立定時器，4個PWM通道，以及后臺E2PROM模擬。

3.3.2 單體電容電壓檢測芯片的挑選

每個LTC6803可以同時測量十二個超級電容器或串接電池的電壓，并且擁有單獨尋址的串行接口，能夠把16個LTC6803-4元件接入同一個控制處理器中運行。LTC6803-4把電池組的底端與V分開，因此，可以改變第一節電池的測量精準度。

3.3.3 信號隔離器的選擇

通過分析信號的可靠性，以及電氣的安全性。挑選出滿足需要的ADUM1411及ADUM1201這兩種芯片。傳輸速率為10Mbps，隔離電壓為2500 V。

3.3.4 隔離電源的選擇

為了保證安全，選用多規格的雙列直插的隔離電源模塊。

3.4 系統軟件配置

本文所概述的2個芯片通過0Ω電阻將地址主要是分別配置為80和81，所以1#LTC6803-4芯片地址為0B10000000，2#LTC6803-4芯片地址為0B10000001。

4 實驗結果與誤差

根據實驗驗證的結果，來驗證電池單體電壓能不能達到電池管理系統對單體電池電壓監測的實際測量目標的。實驗的目標用超級電容電池電壓為1.60 V，容量為20 Ah、24只，為了驗證該系統電壓測量的精度是lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨多少，使用萬用表測量得到電池電壓的真實數值。在實驗還沒有開始的時候，通常主要是通過放電的方法，將電池的電壓改為不均衡的狀況，通過這樣的方法，能夠檢驗系統電壓檢測精度是否正確。實驗的結果證明，所有電池單體電壓測量誤差都在0.19%內，能夠達到對單體電池電壓監測的實際測量目標。

5 結語

綜上所述，超級電容電池具有很多的優點，LTC6803具一個精準參考電壓、一個高電壓輸入的多路復用器以及一個串行SPI接口的超級電容監測專用芯片同時，可以允許主控器與至多16片同時進行通信和操作。為了能夠保護好超級電容動力電池，并逐漸的延長電池的使用時間，同時又能增加行駛的距離，那么便要求建立一個有效的電池管理系統，所以說電動汽車產業的發展及推廣是一項非常關重要的系統工程。

參考文獻

篇（6）

 

隨著電子通訊行業的迅猛發展，我國已成為名副其實的PCB生產大國，PCB產量多年居世界第一位。PCB生產廢水中污染物主要是COD與重金屬銅[1]。產生銅廢水的工序主要有：沉銅、全板電鍍銅、圖形電鍍銅、蝕刻以及各種印制板前處理工序。其中含銅非絡合物廢水主要來源為磨板、全板電鍍、圖形電鍍、酸性蝕刻以及其他一些漂洗工序[2]。本試驗主要采用陰極填充粒子的三維電極電解法處理各環節排放的非絡合綜合含銅廢水，并進行電費成本的估算。

1 試驗

1.1 試驗裝置

三維電極中試設備如圖1所示，采用PVC塑料制作（70cm50cm60cm），處理水量140L，陽極為兩塊35 cm 45 cm的涂鈦極板，陰極為2塊20cm 53 cm的銅板環境保護論文，放置在寬6cm的玻璃槽中，槽中填充廢鐵屑或活性炭粒子。

圖1 三維電極電解中試裝置圖

Fig.1 Schematic diagram of three-dimensional electrode pilot reactor

1.2 試驗方法

試驗設備為HY1711-5S雙路可跟蹤直流穩壓電源、721可見分光光度計。銅離子檢測采用2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法中國期刊全文數據庫。

銅離子流經粒子顆粒陰極，并在其表面還原吸附析出。試驗用水取自線路板生產企業實際含非絡合銅廢水。粒子電極中的活性炭是不飽和的，故在試驗前先用試驗原水對其浸泡,并多次換水，測定浸泡前、后水中的銅離子，直至兩者相同。試驗考查極間距、電解電壓、電解時間和不同填充粒子對銅去除率的影響，得出最佳運行參數，估算電費成本。

2 試驗結果

2.1 極間距對銅離子去除的影響

為能更好的溶出廢水中的銅，調節廢水的pH值為3-4，試驗中陰極添加了鐵屑，考查當電解電壓為13V和16V時，極間距分別為4cm和6cm條件下的銅去除，結果如圖2。

Fig2.Effect of electrode distance on Cu removal

由圖2可知，不同電壓下銅去除率都隨極間距的減小而增加，這是因為極間距影響著溶液的傳質距離和電極電勢[3]。極間距小相應的可減小對流、擴散傳質的傳質距離，增大傳質的濃度梯度環境保護論文，強化傳質效果，降低電解電壓，提高電解速率和效率。但間距過小會影響操作的穩定性，因此試驗中采用極間距4cm。當電壓為16v時，電解215min銅去除率為49.6%，此時電流為5.80A，以河北省工業用電0.71元/度計，電費成本為1.68元。

2.2 電解電壓、填充顆粒和電解時間對銅離子去除的影響

為使填充顆粒呈現復極化，電解電壓必須足夠高。當施加在粒子電極上的電壓低于反應電壓時，只有短路電流或旁路電流存在。大于反應電壓時，則有反應電流出現。電壓越高，復極化程度越大，處理效果越好，但耗電量越大，并且填充顆粒上副反應加劇，產生大量氣泡環境保護論文，使得污染物在粒子上不能很好地吸附。試驗考查了極間距4cm，陰極槽填充鐵屑和活性碳兩種粒子電極形式下的銅去除率，結果見圖3和圖4。

Fig3.Cu removal efficiency of three-dimensional electrode at4cm electrode distance andfilling scrap iron

Fig4.Cu removal efficiency of three-dimensional electrode at4cm electrode distance andfilling activated carbon

試驗表明陰極槽填充鐵屑，當電壓大于16v，電解220min以上時，銅去除率可達到50%，電壓22v時電解135min，銅去除率為56.4%。而陰極槽填充活性炭時，電壓在20v以下，銅去除率仍然極低，當大于22v后銅離子可去除50%以上中國期刊全文數據庫。

圖中還可看出陰極填充鐵屑對銅的去除要好于填充活性炭顆粒，所需電壓小，電解時間短，但通過電費估算可知陰極填充鐵屑時電解電費成本較高。電壓為22V，電解135分鐘，銅去除率達到56.4%環境保護論文，進水銅濃度為58.0mg/L時，出水銅為25.3mg/L，電費成本1.72元/噸。陰極槽填充活性炭顆粒時，電壓為22v，電解90min，銅去除率為52.1%，進水銅濃度為171.3mg/L時，出水銅為82.0mg/L，電費成本1.12元/噸。

由圖4還可知，,隨著電解時間的延長,對銅離子的去除率逐漸增大，在前135 min內銅去除率隨時間的延長而迅速增大，之后增速逐漸減慢并趨于穩定。其原因是電解初期，裝置內銅離子濃度高，能快速擴散到電極表面。之后裝置銅濃度下降，濃度梯度對去除效果的影響變得顯著，所以降解曲線變得越平緩。考慮到運行費用環境保護論文，電壓為22v，電解時間宜取90 min。

3 結論

中試試驗表明三維電極電解處理PCB非絡合銅廢水最佳處理條件時陰極槽添加活性炭粒子，極間距4cm，電壓22V，電解90分鐘，在此條件下銅去除率為52.1%，進水銅濃度為171.3mg/L時，出水銅為82.0mg/L，電費成本約為1.12元/噸。三維電極電解處理此種廢水雖能回收銅，但出水達不到排放標準，需采用其他方法繼續處理。

參考文獻：

[1]謝東方.印制電路板廢水處理技術應用實踐[J].安全與環境工程,2005,12(1)：42-45

[2]劉暉.印制電路板廢水處理設計[J].科技資訊,2007,9：198-199

篇（7）

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

1 引言

通過智能化的調試發現，存在很多無法滿足現場運行要求的問題，面對智能化站剛剛起步，這些問題需要現場解決從而滿足目前的運行要求還是說總結出新的運行規定，如果只是為了滿足現場的要求，將會形成各個智能站配置均不統一的情況，這樣，對智能站今后的維護相當不利，如果在原理上實現配置的一致性，將會為以后的運行維護帶來很大的方便，所以本論文以各種智能設備的原理為基礎，實現配置的一致性，讓配置的原理與傳統的原理一致，下面主要針對幾個常見的問題進行分析。

2 電壓并列回路的配置

目前常見的配置為雙套合并單元，實現了設備的雙重化配置，但是對于這種配置的電壓并列回路特別復雜，需要將兩套合并單元都做相應的處理才能實現電壓的并列，這無疑增加了回路的復雜性，在實際接線中，每套母線合并單元都接入了兩條母線的電壓，并且電壓的接入回路都是通過常規回路來實現的（有些廠家母線合并單元的刀閘位置、斷路器位置等也可用通過外部電纜回路來實現，對于智能站來說，采用這種方式將會大大增加回路的復雜性），在這種配置下相當于兩套完全獨立的母線合并單元，在運行維護時需要采取不同的措施，如當II母母線檢修退出電壓互感器時，應將II母智能終端的并列把手由自動切換到II母強制I母上，同時也應將I母智能終端的并列把手也切換到II母強制I母上，這是為了防止備自投裝置的兩條母線電壓均取自I母合并單元時II母電壓失壓導致備自投放電。

3 備用電源自動投入裝置的配置

備自投相關的智能設備有進線智能終端、分段智能終端、進線合并單元、分段合并單元、母線合并單元、主變保護、主變本體智能終端。進線和分段智能終端主要向備自投裝置發送進線斷路器的位置以及手跳閉鎖備自投信號（對于不啟動KKJ的斷路器操作把手）和遙控跳閘閉鎖備自投信號、進線合并單元主要向備自投裝置發送線路電壓以及線路電流，分段合并單元發送電流，對于進線備投的備自投裝置不需要分段電流，母線合并單元主要兩條母線的電壓，兩條母線電壓可取自一套合并單元也可以取自兩套合并單元，主變保護的內容是后備保護動作閉鎖備自投裝置，主變本體智能終端非電量動作閉鎖備自投，對于另一端母線沒有電源點的進線可以不設置非電量跳閘閉鎖備自投的邏輯。

3.1 直跳、直采點對點配置

點對點方式是指線路間隔的電壓電流、母線設備的電壓電流、備自投保護動作跳、合斷路器均是通過點對點的方式來實現的。線路和分段的斷路器位置和手跳信號既可以采用點對點方式也可以采用GOOSE組網形式，通常選用組網形式，主變保護動作和非電量動作閉鎖備自投信號則是通過GOOSE組網形式來實現。

3.2 直跳、直采GOOSE組網配置

GOOSE組網方式是指所有智能設備的信號均通過GOOSE組網來實現，保護電壓電流也通過GOOSE交換機向備自投，實現的數據信息的高度共享。各過程層智能設備首先將自己的斷路器位置、手跳信號、線路電壓電流、到GOOSE交換機，同樣間隔層智能設備將閉鎖備自投信號也發送到GOOSE交換機然后實現數據的共享。

備自投所需電壓電流，跳閘方式目前沒有明確要求，目前我們常用的配置方式有兩種，點對點方式或者GOOSE組網方式，兩種方式均不影響備自投正常運行，各有自己的特點，直跳、直采點對點方式雖然提高了運行的可靠性，但是讓網絡更加復雜化，并且沒有實現網絡的共享。而GOOSE組網配置的特點是犧牲安全性和可靠性，從而達到簡化網絡（組網需要一組光纖即可實現，而點對點方式至少需要六組光纖）的目的。

3.3 母線電壓配置

備自投裝置需要的兩條母線電壓宜取自一套合并單元，通常情況下，每一套合并單元均接入兩條母線的電壓，在分裂運行時，兩天母線的電壓互感器均在運行，此時兩個互感器獨立運行，在每一套合并單元都能正確采集到兩條母線的電壓，這種情況不能影響備自投的保護功能。當一個電壓互感器退出檢修時，母線合并單元可以通過并列把手來實現備自投裝置的兩條母線電壓均有壓。另外，取自同一個合并單元的好處是減少備自投裝置的光口，減輕CPU的工作量，可以增加備自投保護裝置的工作壽命。

4 控制回路斷線的配置

4.1 智能終端控制回路斷線

智能終端控制回路斷線對于提供TWJ（跳閘位置繼電器）和HWJ（合閘位置繼電器）接點的智能終端，通常由TWJ和HWJ常閉接點串聯形成，然后通過硬接點信號接到智能終端的開入上，對于沒有提供TWJ 、HWJ接點的應該通過軟件自動生成一個控制回路斷線的信號，然后將此信號通過GOOSE網發到對應的測控裝置，再通過測控裝置發送到后臺，應在后臺注明是智能終端控制回路斷線。

4.2 保護裝置控制回路斷線

線路保護、分段保護等保護裝置一般可以通過控制字來選擇是否判斷控制回路斷線，當該控制字投入使用相應保護可以通過斷路器的位置來判斷是否控制回路斷線，所以在保護裝置的斷路器位置開入中必須要配置智能終端操作箱的TWJ和HWJ,而不直接配置為斷路器的位置硬接點遙信。如果配置斷路器的位置硬接點遙信，在平時運行時，斷路器只有兩種狀態，不是分位便是合位，即便控制電源消失時，這種狀態也不會改變，此時，保護裝置依然能接收到斷路器的位置因而保護裝置無法判斷別出控制回路斷線，如果邏輯配置中的位置接點取自TWJ和HWJ，當控制電源消失時保護保護接受不到斷路器的位置，從而判別出控制回路斷線信號，導致斷路器發生故障時拒動的可能性

5 總結

面臨著數字化技術的在智能化變電站中的不斷應用，對智能化設備的穩定性，高速化網絡、信息共享、系統配置的可靠性提出了新的要求，針對以上特點，本論文提出的這些解決方案具有以下的幾個特點：

（1）較高的可靠性。在現場處理，實施驗證之后，通過實際運行觀察發現，本論文提供的解決方案運行穩定，有效的解決了發生的問題。

（2）充分的理論依據。本論文所涉及的幾個問題都是在調試過程中發現的，處理方案也是通過設計人員、研發人員、繼電保護人員、運行人員根據實際運行要求提出的解決方案，因此考慮的情況比較全面，理論依據比較充分。

（3）豐富的現場經驗。提出解決方案后，在實施驗證過程中也投入了大量的工作，從而為該論文提供了豐富的現場經驗。

參考文獻：

[1]劉振亞.智能電網技術[M].中國電力出版社，2010

[2]高翔，張沛超.數字化變電站系統結構[M]. 華北電力出版社，2006年12月.

[3]王義梅.電網繼電保護應用[M].電網技術出版社，2000年6月.

[4]趙麗君，席向東.數字化變電站應用技術.電力自動化設備，2008，24(5)：118-121

作者簡介：

篇（8）

1954年,世界第一條高壓直流輸電聯絡線被運用到了商業之中,隨著它日益成熟的技術為海底電纜、遠距離大功率以及兩個交流系統間的非同步聯絡等各方面提供了十分廣泛的電力效益。但是,由于在經濟和技術方面存在著一定的局限性,因此導致近距離小容量輸電場合和的高壓直流輸電未能得到充分利用。然而,在電力半導體特別是絕緣柵雙極晶體管（LGBT）的大力促進下,使得高壓直流電更加輕型化。目前,以電壓源換流器（VSC）與絕緣柵雙極晶體管為基礎,使高壓直流輸電的容量幾MW擴大到了幾十MW。這類小功率的輕型高壓直流電以其各種優勢充分展現了它的發展前景。

1、輕型高壓直流輸電的技術特點

(1)電壓源換流器的電流可以自動斷開并工作在無源逆變方式,因此它無需另外的換相電壓。與傳統高壓直流輸電的有源網絡不同的是,輕型高壓直流輸電的受端系統是無源網絡的,因此克服了受端系統必須是有源網絡的根本缺陷,繼而促進了高壓直流輸電對遠距離孤立負荷進行送電的實施。

(2)同傳統的高壓直流輸電正好相反,在潮流進行反轉的時候,直流電流方向能在直流電壓極性不變的情況下進行反轉。HVDC的這個特點能夠促進不僅為潮流控制提供便利且提供較為可靠的并聯多段直流系統的構成,繼而使傳統多端的高壓直流輸電系統在并聯連接時不方便進行潮流控制以及串聯連接時影響可靠性的問題得到有效解決。

(3)對輕型電壓直流輸電進行模塊設計能夠極大的縮短其設計、安裝、生產以及調試周期。與此同時,電壓源換流器所采用的脈沖寬度調制（PWM）技術,其有著相對較高的開關頻率,在高通的濾波后便能夠產生所需的交流電壓,省略了變壓器不僅簡化了換流站的結構,同時還大大減少了所需濾波裝置的容量。

(4)傳統的高壓直流輸電因為其控制量只有觸發角,所以傳統HVDC是無法對無功功率和有功功率進行單獨控制的。而輕型高壓直流輸電在正常運行的時候,其電壓源換流器能夠對有功功率以及無功功率同時進行獨立控制,甚至可以使功率因數為1。此種調節不僅能夠提高完成效率,還能對之加以靈活的控制。另外,電壓源換流器不但無需交流側提供無功功率并且還起著靜止同步補償器的作用,使無功功率的交流母線得到動態補償繼而促進交流母線電壓的穩定性。換而言之,即使是在故障的情況下,只要電壓源換流器的容量足夠就可以使輕型高壓直流輸電系統對故障系統進行無功功率緊急支援或有功功率緊急支援,從而促使系統的電壓穩定性以及功角穩定性的提高。

2、輕型高壓直流輸電的發展及前景

在我國,輕型高壓直流輸電技術的發展一直以來都受到電力工作者的重視,并且對之展開了一系列的初步的研究。另外,一些應用單位逐漸認清了輕型高壓直流輸電的具體優勢,因此也開始考慮采用HVDC于實際輸配電工程之中。然而從整體上來講,輕型高壓直流輸電的研究在我國依舊是匱乏的且基本處于空白期。因此我們要盡可能快的促進研究水平的提供以將之能夠迅速的有效利用起來,此項研究不僅十分迫切且具有相當重要的現實意義。所以,筆者就研究工作的展開提出以下幾點建議。

(1)在輕型高壓直流輸電中建立數字仿真研究手段,因此電力工作者要在研究過程中制定出輕型電壓直流系統全部一、二次設備的數字仿真新方法與新興數學模型;(2)經過對電壓源換流器的故障以及運行特性的分析,電力工作者要在研究過程中具有針對性的提出適合VSC運用的PWM技術和相關的保護措施;(3)構建一個輕型高壓直流輸電的物理模型,然后通過高速數學新高處理芯片對輕型高壓直流輸電的控制器進行研制;(4)對于電壓源換流器連接構成的控制方式（電壓控制、無功潮流控制、有功潮流控制）、多端直流系統的運行特性,還有輕型高壓直流系統的保護措施進行一系列研究與制定;(5)對于整個電網電能質量,輕型高壓直流輸電有著怎樣的影響且如何對之加以控制都需要電力工作者進行更深一步的研究;(6)對技術經濟進行論證,從而確定輕型高壓直流輸電技術對于我國電力技術發展的可行性與必要性。

隨著電力半導體以及其控制技術的不斷發展,尤其是IG-BT的日益進步從而衍生了輕型高壓直流輸電技術。即將投運以及已經投運的各項輕型高壓直流輸電技術工程的成功建設已經充分表明了HVDC技術正在日漸地成熟與發展著。可再生能源的全面開發、高新技術的飛速發展,還有電力技術的不斷進步與完善,都對電網靈活且可靠的運行以及高品質電能質量提出了進一步的要求,從這一系列情況的顯示來看,輕型高壓直流輸電的使用范圍正在不斷擴大,這勢必會使HVDC light在我國得到進一步的研究與重視。

3、結語

綜上所述,輕型高壓直流輸電作為一項新型的輸電技術正通過其自身特點在各方面的應用中充分展示了其獨特的優勢,主要有對電壓以及潮流的有效控制、對環境的影響不大、設計表轉化、建設效率化、結構模塊化且緊湊等各種優越性。綜合這一系列優點,輕型高壓直流輸電不僅僅是引起國家以及各應用單位的重視,并且在未來將會漸漸地運用到建設當中去,最終會有利于促進我國科技以及經濟的發展。

參考文獻

篇（9）

中圖分類號：TM44；TN722；TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-04

0 引 言

近幾年，受益于集成電路工藝技術與片上系統（System on Chip，SOC）的不斷發展，射頻識別、微傳感網絡以及環境感知等智能技術得到了飛速發展。其中，對于無線供能植入式芯片的能量管理、功耗等問題受到了持續關注與研究。當能量采集完成后，如何管理該能量是下一代被動與半被動植入式醫療設備的要點之一。

在低功耗植入式芯片中，如低噪聲放大器、模數轉換器等對工作電壓及其紋波都有一定的要求，因此須通過無線能量管理單元（Wireless Power Management Unit，WPMU）將其電源性能優化。在被動式芯片中，電荷泵整流器（Charge Pump Rectifier，CPR）、帶隙基準源（Bandgap Reference，BGR）、低壓差線性穩壓器（Low Dropout Regulator，LDO）是WPMU的重要組成單元[1]。芯片工作時，人體各種低頻信號（EEG、ECG）會通過相應的耦合方式傳輸到電源通路上，從而產生低頻噪聲，因此必須采用相關技術獲得高電源抑制比電源。論文首先通過電荷守恒定理對傳統Dickson電路進行動態分析及能量轉換效率的改進；然后采用電源抑制增強（Power Supply Rejection Boosting，PSRB）與前饋消除（Feed-forword Cancellation，FWC）等技術分別提高BGR、LDO在運放工作帶寬內的電源抑制力（Power Supply Rejection，PSR），并在輸出節點并聯電容以濾除超高頻紋波；最后為保證LDO在負載變化時的穩定性，利用零極點追蹤補償來滿足相位裕度的要求。

論文對高性能無線能量管理單元預設指標為：

（1）CPR在輸入500 mV交流小信號時能輸出2 V電壓并驅動200 A的電流。

（2）BGR輸出電源抑制比在LDO的工作范圍內盡可能大于60 dB，以減小對LDO的影響。

（3）LDO輸出電源抑制比在生物信號頻率處（01 kHz）及CPR輸入信號處大于60 dB，從而提供負載電路高性能的工作電壓。

（4）在滿足以上性能的情況下，盡可能減小電路工作時的靜態電流。

1 無線能量管理單元的基本原理

圖1所示為論文采用的無線供能能量管理單元拓撲結構。由圖1可知，WPMU主要包含CPR、BGR、LDO及保護電路（PRO）等模塊。芯片通過片外天線采集到由基站發射的高頻無線能量信號，CPR將信號整流后進行升壓，產生紋波較大的電壓，并將該能量儲存到Cs中。由BGR與LDO所組成的環路通過負反饋輸出紋波較小的VDD來驅動負載電路。其中BGR為LDO提供一個精準穩定的參考電壓，因此BGR的性能影響著LDO輸出電壓的性能。芯片中的保護電路包括過溫保護電路、過壓保護電路、限流電路，其主要目的在于意外情況下對電路關斷，實現對電路的保護。

設計能量管理單元時，在無線供能的環境下要注意相關性能的優化，而這又伴隨著其它性能的犧牲，下面將詳細分析論文采用的CPR、BGR、LDO設計原理及電路結構。

3 版圖及后仿真結果

采用SMIC 0.18 m CMOS工藝，在Cadence下對電路進行仿真驗證，無線能量管理單元的版圖如圖7所示，其中包含了CPR、BGR、LDO及PRO等模塊，芯片的尺寸大小為277 m×656 m。

電路在工作時要避免反饋環路發生震蕩，必須保證LDO環路的相位裕度，論文在tt、ff、ss三個工藝角下對其進行不同負載電流（0200 A）的仿真，仿真結果如表1所列。該結果表明在負載電流0200 A內，由于零極點追蹤補償的作用，相位裕度均大于60度，根據奈奎斯特穩定判據，LDO環路能在負載變化的范圍內穩定工作。

圖8所示為BGR、LDO的PSR仿真波形，從圖中可以看出，BGR采用PSRB技術后，PSR在低頻降低了近25 dB。當LDO采用FWC技術時，電源抑制在低頻段得到了顯著提升，電路空載時，在100 Hz內提升了近20 dB，滿載時提升了近40 dB。

圖912給出了WPMU中CPR與LDO的相關瞬態仿真結果，當輸入頻率為500 MHz、幅度為0.5 V的正弦波時，電路建立時間約為13 s，CPR的紋波約為5 mV，而LDO的輸出電壓紋波減小至2.3 V，即高頻處PSR約為-66 dB。因此論文采用的LDO在生物信號頻率處（DC-10 kHz）與輸入信號頻率處（100 MHz以上）具有較好的PSR。表2對相關文獻與本文設計進行性能比較，可以看出，該電源管理單元能輸出性能更好的工作電壓。

4 結 語

論文針對CPR、LDO、BGR進行研究，設計了一種應用于低功耗無線供能植入式醫療芯片的能量管理單元。采用SMIC 0.18 m CMOS工藝提供的本征MOS管使CPR的效率得到提升。利用PSRB將BGR的PSR在低頻處從-75 dB降低到-95 dB，這是優化LDO電源抑制能力的基本前提。通過FWC、零極點追蹤補償改善LDO的PSR與穩定度，在驅動0.2 mA的負載電流時，PSR為-85 dB@DC，而相位裕度在負載范圍內均大于60度，該性能可適用于對電源性能要求較高的模塊。

參考文獻

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篇（10）

中圖分類號：U284 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

一、ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統

（一）技術特點

ZPW-2000A 型無絕緣軌道電路系統，其設計理念符合機車信號為主體信號的自動閉塞及列車超速防護系統的設計要求。它采用 1700Hz-2600Hz 載頻段、FSK 制式軌道電路傳輸特性、主要參數及計算機技術，主要涵蓋了以下幾點技術特性：實現軌道電路全程電氣折斷檢查，解決了調諧區斷軌檢查;充分肯定、保持UM71 無絕緣軌道電路的技術特點和優勢;防護拍頻干擾;檢查調諧單元斷線故障;優化系統參數，提高軌道電路傳輸長度;減少了調諧區分路死區;根據固定軌道電路長度，通過允許最小道碴電阻方式對軌道電路進行調整，一方面提高了軌道電路系統工作的穩定性;另一方面滿足了1Ω/km 標準道碴電阻和低道碴電阻傳輸長度要求;通過采用提高機械絕緣節軌道電路傳輸長度的方式，與電氣絕緣節軌道電路實現等長傳輸;減小銅芯線徑，采用國產信號數字電纜代替法國 ZC03 電纜，加大傳輸距離，減少備用芯組，提高軌道電路系統技術性能價格比;為了便于維護，降低工程造價，發送、接收設備通用四種載頻頻率，電碼化器材種類減少，從而降低運轉備用數量;為了便于防護和維修，采用長鋼包銅引接線代替 70mm2 銅引接線;信號收發設備具有完美的檢測功能，發送器同時能實現“N+1”冗余，接收器可以實現雙機互為冗余;在傳輸長度、安全性、可靠性、抗干擾性方面 ZPW-2000A 與 UM71 對比。

（二）主要技術條件

1、環境要求。ZPW-2000A 無絕緣軌道電路系統安全運行時的環境特點如下：相對濕度不大于 95%（溫度30℃時）。大氣壓力為 74.8kPa-106kPa（相對海拔高度2500m 以下）。室外溫度為 -30℃-+70℃，室內溫度為-5℃-+40℃。周圍沒有易腐或易爆的氣體。

2、直流電源電壓。電能消耗： 設備穩定運行過程中發送器負載為 400Ω、功出為 1 電平時，電流耗電為5.55A，接收器正常工作時耗電電流小于 500mA;在功出短路時發送器耗電電流小于 10.5A。直流電源電壓范圍：23.5V-24.5V。

3、軌道電路。分路殘壓小于 140mA（帶內），分路靈敏度為0.15Ω。具備分離式斷軌檢查功能，有關軌道繼電器可靠失磁、檢測軌道電路全程（含主軌與小軌）斷軌。傳輸長度符合相關規定。主軌道無分區死路;調諧區分路死區不大于 5m。

4、系統冗余方式。接收器采用成對雙機并聯運用，發送器采用“N+1”冗余，實行故障檢測轉換。

二、ZPW-200OA軌道電路維修

區間軌道電路發生紅光帶時，首先要分清是主軌道部分還是小軌道部分故障，是室內故障還是室外故障。

用CD96系列移頻表測試衰耗器“軌出1”測試塞孔，電壓不低于240mV時，說明主軌道正常，屬小軌道故障;若測得電壓低于240mV時，說明主軌道有問題。進一步測試衰耗器“XGJ”測試孔電壓，當測得直流電壓正常（不低于23V）時，為主軌道故障，不正常為小軌道故障。

主軌道信號可在區間綜合柜發送端電纜模擬網格盤上“電纜側”測試孔測試，測得電壓低或者無電壓，則是室內發送設備故障。當測得發送電壓正常時，測試接收端“電纜側”測試孔電壓，如果電壓正常，則是室內接收部分故障;電壓不正常。則是室外設備故障。

室內設備不良以電纜模擬網絡防雷元件劣化產生短路居多，室外設備故障一般以補償電容性能下降、鋼包銅等阻引接線接觸電阻大等較為常見。

（一）發送設備故障時，檢查發送器工作的五個必備條件是否滿足：

1、發送電源電壓為24V，且極性正確。電壓低于23V時查找原因;

2、有且只有一路低頻編碼條件;

3、有且只有一路載頻條件;

4、有且只有一個“-1”或“-2”選擇;

5、功出負載不能短路。

檢查發送器工作正常時，測試發送功出電壓，若電壓不正常為發送器故障;正常時，再測試發送端電纜模擬網絡盤空載電壓，電壓正常為模擬網絡盤故障，不正常是發送器至模擬網絡間連線故障。

（二）接收設備故障。

因為接收器是雙機并用工作，主機故障時，改為并機接收。所以接收器故障導致的設備故障的可能性很小。當接收發備故障時，測試模擬網絡盤空載電壓，不正常為模擬網絡盤故障;正常時，在衰耗器背面端子（Cl、C2）上測試輸入電壓，正常為衰耗器故障，不正常為衰耗器至模擬網絡間連線不良。

（三）小軌道故障時，首先測試運行方向下一區段衰耗器上“軌出2”測試塞孔電壓，若電壓正常，再測試“XG”測試塞孔直流24V電壓是否正常，若正常為本區段“XGJ”至下一區段“XG”間連線斷線，若測得下區段“XG”電壓無輸出，則是下一區段衰耗器故障。如果測得“軌出2”電壓較低時，且在“軌入”塞孔測試小軌道移頻電壓低于42mV，可能是室外補償電容不良;若“軌入”塞孔測試小軌道移頻電壓大于42mv，則斷定為下一區段衰耗器故障（小軌道調整不當）。

（四）列車運行正方向時3JG、反方向運行時lLQG沒有下一區段，它們的XGJ檢查條件是，直接向相應接收器供+24V電源。出現3JG軌道電路故障時，只檢查主軌信號和24V電源是否正常。

（五）主發送器故障時，不能倒向N+l發送導致軌道電路故障。可能原因是主發送的報警繼電器落下條件接入N+1發送的選擇條件故障。逐一檢查發送功出選擇、載頻選擇、低頻選擇是否正確。

參考文獻：

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.265

0 引言

動車組變流器一旦發生斷路故障，變流器一些參量（電壓、電流等）的波形必然出現變化。一般來講，不同的斷路故障會導致參量波形發生不同的形變。因此，根據所選參量波形變化特征可以逆向確定變流器的斷路部件。所以，及時準確地獲取故障信號，然后挖掘故障信號的特征，是故障診斷工作的第一步。

2 CRH2動車組變流器故障特征提取

2.1 合理選取故障信號

根據基本電路知識可知，動車組牽引變流器的輸出電流以及交流側輸入電流會受電機等負載的影響，負載不同會導致這兩個電流隨之而不同。進一步深入分析可知，變流器的輸出電壓以及交流側輸入電壓分別取決于變流器的逆變器和脈沖整流器的電路結構。在變流器正常工作的情況下，脈沖整流器和逆變器電路結構固定，上述兩種電壓不會出現波形變化。然而，如果功率器件發生故障，變流器的電路結構必然發生變化，從而引發輸出電壓以及交流側輸入電壓波形的畸變。另一方面，不同的功率器件斷路對應不同的電路結構，這兩個電壓波形也不同。因此，電壓波形蘊含了豐富的故障信息，反映電路的不同故障。所以可以通過分析輸出電壓波形的特征逆向推斷發生故障的功率器件。綜合上述兩方面考慮，選擇輸出電壓以及交流側輸入電壓作為故障信號。

2.2 選擇小波分析處理故障信號

故障特征是故障診斷的重要決策依據。選擇合理信號處理手段充分挖掘故障特征對提高故障診斷率具有重要意義。從故障信號角度來看，由于動車組變流器結構復雜而精細，發生故障時，電壓波形有時不一定有顯著形變，各種故障所對應的電壓波形之間的區別也可能較為細微。其次，動車組工作環境復雜，變流器的故障電壓難免混入干擾信號，故障因素和干擾因素耦合在一起，電壓波形中既含有因故障而引入的畸變信號又含有各種干擾信號。因此，動車組變流器的故障信號應當選用一種具有一定抗干擾性、局部細節分析能力強的信號處理方法。綜合考慮小波分析方法特長和變流器的故障信號特點，決定選擇小波分析對故障信號進行處理。

2.3 選擇小波

Daubechies小波的緊支集長度與濾波器長度為2N左右，消失矩為N，具有正交性、擴展性好、不對稱、N增加光滑度隨之也上升等優點。根據變流器的故障信號特點，本文選擇db3小波以滿足各方面指標的要求。

2.4 多層分解故障信號

預處理原始故障信號后，選用合適小波N層分解故障信號。分解之后，提取最后一層的低頻系數和所有層的高頻系數，共得到N+1個參量。一般而言，故障不同，電壓畸變波形不同，所得到的N+1個參量也將有所不同，且故障類型、電壓畸變波形和這些參量之間存在某種一一對應關系。因此，能夠通過分析N+1個參量的變化判別變流器的功率器件發生斷路故障的情況。

2.5 重構各頻段信號

重構各小波頻段信號，計算各頻段信號的能量大小。由于在第4步中，得到的N+1個能反映故障情況的參量是屬于圖形參量，因此不便于故障診斷系統的利用。為方便故障診斷，我們需要將這些圖形參量數值化。為此，計算各頻段信號蘊含的能量值，以實現上述N+1個圖形參量的數值化。計算方法如下：設代表第i層第j個重構信號的能量值，則： 其中，n為離散信號

的長度， 表示重構信號在離散點的幅值，K=0，代表計算低頻段能量，K=1表示計算高頻段信號能量。

2.6 構造故障特征向量

按照第5步提供的各頻段能量計算方法，一一計算前述N+1個頻段的能量值，然后設定一個固定次序進行排列，即可構造得到一個向量：，該向量既是能夠反映故障情況的故障特征向量。

3 結束語

本文主要研究了CRH2動車組變流器故障信號的特征提取辦法，主要內容包括故障信號的合理選取、故障信號處理手段的選擇以及故障特征向量的構造。為整個故障診斷系統解決了一個關鍵問題。

參考文獻：

[1]張學甲.CRH2牽引變流器故障分析及其診斷方法研究[D].長沙，中南大學碩士論文，2014.