時(shí)間：2023-02-23 05:54:58
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇供電技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
盡管以太網(wǎng)供電技術(shù)很吸引人，市場(chǎng)調(diào)研公司Venture DevelopmentCorporation發(fā)現(xiàn)企業(yè)不大愿意投資新的基礎(chǔ)設(shè)施或者以太網(wǎng)供電系統(tǒng)。現(xiàn)有的以太網(wǎng)交換機(jī)可以滿足IP數(shù)據(jù)需求，但若耍加大以太網(wǎng)供電容量，為此需要花費(fèi)數(shù)千美元購(gòu)買(mǎi)一個(gè)新的交換機(jī)，不僅浪費(fèi)金錢(qián)，也浪費(fèi)調(diào)試的時(shí)間。而中間跨接技術(shù)可以以極低廉的成本增加以太網(wǎng)供電容量。
優(yōu)點(diǎn)
以太網(wǎng)供電技術(shù)是對(duì)主干接線的一種很有吸引力的替代方式，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)化布線輸送數(shù)十瓦電力到百米外(甚至更遠(yuǎn))。它是一種即插即用技術(shù)，在交換機(jī)和通電設(shè)備間，電力和數(shù)據(jù)信號(hào)共用一根信號(hào)電纜，省下了單獨(dú)的電源接口。它不僅安裝快捷，使用靈活，成本低廉，而且可以省下同一網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)設(shè)備相對(duì)低效又昂貴的電源。用戶(hù)可以在需要的地方為設(shè)備通電，而不是必須靠近一個(gè)電源接口。
國(guó)際組織可以推廣使用以太網(wǎng)供電技術(shù)，而無(wú)需擔(dān)心不同的交流電源標(biāo)準(zhǔn)、插座、插頭或者可靠性等問(wèn)題。維護(hù)效率也得到了提高，可以遠(yuǎn)程關(guān)閉或重新設(shè)置那些設(shè)備，主要網(wǎng)絡(luò)在斷電時(shí)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的48V備份電池組直接供電，從而繼續(xù)運(yùn)行。背景
以太網(wǎng)供電(PoE)起初的概念是在路由器中驅(qū)動(dòng)專(zhuān)有互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)音協(xié)議(VoIP)商務(wù)電話加載48V直流偏置。用戶(hù)很快就意識(shí)到它的潛力，推動(dòng)形成了一個(gè)開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這可以防止該技術(shù)被某一品牌的設(shè)備捆綁，減少由非兼容產(chǎn)品導(dǎo)致的互換性問(wèn)題和危險(xiǎn)狀況的發(fā)生。
目前的以太網(wǎng)供電(PoE)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3af，于2003年正式批準(zhǔn)，適用于需要12.95W以下的設(shè)備。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全性和安裝時(shí)的保護(hù)有強(qiáng)制要求，確保在現(xiàn)有的CatS／CatSe網(wǎng)線中安全、可靠地輸送(1S.4W，48v輸入)電力。電流只有在需要時(shí)。通過(guò)將設(shè)備接入局域網(wǎng)端口傳輸，并且可以識(shí)別設(shè)備需要多少功率。
限流可以保護(hù)電源設(shè)備不受過(guò)載或短路造成的破壞。以太網(wǎng)供電(PoE)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)也提供極性保護(hù)，可以在設(shè)備關(guān)閉或從網(wǎng)絡(luò)中取下，電流降到最低值以下時(shí)，自動(dòng)斷電。
以太網(wǎng)供電的電壓最高達(dá)57V。這是個(gè)比較高的電壓值，但仍被視為安全電壓。
當(dāng)今交換機(jī)的局限
目前，大多數(shù)的交換機(jī)只是使用以太網(wǎng)供電技術(shù)，通過(guò)內(nèi)置的電源管理在備交換機(jī)端口分享電力。這種電源提供的電流相對(duì)較小，僅僅是為交換機(jī)自身供電而設(shè)計(jì)的，為有限的幾個(gè)端口輸送15.4W電力。交換機(jī)的設(shè)計(jì)者認(rèn)為用戶(hù)不需要每個(gè)端口都達(dá)到15.4W的滿額功率。盡管對(duì)一些低功耗終端設(shè)備來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，例如網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)、無(wú)線接口和入門(mén)級(jí)IP監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電，但它并不足以支持如今用戶(hù)希望在網(wǎng)絡(luò)中加入更多PoE驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。
這些需求催生了新的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3at(PoE Plus)，在正式批準(zhǔn)前已經(jīng)被許多制造商所采用。IEEE802.3at允許每個(gè)端口提供30W功率，足以支持多重射頻無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)、云臺(tái)變焦監(jiān)控?cái)z像頭和流媒體視頻顯示IP電話。
傳統(tǒng)上，滿足這些大功率設(shè)備的唯一方法是以可觀的代價(jià)購(gòu)買(mǎi)新的支持PoE Plus標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)。近來(lái)，出現(xiàn)了一種更高效且價(jià)格低廉的解決辦法。這種中間跨接法以太網(wǎng)供電技術(shù)允許用戶(hù)將他們最好的商務(wù)交換機(jī)留給IP使用。通過(guò)中間跨接技術(shù)提供多余的電力。同時(shí)不會(huì)引起數(shù)據(jù)消減、完整的數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。它是基于交換機(jī)(末端跨接)和終端設(shè)備間的注入功率，而不是在于交換機(jī)本身。
用戶(hù)可以在每個(gè)端口獲得滿額功率。支持傳統(tǒng)的以太網(wǎng)供電以及高功率的IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)更靈活，而價(jià)格也僅為更換一個(gè)商務(wù)交換機(jī)成本的四分之一。
中間跨接技術(shù)提供比傳統(tǒng)上由交換機(jī)提供更好的電源管理，可以為每一個(gè)端口供電，同時(shí)又不會(huì)斷電。采用中間跨接技術(shù)可以為每個(gè)端口提供30W、60W，甚至95W的電力，比大多數(shù)以太網(wǎng)供電(PoE)交換機(jī)都要多很多。目前有很多中間跨接方案供選擇，使用戶(hù)可以選擇完全符合他們需求的設(shè)備。最好的選擇是擁有供電技術(shù)良好信譽(yù)的供應(yīng)商、而不是純粹網(wǎng)關(guān)設(shè)施背景的供應(yīng)商。例如，供電專(zhuān)家Phihong(飛宏科技)擁有一系列產(chǎn)品：從單端口供電提供15.4―80W功率，到小規(guī)模中間跨接的包括8端口PoE Plus設(shè)備、4端口每端口60W的設(shè)備、16／24端[]IEEE802.3aF型號(hào)的設(shè)備；直至8端口mega-PoE，每端口的輸出功率高達(dá)95W、足以驅(qū)動(dòng)電腦、液晶顯示屏、無(wú)線接入點(diǎn)(WAP)陣列、應(yīng)急照明、室外監(jiān)控?cái)z像頭、磁力鎖，甚至醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備。
數(shù)據(jù)中心以外的以太網(wǎng)供電技術(shù)(PoE)
這些超高功率設(shè)備的支持能力已將以太網(wǎng)供電技格從數(shù)據(jù)核心這一核心應(yīng)用帶入了新的領(lǐng)域。例如，Phihong的中間跨接技術(shù)可以幫助軍用便攜式設(shè)施，當(dāng)需要在世界上任何一個(gè)角落快速部署時(shí)無(wú)需安裝主千電源線。另一個(gè)應(yīng)用是游輪上的門(mén)禁控制，自動(dòng)的門(mén)鎖可以通過(guò)網(wǎng)線輕易可靠地通電啟用。醫(yī)生手術(shù)時(shí)的視頻顯示、學(xué)校里的大規(guī)模顯示，都可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)供電更加靈活。
關(guān)鍵詞：FTTB 反向供電 POE FTTX 節(jié)能降耗
Abstract: the construction model of FTTX, FTTB (fiber to the building) construction, often encountered in the process of power supply equipment, need to coordinate the power supply departments or property management, and because the equipment this province no UPS, local power failure will cause the whole building or building can't normal use and large equipment operation in the process also faced equipment operation cost and higher energy saving of the problem. This paper, from the Angle of reverse power technology practical Suggestions for reference.
Key words: FTTB reverse power supply POE FTTX saving energy and reducing consumption
中圖分類(lèi)號(hào)：U223.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
最近幾年FTTX建設(shè)模式在各大通信運(yùn)營(yíng)商和廣電企業(yè)中被普遍認(rèn)可，目前進(jìn)入大規(guī)模商用階段。在此建設(shè)過(guò)程中，F(xiàn)TTB（光纖到大樓）建設(shè)模式由于其布置靈活，通過(guò)光接口的有源設(shè)備為用戶(hù)提供語(yǔ)音、寬帶服務(wù)，但由于光纖不能傳送設(shè)備所需電能，需要就近取電，需要和供電或物業(yè)管理部門(mén)簽訂用電協(xié)議；另外FTTB設(shè)備處于無(wú)人值守狀態(tài)，必須24小時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，雖然需要提供24小時(shí)不間斷上網(wǎng)服務(wù)，但大部分用戶(hù)使用時(shí)間在夜間，白天較空閑，一定程度上是一種浪費(fèi)。不僅如此，在許多企業(yè)用戶(hù)通過(guò)局域網(wǎng)交換機(jī)建設(shè)的FTTB+LAN模式也存在設(shè)備24小時(shí)運(yùn)行，但真正使用的效率僅有20%左右，80%左右的端口和時(shí)間設(shè)備都在空轉(zhuǎn)，不僅耗電也會(huì)造成設(shè)備壽命的縮短。
筆者借鑒POE電源的工作原理，通過(guò)引入反向供電技術(shù)的應(yīng)用，解決以上面臨的問(wèn)題。從目前已應(yīng)用的項(xiàng)目反饋情況看，有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)用戶(hù)側(cè)電源提供設(shè)備所需電力，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)何時(shí)使用，設(shè)備何時(shí)運(yùn)行，多個(gè)用戶(hù)使用，均攤供電負(fù)荷，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，延長(zhǎng)設(shè)備壽命的目的。
1 反向供電技術(shù)
1.1基本原理
網(wǎng)線供電技術(shù)POE(Power over Ethernet)，是利用網(wǎng)線其中一對(duì)空閑的雙絞線，滿足安全的條件下為設(shè)備提供電源。根據(jù)2003年6月IEEE批準(zhǔn)的802.3af標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備通過(guò)雙絞線提供48V，不超過(guò)350mA電流的電能。按照標(biāo)準(zhǔn)建立的初衷，供電段設(shè)備可以是一個(gè)已經(jīng)內(nèi)置了POE功能的以太網(wǎng)供電交換機(jī)或者是一個(gè)交換機(jī)和受電端設(shè)備PD之間具有POE功能的設(shè)備，受電端設(shè)備PD模塊可以嵌入到一些不具備POE功能的無(wú)線AP、IP話機(jī)等終端設(shè)備。為保證支持POE的設(shè)備良好兼容原有設(shè)備，以太網(wǎng)供電的工作工程包括檢測(cè)過(guò)程、PD端設(shè)備分類(lèi)、開(kāi)始供電、供電、斷電等動(dòng)作。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，設(shè)備能夠識(shí)別對(duì)方是否是一個(gè)支持該標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備，并判斷其大致功耗。當(dāng)PD的檢測(cè)模塊檢測(cè)到電源線路或者是終端設(shè)備存在問(wèn)題，設(shè)備會(huì)快速停止PSE（供電端）對(duì)PD設(shè)備供電，從而消除線路上的漏電風(fēng)險(xiǎn)。
1.2外置型反向供電
一般理解的POE應(yīng)用，是有主設(shè)備提供電源，用戶(hù)終端設(shè)備接受電源變換成較低電壓供終端內(nèi)部芯片工作使用。本文所指的外置型反向供電，是通過(guò)單獨(dú)設(shè)置的POE反向供電模塊，從用戶(hù)終端設(shè)備側(cè)將市電變壓后通過(guò)網(wǎng)線中的其中一對(duì)線輸出直流電給FTTB設(shè)備提供電能。
1.3反向供電需要解決的幾個(gè)問(wèn)題
（1）FTTB設(shè)備的功耗不能超過(guò)單個(gè)PSE的供電限制（20W內(nèi)）；
(2)多用戶(hù)使用的時(shí)候如果實(shí)現(xiàn)不同長(zhǎng)度網(wǎng)線到達(dá)受電設(shè)備電源相同；
(3)多用戶(hù)同時(shí)使用時(shí)的協(xié)同供電，以及用戶(hù)之間不通訊時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均分。
這個(gè)問(wèn)題涉及到反向供電的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。一個(gè)是多用戶(hù)協(xié)同供電技術(shù)，多用戶(hù)各自供電，多路48V經(jīng)過(guò)負(fù)荷均分電路變換為設(shè)備供電，由控制電路實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)的協(xié)同供電，多用戶(hù)的的反向供電加上負(fù)荷均分實(shí)現(xiàn)從用戶(hù)吸取電流對(duì)用戶(hù)較為公平，同時(shí)只需一處DC/DC變換，成本較低；另一個(gè)是負(fù)荷均分技術(shù)，采用PWM控制的DC/DC交換，將48V電源變換成3.3V工作電源，占空比為6.875%，即24.750。以8端口以太網(wǎng)交換機(jī)為例，每端口PWM控制占空比為0.859%，即3.090，相互之間分別延遲，即各用戶(hù)一次提供電流，每8個(gè)脈沖一次循環(huán)，得到平均3.3V電壓。當(dāng)某用戶(hù)下網(wǎng)時(shí)，控制電路檢測(cè)到該路電壓降低，于是減小其分配到的脈沖寬度時(shí)間，而增加其他用戶(hù)的脈沖寬度時(shí)間，最終7個(gè)端口PWM控制占空比為0.98%，即3.530，相互之間分別延遲47.890，即每7個(gè)脈沖一次循環(huán)，到均3.3V電壓。當(dāng)之有一個(gè)用戶(hù)在網(wǎng)時(shí)，其單獨(dú)提供6.875%的占空比。同理，用戶(hù)增加時(shí)的脈寬調(diào)整過(guò)程與之類(lèi)似，從而實(shí)現(xiàn)多端口接入的符合均分的動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)FTTB設(shè)備的工作電壓和端口數(shù)量定制設(shè)計(jì)負(fù)荷均分電路。
2 反向供電技術(shù)的應(yīng)用與分析
2.1反向供電技術(shù)解決FTTB設(shè)備電力線引入困難和節(jié)能降耗問(wèn)題。
對(duì)于原有不具備反向供電功能的FTTB設(shè)備，可以采用定制的PD，如圖
通過(guò)網(wǎng)線方便可靠地為遠(yuǎn)端的FTTB設(shè)備提供穩(wěn)定的供電電源。
用戶(hù)端則可以采用PSE電源模塊，如圖
從運(yùn)營(yíng)成本分析，只要反向供電設(shè)備與傳統(tǒng)FTTB市電引入方式成本的差價(jià)小于市電引入施工成本和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)電費(fèi)之和，采用反向供電技術(shù)就優(yōu)于原有FTTB設(shè)備市電引入方式，末端樓道交換機(jī)電費(fèi)為零。采用此種方式后，運(yùn)營(yíng)商就不需要再為接電和電費(fèi)問(wèn)題而煩惱了。
2.2從節(jié)能降耗角度，有必要在設(shè)備前期設(shè)計(jì)和采購(gòu)階段優(yōu)先考慮具備反向供電功能的交換設(shè)備，這樣一方面可以解決機(jī)房設(shè)備空轉(zhuǎn)造成的電能浪費(fèi)和設(shè)備壽命縮短的問(wèn)題，另一方面也可以根據(jù)終端用戶(hù)的實(shí)際使用頻率實(shí)現(xiàn)設(shè)備的單獨(dú)供電從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)的節(jié)能習(xí)慣的養(yǎng)成而達(dá)到節(jié)能降耗目的。
3反向供電技術(shù)的應(yīng)用展望
在目前光接入網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，不僅FTTB設(shè)備面臨供電問(wèn)題，F(xiàn)TTH設(shè)備以及無(wú)線AP、無(wú)線監(jiān)控設(shè)備等均面臨各種場(chǎng)合下的市電引入和節(jié)能降耗需求。此類(lèi)問(wèn)題通過(guò)反向供電技術(shù)的解決思路和方法，將對(duì)今后有源設(shè)備的發(fā)展和云技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)新的變革。
2012-3-6
參考文獻(xiàn)：
1 IEEE Std 802.3af-2003 IEEE Standard for information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements,Part 3:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical LAYER Specifications,Amendment:Data Terminal Equipment(DTE) Power via Media Dependent Interface(MDI)
2 2006年第一期 中興通訊上海研發(fā)中心,楊大全”反方向利用以太網(wǎng)供電技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能”
（1.中國(guó)科學(xué)院光電研究院，北京100094；2.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100190）
摘要：供電系統(tǒng)是系留氣球的重要組成部分，其正常運(yùn)行是保證系留氣球安全可靠的關(guān)鍵，一些特殊載荷需要不間斷供電，即當(dāng)主供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，需要無(wú)縫切換到備用電源以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和載荷正常運(yùn)行。常用主備電切換方式動(dòng)作緩慢，耗時(shí)較長(zhǎng)，并且電路復(fù)雜可靠性低，結(jié)合系留氣球供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的不間斷供電方式，即在電磁繼電器基礎(chǔ)上，在備用電源支路上再連接一組開(kāi)關(guān)管并配合小容量電容，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電壓異常后，開(kāi)關(guān)管在幾微秒內(nèi)快速切換到備用電源，電磁繼電器在開(kāi)關(guān)管接通一段時(shí)間后也會(huì)切換到備份電池，此時(shí)備份電池通過(guò)兩條通路供電給母線，不僅球載電子設(shè)備可以穩(wěn)定工作，而且可靠性大大增加。經(jīng)過(guò)仿真和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，證明這種供電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了不間斷供電，并且具有較高的可靠性。
關(guān)鍵詞 ：系留氣球；不間斷供電；切換方式；開(kāi)關(guān)管
中圖分類(lèi)號(hào)：TN06?34；TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）17?0144?05
0 引言
系留氣球是一種依靠氣囊內(nèi)的浮升氣體獲得浮力，并用纜索系在地面設(shè)施上的浮空器，可以在空定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)定高度、長(zhǎng)時(shí)間駐留[1]。系留氣球作為一種可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)滯空的載體，非常適合搭載各類(lèi)任務(wù)設(shè)備，具有廣泛的用途，可用于氣象探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、廣播通信、地形測(cè)繪、低空預(yù)警、邊海防的空中監(jiān)測(cè)以及反恐監(jiān)視等方面。隨著任務(wù)需求的增多，各種電子設(shè)備不斷加入到系統(tǒng)中，為了保證氣球系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，需要連續(xù)不間斷地為各種球載電子設(shè)備提供電力。空中平臺(tái)的電源一旦發(fā)生故障，平臺(tái)上的設(shè)備沒(méi)有了動(dòng)力，不僅無(wú)法完成預(yù)定的任務(wù)，甚至對(duì)系留氣球降落都帶來(lái)影響。供電的可靠性，供電的質(zhì)量以及供電的安全性都是電源設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。
供電系統(tǒng)在主備份電源切換方式上采用直接切換，即在主供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)繼電器跳轉(zhuǎn)到備份電源繼續(xù)供電，這種方式雖然簡(jiǎn)單易行，但是切換時(shí)間比較長(zhǎng)，很容易造成敏感電子設(shè)備掉電造成的復(fù)位等行為。基于以上考慮，對(duì)系留氣球的不間斷供電技術(shù)進(jìn)行研究很有必要。
本文創(chuàng)新之處在于對(duì)比現(xiàn)有的主備電切換方式，提出的不間斷供電結(jié)構(gòu)可靠性高，切換動(dòng)作時(shí)間非常短暫，所用電路均為模擬電路，簡(jiǎn)單易行，可實(shí)現(xiàn)主備電之間的“ 零斷電”，對(duì)于系留氣球供電系統(tǒng)有一般的適應(yīng)性。
1 電源切換方式原理及分析
在交流電源停電后，依賴(lài)蓄電池儲(chǔ)能，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換或蓄電池組直接向負(fù)載持續(xù)供電的電源系統(tǒng)稱(chēng)為不間斷供電電源系統(tǒng)[2]。為提高對(duì)球上任務(wù)載荷供電的可靠性，供電系統(tǒng)常常設(shè)計(jì)成一主一備雙電源供電，備用電源在主電源出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)啟用，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的不間斷供電[3]。
供電系統(tǒng)有兩種典型的常用主接線方式：
（1）正常情況下一路進(jìn)線對(duì)母線供電，另一路進(jìn)線作備用電源，依靠?jī)陕愤M(jìn)線開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，此種方式稱(chēng)為明備用，如圖1（a）所示，主供電正常切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)為閉合，備用電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，主供電出現(xiàn)故障備用電源切換開(kāi)關(guān)閉合進(jìn)行供電。
（2）兩路工作電源同時(shí)供電互為備用，依靠母分開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)投入使用，此種方式稱(chēng)為暗備用，如圖1（b）所示，主供電和備用電源切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)同時(shí)為閉合，母分開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)為主電源供電，當(dāng)主供電出現(xiàn)故障時(shí)，母分開(kāi)關(guān)閉合切換到備用電源供電。
1.1 常用主備電源切換方式
要想實(shí)現(xiàn)不間斷供電，電源切換是主要問(wèn)題，對(duì)于比較簡(jiǎn)單的備用電源切換裝置，目前通常設(shè)計(jì)成工作電源開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)直接起動(dòng)備用電源，現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用比較廣泛的切換方式根據(jù)器件不同大致分為繼電器切換和二極管切換，切換方案如圖2所示。
繼電器切換方式是通過(guò)繼電器的靜觸點(diǎn)與第一動(dòng)觸點(diǎn)、第二動(dòng)觸點(diǎn)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)主/備電源之間的供電切換，且必須在負(fù)載端連接有一大容量的電容，如圖2（a）所示，主/備份電源之間可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換，備份電源的儲(chǔ)能作用也能夠得到充分發(fā)揮，但是存在以下缺點(diǎn)：
（1）負(fù)載電壓波動(dòng)大，當(dāng)備份電源電壓較低時(shí)，主/備份電源之間的切換將引起掉電等現(xiàn)象；
（2）在接通供電系統(tǒng)的瞬間，電容進(jìn)行快速充電，很容易損壞電容前面的電路，大容量的電容將容易導(dǎo)致電路存在安全隱患，若不使用大容量的電容進(jìn)行儲(chǔ)能，將導(dǎo)致主/備份電源不能平穩(wěn)切換。
二極管切換方式采用二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)主/備份電源之間的供電切換，通過(guò)二極管的導(dǎo)通和截止來(lái)控制備用電源的接入，如圖2（b）所示，主/備份電源之間可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換，也不需要大容量的電容進(jìn)行輔助切換，但是存在以下缺點(diǎn)：
（1）當(dāng)二極管上流過(guò)較大的電流時(shí)，會(huì)在二極管的PN 結(jié)上產(chǎn)生較大的壓降，不能充分發(fā)揮備份電源的儲(chǔ)能作用；
（2）在二極管上將產(chǎn)生大量的功耗，必須配合散熱器進(jìn)行散熱才能確保電路工作的可靠性，同時(shí)由于過(guò)高的溫升將會(huì)引起二極管周?chē)脑骷阅芟陆担乙膊焕诋a(chǎn)品的小型化；
（3）當(dāng)備份電源的電量不足時(shí)仍然為負(fù)載供電，沒(méi)有過(guò)放保護(hù)功能，將降低電池的使用壽命。
系統(tǒng)主接線切換方式有明備用和暗備用，其中暗備用應(yīng)用案例之一是神舟飛船供電結(jié)構(gòu)。神舟飛船供電系統(tǒng)整體上采用的是暗備用切換方式，在供電結(jié)構(gòu)上采用兩邊對(duì)稱(chēng)同時(shí)供電的方式，如此的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電的連續(xù)性。
神舟飛船電源系統(tǒng)是我國(guó)迄今為止最復(fù)雜的空間電源系統(tǒng)[4]，它由主電源、應(yīng)急電源、返回電源等多種電源組成，存在多種并網(wǎng)供電工作模式，其任務(wù)是在待發(fā)段、發(fā)射段、自主運(yùn)行段、返回段和著陸段為整船或返回艙提供所需的電能[5?6]。飛船上設(shè)置主要負(fù)載母線和次要負(fù)載母線，當(dāng)出現(xiàn)供電不足時(shí)可以斷開(kāi)部分次要負(fù)載。另外，飛船上還安置有可靠的應(yīng)急蓄電池，主電源一旦出現(xiàn)故障立即啟用備份電源確保一段時(shí)間的飛行。當(dāng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，主電源供電不足導(dǎo)致母線電壓顯著下降，應(yīng)急電源能自動(dòng)接入母線。
飛船電源分系統(tǒng)的工作狀態(tài)復(fù)雜、功率要求大、可靠性要求高，而且電源并網(wǎng)時(shí)需要解決的技術(shù)難題很大。基于以上考慮，飛船電源分系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)并不適合應(yīng)用到系留氣球上，但是相關(guān)的思路仍然值得借鑒。
1.2 系留氣球電源切換原理
通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的供電方式分析發(fā)現(xiàn)，供電結(jié)構(gòu)體系正在朝著更安全、可靠的方向發(fā)展，系留氣球供電系統(tǒng)也不例外。特別是隨著精密電子儀器載荷的增加，供電結(jié)構(gòu)中“不斷電”幾乎已經(jīng)是一個(gè)必不可少的要求。
系留氣球供配電是由地面供電設(shè)備將市電變頻升壓后，通過(guò)系纜傳送到球上，經(jīng)過(guò)降壓并變換后輸出直流穩(wěn)定電壓，供給球載平臺(tái)設(shè)備及任務(wù)載荷使用[7]。球上還載有應(yīng)急電源，目的是當(dāng)主電源電路發(fā)生故障時(shí)可以跳轉(zhuǎn)到應(yīng)急電源繼續(xù)給負(fù)載供電。
目前主電源和應(yīng)急電源之間切換方式采用繼電器切換，對(duì)于這種直接切換方式來(lái)說(shuō)，雖然在一定程度上提高了直流電源設(shè)備運(yùn)行的可靠性，但切換過(guò)程中會(huì)造成負(fù)載供電的短時(shí)中斷，影響設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，尤其是對(duì)于一些比較敏感的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，突然的失電會(huì)觸發(fā)其保護(hù)措施，繼而啟動(dòng)復(fù)位等行為，可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行中的任務(wù)失效。
如何實(shí)現(xiàn)不間斷供電并且還要保證電源的可靠性是本文的主要難點(diǎn)，對(duì)比傳統(tǒng)的系留氣球供電結(jié)構(gòu)，下面將給出一種新型的切換電路。電源切換主要考慮到兩種切換方式，第一種為二極管切換，第二種為開(kāi)關(guān)管切換，進(jìn)行對(duì)比后選出最適合的切換方式。
1.2.1 二極管切換電路
二極管切換電路如圖3所示，除了正常的繼電器外，備用電源回路中加入DC/DC 變換器，其輸出為24 V，主電源和備用電源工作時(shí)輸出電壓為28 V。當(dāng)主電源正常工作時(shí)，二極管B點(diǎn)電位為28 V，A點(diǎn)電位為24 V，二極管D1截止，DC/DC變換器沒(méi)有帶載工作，備用電源的損耗可忽略；當(dāng)主電池耗盡或故障時(shí)，二極管B點(diǎn)電位低于A點(diǎn)電位，D1導(dǎo)通，B點(diǎn)電位為24 V，確保用電設(shè)備瞬間不掉電（此種工況適用于用電設(shè)備能夠?qū)挿秶ぷ髑闆r下）。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，繼電器切換到備用電源后，供電母線電壓≥28 V，二極管D1截止，DC/DC變換器不帶載工作，完成不間斷切換。
進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，使用DC/DC 變換器供電存在模塊間開(kāi)關(guān)頻率不匹配的問(wèn)題，該方式適用于用電設(shè)備能夠?qū)挿秶ぷ鳁l件下。
1.2.2 開(kāi)關(guān)管切換電路
為了解決上述提到的問(wèn)題，采取另一種切換方式，即使用開(kāi)關(guān)配合小容量電容，在電磁繼電器切換的間隙為球載設(shè)備供電，如圖4所示。
目前的雙電源自動(dòng)切換裝置大部分由具有機(jī)械閉鎖的兩個(gè)接觸器構(gòu)成，都有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)時(shí)間長(zhǎng)而且有火花產(chǎn)生。優(yōu)秀的雙路開(kāi)關(guān)切換延遲時(shí)間是0.1~60 s。而一些敏感的設(shè)備如可編程序控制器在斷電的一個(gè)周期即20 ms后就會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)，所有邏輯都將自動(dòng)復(fù)位，因此切換開(kāi)關(guān)組件的選擇對(duì)縮短切換時(shí)間、保持負(fù)載電壓穩(wěn)定具有重要意義。在不改變?cè)入姶爬^電器主/備份通路的基礎(chǔ)上，采用IGBT或MOS開(kāi)關(guān)器件，作為備用電源的另一通路上的開(kāi)關(guān)，在主母線掉電后迅速接通備用電源。IGBT或MOS開(kāi)關(guān)器件具有無(wú)觸點(diǎn)、快速、無(wú)火花接痕等特點(diǎn)，其開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)間僅為幾十微秒[8]，在計(jì)算機(jī)容許斷電的時(shí)間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫切換。電路系統(tǒng)中如果輸入信號(hào)在門(mén)限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抖動(dòng)（起伏），故在切換支路中加入滯回比較電路，此比較器采用LM339遲滯比較器，遲滯比較器又可以理解為加正反饋的單限比較器，輸出線路帶有電壓保護(hù)模塊，加入其目的是為了保護(hù)開(kāi)關(guān)管和電子負(fù)載設(shè)備免受電壓突然沖擊造成毀壞，主電路切換原理如下：
（1）主電源正常時(shí)，供電母線28 V正常供電，此時(shí)開(kāi)關(guān)管處于斷開(kāi)狀態(tài)；
（2）主電源出現(xiàn)故障，供電母線掉電或電壓降低，此時(shí)開(kāi)關(guān)管通過(guò)電壓采集模塊檢測(cè)到主母線掉電或電壓降低狀態(tài)，開(kāi)關(guān)管在幾微秒內(nèi)打開(kāi)，迅速將備用電源連接到主母線上；
（3）電磁繼電器在開(kāi)關(guān)管打開(kāi)一段時(shí)間后切換到備用電源，此時(shí)備用電源通過(guò)兩條通路給供電母線供電，即使開(kāi)關(guān)管損壞斷開(kāi)也不影響正常供電；
（4）開(kāi)關(guān)管電壓采集采用分壓形式，電路全部是模擬電路，可靠性高。
信號(hào)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電電壓狀況，一旦檢測(cè)到主電源故障立刻切換到備用電源。備用電源采用的是鋰電池組，電池長(zhǎng)時(shí)間頻繁切換會(huì)導(dǎo)致溫度升高，而溫度是電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的催化劑，溫度高使電池反應(yīng)加劇。因此需要對(duì)電源是否失壓進(jìn)行預(yù)測(cè)，以防止切換系統(tǒng)頻繁動(dòng)作致使鋰電池?fù)p壞。
球上控制模塊工作范圍在18~36 V，也就是當(dāng)供電電壓低于18 V 時(shí)系統(tǒng)不能正常工作，這個(gè)值即為飛控設(shè)備所需最低電壓值，主電源供電電壓為28 V，本文中擬采用主電源正常工作電壓與飛控設(shè)備所需最低電壓的算術(shù)平均值作為判定有失壓趨勢(shì)的臨界電壓值。通過(guò)進(jìn)一步判斷主電壓工作狀況，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，排除外界因素或負(fù)載擾動(dòng)引起的電壓波動(dòng)。
2 電源不間斷切換仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
2.1 電源不間斷切換仿真
通過(guò)對(duì)比上述兩種切換方式，原理上開(kāi)關(guān)管切換電路能夠較好地實(shí)現(xiàn)不間斷供電。為了進(jìn)一步分析其可行性，需進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真模型的搭建采用Simulink模塊，Matlab 的Simulink 工具是用于各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、分析和仿真的圖形交互環(huán)境[9]，Simulink仿真具有便利性和真實(shí)性，各仿真單元基本可與實(shí)物電路對(duì)照，此模塊具有適應(yīng)面廣，結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際，效率高，靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)中[10]。搭建的模型圖和仿真波形圖如圖5和圖6所示。
主電源采用脈沖模擬電源正常和掉電的情況，主電源電壓設(shè)置為28 V，外加直流電源為5 V，通過(guò)比較器判斷電壓是否斷電，根據(jù)比較器輸出結(jié)果控制開(kāi)關(guān)的一端輸入，另一端備用電源輸入采用25 V直流電壓（主要在波形圖中觀察時(shí)比較方便對(duì)比原電壓大小的變化），控制信號(hào)控制備用25 V 電源的投入，在示波器中觀察電壓的變化，從圖6可以看出，電壓由28 V 降到0時(shí)瞬間接入備用電源，切換時(shí)間非常短暫（約為100 μs）且后續(xù)電壓穩(wěn)定。
2.2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
完成切換電路的仿真模型后認(rèn)為此種切換電路可實(shí)現(xiàn)不間斷供電的任務(wù)，所以根據(jù)切換原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得負(fù)載示波器圖像如圖7所示。
實(shí)驗(yàn)對(duì)開(kāi)關(guān)管兩端電壓和負(fù)載兩端電壓進(jìn)行采集實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)波形一為主供電線路中未加入電容，通道1為開(kāi)關(guān)管電壓采集檢測(cè)波形，通道2為負(fù)載電壓波形，根據(jù)主/備電切換原理，在主電源掉電瞬間開(kāi)關(guān)管接通備用電源，由備用電源繼續(xù)為負(fù)載供電，由圖中可以看出，切換間隙為50 μs，時(shí)間非常短暫，但切換波形動(dòng)作之間的波動(dòng)比較大，出現(xiàn)這樣的結(jié)果是電壓有一定反應(yīng)時(shí)間，不能立即為后續(xù)供電造成，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為在主供電線路母線加入小容量的電容即可減少這種現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)波形二為主供電線路中配合小容量電容，由圖中可以看出斷電間隔基本消失，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的不間斷供電。
關(guān)鍵詞：雙電源；電動(dòng)汽車(chē)；輔助電源（超級(jí)電容）；秒功率；仿真分析。
汽車(chē)作為環(huán)保機(jī)動(dòng)車(chē)，正在得到更多的技術(shù)支持和發(fā)展，但這些技術(shù)發(fā)展均會(huì)受制于供電電池性能，也就是蓄電池性能。電動(dòng)汽車(chē)蓄電池技術(shù)無(wú)論發(fā)展到怎樣一種程度，使用中都會(huì)遇到以下幾個(gè)較為普遍的技術(shù)問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中，蓄電池電能逐漸消耗，蓄電池內(nèi)阻也不斷增加，使蓄電池端電壓產(chǎn)生電壓降，當(dāng)降到電動(dòng)機(jī)額定電壓10%以上時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩將大幅度下降，就無(wú)法滿足電動(dòng)汽車(chē)在啟動(dòng)、加速時(shí)動(dòng)力需求，這些都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)性能，不能滿足實(shí)際需要。采用雙電源供電技術(shù)，就能改善純電動(dòng)汽車(chē)在行駛中產(chǎn)生較為普遍的技術(shù)問(wèn)題。
1、雙電源供電技術(shù)工作原理【1】
采用雙電源供電技術(shù)目的在于提供一種改善供電系統(tǒng)提高電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力能源供給性能，雙電源由一組蓄電池與另一組超級(jí)電容器（稱(chēng)輔助電源）組成，輔助電源與車(chē)載發(fā)電機(jī)及充電器連接，輔助電源與蓄電池同極性并聯(lián)，輔助電路回路中連接有DC-DC轉(zhuǎn)換器，控制、調(diào)整輔助電源工作狀態(tài)可采用手動(dòng)或自動(dòng)方式來(lái)完成，輔助電源充電電壓≥蓄電池充電電壓，輔助電源輸出電流數(shù)值是隨著蓄電池電壓降的數(shù)值而改變，輔助電源每次工作時(shí)間大約幾十秒鐘，工作區(qū)域在起動(dòng)、加速爬坡與蓄電池欠壓時(shí)，提供補(bǔ)充能源與蓄電池并聯(lián)分流，共同輸出電能，保證電動(dòng)汽車(chē)能源供給的穩(wěn)定性，使電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能，不能因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)電壓變化而造成的性能指標(biāo)下降充分滿足驅(qū)動(dòng)力所需。
2、超級(jí)電容器的特點(diǎn)【2】
（a）、很高的功率密度：超級(jí)電容器的內(nèi)阻很小，且在電極匯界面和電極材料本體內(nèi)均能夠?qū)崿F(xiàn)電荷的快速儲(chǔ)存和釋放，因而它的輸出功率密度高達(dá)數(shù)KW/kg，是一般蓄電池?cái)?shù)的十倍。
（b）、極長(zhǎng)的充放電循環(huán)壽命，其循環(huán)壽命可達(dá)一萬(wàn)次以上。
（c）、儲(chǔ)存壽命極長(zhǎng)：超級(jí)電容器充電之后儲(chǔ)存過(guò)程中，雖然也有微小的漏電電流存在，理論上超級(jí)電容器的儲(chǔ)存壽命幾乎可認(rèn)為是無(wú)限。
（d）、高可靠性：超級(jí)電容器工作過(guò)程中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)工作極少，因而超級(jí)電容器的可靠性是非常高的。
（e）、非常短的充電時(shí)間：從目前已經(jīng)做出的超級(jí)電容器充電實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，全充電時(shí)間只要10-12min；蓄電池在這么短的時(shí)間內(nèi)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)全充電的。
3、輔助電源功率計(jì)算方法
電容元件是一種儲(chǔ)能元件，某一時(shí)刻“t”的儲(chǔ)能只取決于容器“c”及這一時(shí)刻的電壓值，并與其電壓的平方成正比，當(dāng)電壓增大時(shí)，電容從外界吸收能量，電壓減小時(shí)，電容向外界釋放能量，但電容元件在任何時(shí)刻不可能釋放出多于它吸收的能量，在計(jì)算充放電“秒功率”時(shí)按平均充放電電壓和平均充放電電流的乘積，即為平均充放電功率對(duì)充放電時(shí)間積分，稱(chēng)秒功率（1焦耳=1安培×1伏特×秒）
Ⅰ）.輔助電源額定功率約等于電動(dòng)機(jī)額定功率20%左右（秒功率）。
Ⅱ）.超級(jí)電容容量法拉約等于直流電動(dòng)機(jī)額定電流20%左右。
Ⅲ）.超級(jí)電容額定電壓大于電動(dòng)機(jī)額定電壓10%（發(fā)電機(jī)效率與充電過(guò)程中損耗可設(shè)定為常數(shù)）。
4、輔助電源充電設(shè)備
充電功率大約是電動(dòng)機(jī)額定功率10%左右。根據(jù)實(shí)際情況可采用以下幾種發(fā)電設(shè)備：
1）車(chē)載發(fā)電機(jī)；2）車(chē)載柴油發(fā)電機(jī)；3）車(chē)載太陽(yáng)能發(fā)電；4）車(chē)載燃料電池。
5、仿真分析
一臺(tái)純電動(dòng)汽車(chē)，驅(qū)動(dòng)功率10KW，直流電動(dòng)機(jī)額定電壓200V，額定電流50A，由一組蓄電池供電，充電最高電壓220V，100安時(shí)；另一組輔助電流，由超級(jí)電容組成，超級(jí)電容容量法拉等于電動(dòng)機(jī)額定電流20%等于10法拉，超級(jí)電容充電電壓≥蓄電池充電電壓220V，超級(jí)電容在串并聯(lián)組合過(guò)程中應(yīng)注意，超級(jí)電容額定電壓>充電電壓。
輔助電源由車(chē)載1KW發(fā)電機(jī)提供充電能源（恒流充電）通過(guò)10秒鐘時(shí)間充電儲(chǔ)存電能大約等于電動(dòng)機(jī)額定功率，充電50秒時(shí)儲(chǔ)存電能大約等于電動(dòng)機(jī)額定功率5倍，存儲(chǔ)電流可達(dá)250A，這時(shí)輔助電源在25秒內(nèi)輸出平均功率2KW與蓄電池并聯(lián)分流供電，輔助電源輸出控制可采用手動(dòng)和自動(dòng)方式調(diào)整其儲(chǔ)能輸出，基本實(shí)現(xiàn)輔助電源功能作用。
通過(guò)仿真數(shù)據(jù)，電動(dòng)汽車(chē)在行駛中50%的時(shí)間內(nèi)輔助電源可提供20%的電動(dòng)機(jī)額定的平均功率的電能與蓄電池共同輸出滿足電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力所需。保正電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中，蓄電池電能逐漸消耗，也能使純電動(dòng)汽車(chē)輸出功率不降低，保持恒功率輸出，使純電動(dòng)汽車(chē)在續(xù)行過(guò)程中始終保持有勁、給力。也是消費(fèi)者希望擁有的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能。
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6、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，此項(xiàng)技術(shù)可以用于純電動(dòng)汽車(chē)電路中，解決了純電動(dòng)汽車(chē)存在一些問(wèn)題，提高了續(xù)行里程，提高了電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能，為純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展，有著重要意義。純電動(dòng)汽車(chē)雙電源供電技術(shù)是一個(gè)新的理念，目前可能還沒(méi)有被認(rèn)同，但是它需要一個(gè)平臺(tái)讓大家對(duì)它進(jìn)行探索，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和總結(jié)證明也他將成為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)；恢復(fù)供電
當(dāng)前，智能電網(wǎng)的發(fā)展在一定程度上帶動(dòng)了電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，并且成為了電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要方向。實(shí)際上，智能電網(wǎng)的重要組成部分在于智能配電網(wǎng)，智能配電網(wǎng)的主要特征為擁有完備的自愈能力，同時(shí)還能夠最大程度的減少電網(wǎng)故障給用戶(hù)帶來(lái)的影響。而配電網(wǎng)故障的恢復(fù)是智能配電網(wǎng)自愈功能實(shí)現(xiàn)的重要過(guò)程，配電網(wǎng)故障恢復(fù)問(wèn)題主要指配電網(wǎng)發(fā)生故障以后，在故障定位與故障隔離的基礎(chǔ)之上，應(yīng)用一定的故障恢復(fù)策略對(duì)其進(jìn)行操作，從而確保供電的平穩(wěn)與正常。
一、對(duì)最佳路徑的分析
配電網(wǎng)故障區(qū)域恢復(fù)供電的最佳路徑事實(shí)上是在故障情況下的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。主要的目的在于，能夠快速的將非故障區(qū)域供電恢復(fù)，與此同時(shí)，還能夠有效的滿足線路負(fù)載容量的要求以及線損最小等各個(gè)方面的條件。現(xiàn)階段，在配網(wǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域中研究最多的在于怎樣能夠快速的實(shí)現(xiàn)故障隔離以及快速的恢復(fù)費(fèi)故障區(qū)域的供電技術(shù)方法，因此，在恢復(fù)路徑的最優(yōu)化選擇方面出現(xiàn)了較多的研究。
一般而言，配電網(wǎng)故障區(qū)域恢復(fù)供電的路徑為多目標(biāo)最佳路徑問(wèn)題，現(xiàn)階段在最佳路徑問(wèn)題的研究上較多的便是城市交通網(wǎng)絡(luò)中的最短路徑問(wèn)題的研究。由于問(wèn)題解決的思路存在著極大的不同點(diǎn)，因此最短路徑問(wèn)題能夠被分為單元最短路徑算法與基于啟發(fā)式搜索最短路徑算法[1]。這與鄧群，孫才新，周駁仍凇恫捎枚態(tài)規(guī)劃技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)恢復(fù)供電》一文中的觀點(diǎn)極為相似。其中，單元最短路徑算法主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，即：
第一，在GIS空間查詢(xún)語(yǔ)言方面的最短路徑。該職工路徑的研究方法在當(dāng)前還停留在理論研究方面，例如在MAX中定義了一套空間查詢(xún)語(yǔ)言，該套語(yǔ)言對(duì)其完備性給予了相關(guān)證明，同時(shí)通過(guò)舉證的方式，對(duì)范圍查詢(xún)與時(shí)態(tài)查詢(xún)等進(jìn)行了應(yīng)用分析。
雖然，對(duì)于GIS空間發(fā)展研究GeoSQL為一種有效的處理最短路徑的手段，但是GIS受到數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的制約與影響，導(dǎo)致實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域和背景的不同，使其和商用之間還有很長(zhǎng)的一段距離。
第二，在功能模塊思想路徑方面，需要按照不同的分類(lèi)方法實(shí)施，而單元最短路徑問(wèn)題的算法能夠被分為很多種，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法與基于人工智能的啟發(fā)式搜索算法等，對(duì)于不同的背景應(yīng)用需求和具體軟件應(yīng)用的環(huán)境，各種算法在空間的復(fù)雜程度與時(shí)間的復(fù)雜程度等都有明顯的體現(xiàn)[2]，這與李振坤，周偉杰，錢(qián)嘯等在《有源配電網(wǎng)孤島恢復(fù)供電及黑啟動(dòng)策略研究》一文中有著相似的觀點(diǎn)。并且各種算法在故障恢復(fù)方法中各具特色。
另外，啟發(fā)式搜索最短路徑算法也是一種有效的手段。基于啟發(fā)式方向策略最短路徑算法，其中包括空間有效方向的可控參數(shù)法，該方法能夠有效的調(diào)節(jié)相關(guān)系數(shù)，在有效方向上路徑無(wú)效的時(shí)候，能夠確保得到有效的路徑。
二、最佳路徑的選擇方法分析
事實(shí)上，配電網(wǎng)故障區(qū)域恢復(fù)供電的最佳路徑并不是簡(jiǎn)單的路徑問(wèn)題，而是多目標(biāo)最佳路徑問(wèn)題。為此，在研究配電網(wǎng)非故障區(qū)域恢復(fù)供電的最佳路徑過(guò)程中，需要對(duì)其展開(kāi)綜合的分析。
首先，在多目標(biāo)分析方面，通常在選擇配電網(wǎng)非故障區(qū)域恢復(fù)供電最佳路徑的時(shí)候，最為重視的目標(biāo)為：
第一，在恢復(fù)供電路徑的過(guò)程中，饋線負(fù)荷不能過(guò)載，同時(shí)，還需要確保恢復(fù)區(qū)域的電壓質(zhì)量能夠與實(shí)際規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求相吻合。當(dāng)供電質(zhì)量可靠性最高的時(shí)候，那么恢復(fù)的時(shí)間將會(huì)很短[3]；這與鄧?yán)ビⅲ豇P嬌，饒杰等在《智能配電網(wǎng)有功自治互動(dòng)建模研究》一文中的觀點(diǎn)極為相似。另外，供電過(guò)程中，線損最低，證明開(kāi)關(guān)拉合的次數(shù)最少，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的操作點(diǎn)也會(huì)最少。
第二，在動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)恢復(fù)供電的最短路徑方面需要明確，動(dòng)態(tài)規(guī)劃主要是運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)分支，它是求解決策過(guò)程的最優(yōu)的數(shù)學(xué)方式。早在很久以前，就已經(jīng)有研究人員對(duì)多階段過(guò)程轉(zhuǎn)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列的單階段問(wèn)題，并且逐一進(jìn)行求解，這標(biāo)志著解決這類(lèi)過(guò)程優(yōu)化問(wèn)題的新方法的創(chuàng)立，即動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)。
本文主要將一典型的復(fù)雜配電網(wǎng)絡(luò)作為研究例子，該連通系包括10個(gè)電源點(diǎn)，8個(gè)分支點(diǎn)，同時(shí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)有16個(gè)。將其加入到配網(wǎng)潮流方向和典型的運(yùn)動(dòng)方式中，將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和電源點(diǎn)作為定點(diǎn)，那么可以將其分為26個(gè)定點(diǎn)。盡管從數(shù)量上頂點(diǎn)比較多，但是由于存在著較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，使得該問(wèn)題成為一個(gè)極為簡(jiǎn)單的最短路徑問(wèn)題[4]。這與楊建在《配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究》一文中的觀點(diǎn)有著相似之處。加之恢復(fù)路徑主要指費(fèi)故障區(qū)域相關(guān)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)與相應(yīng)路由，為此我們可以將其理解為從不同電源點(diǎn)出發(fā)到各個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的最短路徑問(wèn)題，這樣一來(lái)，故障恢復(fù)工作的實(shí)施便簡(jiǎn)單的多。
總結(jié)
本文主要從兩個(gè)方面左手，共同分析了采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)恢復(fù)供電的方法與效果，一方面著手于最佳路徑的分析，另一方面著手于最佳路徑的選擇方法。從這兩個(gè)方面可以看出，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)去實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)恢復(fù)供電是一種可行的方法。但是，受到歷史原因的影響，我國(guó)城市配電網(wǎng)絡(luò)還缺少標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，導(dǎo)致配電網(wǎng)常常出現(xiàn)一些事故。因此，恢復(fù)配電網(wǎng)供電已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。隨著科技的發(fā)展，智能配電網(wǎng)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在供電方面，這為平穩(wěn)供電提供了一定的保障，同時(shí)也為恢復(fù)配電網(wǎng)故障供電創(chuàng)建了良好的環(huán)境與條件等。
參考文獻(xiàn)
[1]鄧群，孫才新，周駁.采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)恢復(fù)供電[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，29（3）：40-44.
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[4]楊建.配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2002，（12）：56-78.
關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；井下；機(jī)電安全供電技術(shù)管理；思考
隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步。煤礦生產(chǎn)技術(shù)也得到前所未有的發(fā)展和進(jìn)步。但是，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中還存在一系列的問(wèn)題，例如供電安全問(wèn)題、管理制度缺失問(wèn)題等，其中機(jī)電安全供電技術(shù)管理問(wèn)題至關(guān)重要。要保證煤礦井下生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，做好機(jī)電安全供電技術(shù)管理工作具有重要作用和意義。
1煤礦井下機(jī)電安全供電的相關(guān)問(wèn)題
1.1施工設(shè)備相對(duì)比較陳舊
在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，影響供電有效管理的實(shí)施除了相關(guān)的施工人員之外，還與設(shè)備有著直接聯(lián)系。設(shè)備的好壞、缺失都能直接作用煤礦生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。管理好設(shè)備資源是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中供電管理的重要內(nèi)容，不僅是安全生產(chǎn)的重要保證保證，更是經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)所在。但是在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，設(shè)備還存在一系列的問(wèn)題，例如設(shè)備資源經(jīng)久未換，設(shè)備過(guò)于陳舊、老化，設(shè)備兼容性比較差。在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，企業(yè)過(guò)于注重經(jīng)濟(jì)效益的提升，知識(shí)設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)于設(shè)備的更新往往不是很注重，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中一直使用陳舊的設(shè)備，這或多或少再生產(chǎn)的過(guò)程中就已經(jīng)埋下不小的生產(chǎn)安全隱患，不僅無(wú)法避免安全事故的發(fā)生，而且對(duì)生產(chǎn)效益有著直接的影響。
1.2管理制度的缺失
煤礦生產(chǎn)作為一種地下生產(chǎn)方式，生產(chǎn)管理制度的建立顯得尤為重要。但是，在現(xiàn)實(shí)中，我國(guó)的煤礦井下作業(yè)的監(jiān)管機(jī)制并不是很完善，這主要是因?yàn)槊旱V企業(yè)不夠重視制度的形成，導(dǎo)致制度過(guò)于形式化、過(guò)于片面化。然而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，若是只有技術(shù)運(yùn)用，沒(méi)有相應(yīng)的制度或者比較完善的制度，就不能有效地進(jìn)行生產(chǎn)和管理。煤礦企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合企業(yè)的內(nèi)部特點(diǎn)，建立健全監(jiān)督機(jī)制和相應(yīng)機(jī)構(gòu)，并認(rèn)真加以實(shí)施和踐行，有效地提升煤礦機(jī)電設(shè)施的自動(dòng)化水平，注重對(duì)相關(guān)設(shè)備的定期檢查和不定期首查抽查。為了保證制度的有效進(jìn)行，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，建立健全相應(yīng)的監(jiān)管小組，由監(jiān)管小組嚴(yán)格貫徹制度的執(zhí)行，但是我國(guó)的監(jiān)管小組的建立形式還不夠規(guī)范，監(jiān)管小組的智能還不夠明確，導(dǎo)致我國(guó)的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)管力度嚴(yán)重不足。另外，在機(jī)電操作人員制度管理制度方面，由于煤礦企業(yè)沒(méi)有根據(jù)煤礦的實(shí)際情況建立健全相應(yīng)的人員管理制度，導(dǎo)致有些項(xiàng)目不能有效地開(kāi)展和執(zhí)行，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)效益。
1.3施工設(shè)備的管理有待提升
在煤礦項(xiàng)目推進(jìn)的過(guò)程中，工程項(xiàng)目的細(xì)節(jié)問(wèn)題比較多，既要注重基礎(chǔ)設(shè)備的監(jiān)管和養(yǎng)護(hù)，還要注重基本工程和人員的監(jiān)管，這都需要從實(shí)際出發(fā)建立健完善的設(shè)備管理系統(tǒng)。設(shè)備管理和人員管理一樣，在煤礦生產(chǎn)管理中占據(jù)著重要作用和地位。首先，就要注重井口相關(guān)設(shè)備的把關(guān)工作，保證輸送方面的安全，但是由于制度的卻是，管理形式不容樂(lè)觀。其次，煤礦企業(yè)不夠重視機(jī)電設(shè)備的更新，導(dǎo)致項(xiàng)目開(kāi)展的延遲和落后。另外，在相關(guān)的機(jī)電設(shè)備的文件管理上也存在一定的不足，一旦丟失和破損，直接影響整個(gè)生產(chǎn)項(xiàng)目的開(kāi)展和質(zhì)量的提升。
2提升煤礦井下機(jī)電安全供電技術(shù)的相關(guān)策略
2.1根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)化機(jī)電安全供電技術(shù)的管理組織
在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，要保證相關(guān)基礎(chǔ)項(xiàng)目有效地開(kāi)展和執(zhí)行，就應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，對(duì)基礎(chǔ)項(xiàng)目加以集中優(yōu)化，根據(jù)項(xiàng)目的不同將管理小組進(jìn)行有效地劃分，有效地執(zhí)行一對(duì)一的管理方式，促進(jìn)不同的技術(shù)都能有所提升。相關(guān)技術(shù)單位要在實(shí)際項(xiàng)目的推進(jìn)多稱(chēng)重，針對(duì)性建立健全電氣管理小組，統(tǒng)籌兼顧井下作業(yè)的基本供電情況，加大對(duì)供電情況的監(jiān)管，注重對(duì)供電設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備的管理和維修。從實(shí)際情況出發(fā)，組建相應(yīng)的防爆電器管理組，注重對(duì)小型防爆電器的集中實(shí)驗(yàn)和管理，注重有效、及時(shí)地維護(hù)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的基礎(chǔ)電纜，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)電纜的質(zhì)量和使用效率的檢查。要保證煤礦生產(chǎn)管理和供電技術(shù)管理的質(zhì)量和效率，就應(yīng)該管理組織的建立，以管理組織作為推手，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)工作的開(kāi)展和事實(shí)。
2.2建立健全相應(yīng)的機(jī)電安全技術(shù)管理制度
在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，建立健全有效地機(jī)電安全技術(shù)管理制度顯得尤為重要，要嚴(yán)格執(zhí)行三關(guān)政策，保證檢修、驗(yàn)收、入井操作三方面工作的有效開(kāi)展。煤礦企業(yè)的相關(guān)的施工隊(duì)伍應(yīng)該按照要求，嚴(yán)格注重這三項(xiàng)的監(jiān)管和執(zhí)行。首先，應(yīng)該嚴(yán)格按照管理辦法，注重對(duì)基礎(chǔ)防爆電器設(shè)備的檢修和整理，必須要保證基礎(chǔ)設(shè)備的安全使用。在進(jìn)行設(shè)備的檢修的過(guò)程中，還應(yīng)該注重對(duì)防爆裝置的防銹工作，避免由于地下環(huán)境給相關(guān)設(shè)備帶來(lái)不利的影響。若是在檢修的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)相應(yīng)的問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)加以更換和維修，保證整個(gè)設(shè)備有效地運(yùn)行。其次，相關(guān)復(fù)雜人應(yīng)該注重對(duì)機(jī)電設(shè)備的雙驗(yàn)收，要求技術(shù)人員和基本防爆檢測(cè)員同時(shí)或依次對(duì)整體的設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收，確保整個(gè)設(shè)備能夠滿足實(shí)際需求，如此才能保證設(shè)備有效開(kāi)展。最后，應(yīng)該做好入井管理工作，對(duì)煤礦生產(chǎn)井下機(jī)電安全供電技術(shù)管理而言，其重點(diǎn)內(nèi)容便是入井操作，所以相應(yīng)的管理人員應(yīng)該注重對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備的反復(fù)驗(yàn)收，保證設(shè)備都符合實(shí)際要求和入井標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)防爆電器的合格驗(yàn)收單進(jìn)行相應(yīng)的申報(bào)，保證文件管理的功效。
2.3注重煤礦井下機(jī)電供電技術(shù)的設(shè)計(jì)管理
由于井下環(huán)境的特殊性，要保證生產(chǎn)項(xiàng)目的有效開(kāi)展，就應(yīng)該建立健全相應(yīng)的環(huán)境評(píng)價(jià)體系，充分考量自然因素對(duì)供電技術(shù)設(shè)備的影響。根據(jù)實(shí)際情況，把握機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，初步推進(jìn)機(jī)電安全供電技術(shù)的實(shí)行。在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)該高度重視對(duì)基本工作的有效評(píng)估，注重預(yù)案的形成，注重對(duì)設(shè)備和電纜的細(xì)致化管理，根據(jù)實(shí)際情況，繪制相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖案，保證機(jī)電安全供電技術(shù)的質(zhì)量和效率。
3結(jié)語(yǔ)
煤礦井下機(jī)電安全供電技術(shù)管理作為煤礦生產(chǎn)的重要組成部分，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，注重細(xì)節(jié)化的管理，注重提升監(jiān)管人員的管理意識(shí)，注重相關(guān)設(shè)備的維修和更新，注重管理制度和管理組織的建立健全，保證各個(gè)設(shè)備能夠有效地運(yùn)行，使整個(gè)項(xiàng)目有效開(kāi)展。
參考文獻(xiàn):
（華能云南滇東能源有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司白龍山煤礦一井，曲靖655000）
（HuanengYunnanDiandongEnergyCo.,Ltd.MiningBranchBailongshanCoalMineNo.1Mine，Qujing655000，China）
摘要：近年來(lái)，我國(guó)煤礦的機(jī)電裝備得到了較大程度的發(fā)展。但在煤礦掘進(jìn)工作面掘進(jìn)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)供電系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)的問(wèn)題，并因此對(duì)實(shí)際工作的開(kāi)展造成了一定的影響。在本文中，將就煤礦掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行一定的研究。
Abstract:Inrecentyears,thecoalminemechanicalandelectricalequipmenthasgotgreatdevelopmentinChina.Butinthetunnelingprocessofcoalmineheadingface,thereisusuallypowersupplysystemselectiveleakageprotectionproblem,whichhasaffectedtheactualworktosomeextent.Thisarticlestudiestheimplementationoftheselectiveleakageprotectionofcoalmineheadingface.
關(guān)鍵詞 ：煤礦掘進(jìn)工作面；供電系統(tǒng)；選擇性漏電保護(hù)；實(shí)現(xiàn)
Keywords:coalmineheadingface；powersupplysystem；selectiveleakageprotection；implementation
中圖分類(lèi)號(hào)：TD611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2015）21-0151-03
0引言
漏電故障是礦井掘進(jìn)作業(yè)中供電系統(tǒng)常見(jiàn)故障類(lèi)型。漏電故障出現(xiàn)時(shí)，一般會(huì)形成單相接地，若不及時(shí)處理，就可能引發(fā)相間短路或漏電長(zhǎng)時(shí)間存在，嚴(yán)重的有可能造成煤塵爆炸或瓦斯爆炸事故。掘進(jìn)工作面常常采用移動(dòng)變電站的方式進(jìn)行供電，并使用了低壓饋電開(kāi)關(guān)作為掘進(jìn)以及通風(fēng)設(shè)備的供電電源。該開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的漏電保護(hù)一般帶有附加直流電源檢測(cè)的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)頻繁出現(xiàn)無(wú)選擇性的漏電保護(hù)問(wèn)題。
為了降低無(wú)選擇性漏電保護(hù)故障率，本文在傳統(tǒng)漏電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出一種基于零序電流與直流電源方向檢測(cè)的漏電保護(hù)系統(tǒng)，以此對(duì)傳統(tǒng)附加直流電源式漏電保護(hù)裝置進(jìn)行技術(shù)改造，提高礦用供電系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)效率，從而很好地規(guī)避電力事故。
1礦用供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)原理
1.1選擇性漏電保護(hù)綜述選擇性漏電保護(hù)是指：當(dāng)供電系統(tǒng)某一支路發(fā)生漏電故障時(shí)，漏電保護(hù)系統(tǒng)僅使開(kāi)關(guān)切斷漏電故障所在的支路，并保證非漏電故障支路正常供電。選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)是現(xiàn)代供電保護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)先進(jìn)的發(fā)展方向，是有效保護(hù)人體、防止人體觸電的重要屏障。發(fā)生漏電故障后，選擇性保護(hù)系統(tǒng)能夠在保證全線正常供電的條件下，只將存在漏電故障的線路和設(shè)備切除進(jìn)行整修，停電面積非常小，而且能快速鎖定故障點(diǎn)，加快檢修速度，從而在一定程度上減少了停電時(shí)間，保證了供電系統(tǒng)的可靠性。
漏電保護(hù)裝置一般安裝在高壓和低壓電網(wǎng)饋出線上，漏電保護(hù)結(jié)構(gòu)有橫向選擇性與縱向選擇性之分。它可以區(qū)分故障支路與正常支路，針對(duì)故障情況進(jìn)行選擇性保護(hù)。如果裝有選擇性漏電保護(hù)裝置的供電系統(tǒng)同時(shí)裝配了漏電閉鎖裝置，就擁有了一套完整的漏電保護(hù)系統(tǒng)，并且具有非選擇性來(lái)漏電保護(hù)系統(tǒng)無(wú)以比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。圖1為選擇性漏電保護(hù)裝置的技術(shù)原理。
1.2選擇性漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)選擇性漏電保護(hù)涉及橫向保護(hù)與縱向保護(hù)兩套子系統(tǒng)。從漏電保護(hù)原理來(lái)看，它包括零序電流保護(hù)和零序功率方向保護(hù)兩種方式。其電路原理如圖2和圖3所示。
在圖3中，ZCT1、ZCT2、ZCT3為F1、F2、F3零序電流互感器，Id1、Id2、Id3、為不同分支線路的接地電流。在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，如果F1線路中的A相出現(xiàn)了接地故障問(wèn)題，電網(wǎng)A相對(duì)地電位的值則為0，且線路B、C相對(duì)地漏電流則會(huì)從接地點(diǎn)再次流回到電源之中作為電容電流，而對(duì)于該電流來(lái)說(shuō)，則可以通過(guò)不同支路的零序電流互感器對(duì)其實(shí)施測(cè)控。在這一過(guò)程中，流向母線的故障支路接地電流恰好等于整個(gè)電網(wǎng)接地電流中所有電流之和同本線路接地電流之差，而并不是故障支路接地電流的流向，其所具有的流動(dòng)方向同故障支路恰好相反。
1.3總饋電開(kāi)關(guān)原理在移動(dòng)變電站低壓饋電開(kāi)關(guān)中，其所具有的保護(hù)是以附加直流電源檢測(cè)作為主要工作原理，能夠?qū)ο到y(tǒng)漏電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)使用橋式比較電路進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。
由圖4可知，其兩端都同直流電源保持連接，而在AB兩點(diǎn)之間所具有的壓降則為漏電監(jiān)測(cè)的信號(hào)。在此種情況下，通過(guò)對(duì)Rw的調(diào)整則能夠?qū)ο到y(tǒng)漏電保護(hù)電阻值進(jìn)行改變，而當(dāng)絕緣電阻Re降低到低于門(mén)坎電壓時(shí)，執(zhí)行回路則能夠得到啟動(dòng)、且饋電開(kāi)關(guān)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，進(jìn)而使整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)了停電的情況。從這里我們則可以認(rèn)識(shí)到，對(duì)于這種類(lèi)型的保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，其并不能夠?qū)β╇姷氖欠种н€是干線進(jìn)行判斷，而如果是分支漏電，也不能夠具體判斷是那一條線路出現(xiàn)了漏電現(xiàn)象。而為了能夠在此情況下對(duì)兩級(jí)選擇漏電保護(hù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，則需要在該裝置中加入中斷信號(hào)產(chǎn)生電路以及延時(shí)電路，以此則能夠在對(duì)系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上保證動(dòng)作值能夠具有更為一致的特點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)該延時(shí)電路的安裝也能夠保證分支線路在出現(xiàn)漏電情況時(shí)，饋電開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)后備保護(hù)，而此時(shí)分支饋電開(kāi)關(guān)的信號(hào)分析以及處理系統(tǒng)也能夠得到及時(shí)的響應(yīng)，并在30ms以?xún)?nèi)對(duì)漏點(diǎn)故障進(jìn)行切除。
由上文得知，根據(jù)零序電流方向的觀察，則能夠?qū)收现愤M(jìn)行判斷。而我們將接地故障中的零序電壓作為基準(zhǔn)進(jìn)行比較時(shí)，則能夠獲得故障支路與故障支路所具有的零序電流判別原理如圖5所示。
在圖6中，S為兩者間波形比較的結(jié)果，而從該波形圖我們則可以看到，系統(tǒng)發(fā)生故障線路電流在經(jīng)過(guò)波形變換之后，其同該線路的零序電壓則具有著一致的相位。而對(duì)于沒(méi)有發(fā)生故障的零序電流來(lái)說(shuō)，其所具有的相位同零序電壓相比則要相反，且并沒(méi)有輸出任何波形信號(hào)。從該種情況我們則可以通過(guò)較為簡(jiǎn)單的方式對(duì)真正發(fā)生故障的支路進(jìn)行判斷，并在通過(guò)全波形方式應(yīng)用的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升信號(hào)檢測(cè)速度，能夠在提升保護(hù)系統(tǒng)所具有靈敏度、可靠性的同時(shí)使保護(hù)動(dòng)作時(shí)間得到了縮短。
1.4保護(hù)系統(tǒng)工作原理在分支饋電保護(hù)系統(tǒng)中，其在中央處理單元方面選擇了MCS_51單片機(jī)，對(duì)于漏電信號(hào)的判斷、分析以及動(dòng)作響應(yīng)來(lái)說(shuō)都能夠通過(guò)該處理器對(duì)其進(jìn)行執(zhí)行，具有著處理速度快、靈敏度高以及可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果系統(tǒng)的某一個(gè)部分出現(xiàn)了漏電問(wèn)題，如果經(jīng)過(guò)判斷發(fā)現(xiàn)漏電電阻同總開(kāi)關(guān)動(dòng)作電阻相比較小，開(kāi)關(guān)的漏電檢測(cè)單元會(huì)迅速響應(yīng)，并向分支饋電開(kāi)關(guān)發(fā)出中斷信號(hào)時(shí)同步啟動(dòng)延時(shí)單元。開(kāi)關(guān)處理器接收中斷信號(hào)后，也能夠及時(shí)對(duì)零序電流方式進(jìn)行檢測(cè)，如果經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)為本支路出現(xiàn)漏電情況，則會(huì)立即采取跳閘操作，而如果非本支路出現(xiàn)漏電情況，則會(huì)延時(shí)并關(guān)閉中斷。而當(dāng)總饋電開(kāi)關(guān)達(dá)到其延時(shí)時(shí)間后復(fù)測(cè)漏電故障，若發(fā)現(xiàn)漏電情況仍未消除，則表明分開(kāi)關(guān)拒動(dòng)或者漏電情況處于分開(kāi)關(guān)同移動(dòng)變電站的電纜位置，總饋電開(kāi)關(guān)即移動(dòng)變電站低壓饋電開(kāi)關(guān)跳閘,實(shí)現(xiàn)縱向選擇性漏電保護(hù)。
2掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)技術(shù)改造
2.1改造前掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)改造前結(jié)構(gòu)如圖7所示。
如圖7所示，在該供電系統(tǒng)中，總饋電開(kāi)關(guān)以附加直流電源作為該系統(tǒng)的主要漏電保護(hù)，且其兩個(gè)啟動(dòng)器對(duì)掘進(jìn)設(shè)備以及風(fēng)機(jī)起到供電的作用。而當(dāng)圖7中d1以及d2點(diǎn)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生漏電故障時(shí)，就會(huì)使BKD1跳閘，導(dǎo)致工作面停風(fēng)、低壓停電，對(duì)于井下工作人員造成了較大的安全威脅。
2.2改造后根據(jù)我們本次改造原理，我們對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了一定的改進(jìn)，改造后系統(tǒng)如圖8所示。
在改造后，可以看到該系統(tǒng)中依然對(duì)啟動(dòng)器A1以及A2進(jìn)行了保留，并以基于零序電流方向的方式進(jìn)行了檢測(cè)，且BJD3作為系統(tǒng)分支的饋線開(kāi)關(guān)。在此種情況下，如果d1出現(xiàn)了漏電問(wèn)題，F(xiàn)1開(kāi)關(guān)則會(huì)及時(shí)跳閘；而當(dāng)d2點(diǎn)出現(xiàn)漏電問(wèn)題時(shí)，F(xiàn)2開(kāi)關(guān)則會(huì)及時(shí)跳閘，而在此過(guò)程中，系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)與其他支路卻不會(huì)受到影響，依然能夠得到正常運(yùn)行，以此對(duì)停電范圍起到了良好的縮小作用。
3實(shí)驗(yàn)以及運(yùn)用
下面是經(jīng)過(guò)該方式改進(jìn)后所形成的移動(dòng)變電站低壓饋電開(kāi)關(guān)與分支饋電開(kāi)關(guān)所組成的漏電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)，兩臺(tái)分支開(kāi)關(guān)、電網(wǎng)電壓為1140V，保護(hù)系統(tǒng)漏電動(dòng)作時(shí)間如表1所示。
在表1中，所顯示的數(shù)據(jù)為5次測(cè)量所獲得的平均值，其中，C0為干線路對(duì)地電容、C1為故障支路饋電線路對(duì)地電容、C2為非故障支路饋電線路對(duì)地電容。從表1中相關(guān)數(shù)據(jù)我們則可以了解到，本次改造所具有的保護(hù)動(dòng)作指標(biāo)能夠較好的滿足設(shè)計(jì)要求。而在投入使用之后，在經(jīng)過(guò)多次因?qū)Ь€破損或電機(jī)繞組燒毀導(dǎo)致分支饋電開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，也表現(xiàn)出了較為可靠的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，能夠在縮小停電范圍的同時(shí)減少了停風(fēng)次數(shù)，且能夠在出現(xiàn)跳閘問(wèn)題之后在系統(tǒng)中顯示故障類(lèi)型，便于對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的排查，對(duì)于供電工作起到了較為積極的保障作用。
4結(jié)論
通過(guò)對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)原理的研究與分析，提出了掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)原移動(dòng)變電站低壓饋電開(kāi)關(guān)附加直流電源檢測(cè)漏電保護(hù)的技術(shù)改造方案,有效解決了以往頻繁出現(xiàn)的無(wú)選擇性漏電保護(hù)故障，使得因電力故障導(dǎo)致的煤塵爆炸和瓦斯爆炸等安全事故的發(fā)生率大大降低。在此基礎(chǔ)上配以基于零序電流方向判斷漏電保護(hù)的分支饋電開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)橫向和縱向兩級(jí)選擇性漏電保護(hù)的功能，經(jīng)過(guò)測(cè)驗(yàn)運(yùn)行獲得了良好的運(yùn)行效果，具有一定的應(yīng)用價(jià)值與意義。
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關(guān)鍵詞：竊電手段；反竊電技術(shù)；供電企業(yè)；
中圖分類(lèi)號(hào)： U223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
0引言
近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，給供電企業(yè)的售電量帶來(lái)了一定的契機(jī)，但是屢禁不止的竊電現(xiàn)象也隨之而增加。不但一些居民利用隱蔽的手段進(jìn)行竊電，一些企業(yè)也以此作為牟利的手段，這些行為給國(guó)家電能的造成了大量損失，也為供電企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的帶來(lái)了難題。對(duì)于這種嚴(yán)重?cái)_亂用電秩序、威脅用電安全的各種手段和行為，一直是國(guó)家和社會(huì)致力打擊的對(duì)象。本文從常見(jiàn)的竊電手段出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的反竊電技術(shù)。
1當(dāng)前存在的幾種主要竊電手段
針對(duì)近幾年來(lái)的竊電方式的多元化現(xiàn)象，供電企業(yè)也相應(yīng)采取了一定的手段進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)防和反竊電工作，這使得反竊電事業(yè)有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)，為國(guó)家的電能挽回了經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)筆者多年的實(shí)際觀察和調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：近些年來(lái)出現(xiàn)的各種竊電方式，基本上都是根據(jù)計(jì)量表的物理學(xué)原理，在改變電流、電壓、相位和安裝接線等方面，使得電表轉(zhuǎn)慢或者停轉(zhuǎn)甚至反轉(zhuǎn)，以此達(dá)到竊電的目的。
傳統(tǒng)的竊電方法主要有失壓竊電、欠壓竊電、斷流竊電、分流竊電、移相竊電、擴(kuò)差法竊電等。
失壓竊電是指將計(jì)量裝置的某相或全部相的電壓回路斷開(kāi)，使電能表無(wú)法正確計(jì)量。這種竊電方式會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量裝置少計(jì)或不計(jì)量電量。
欠壓竊電和失壓竊電基本上是相同的模式，只不過(guò)它是將引入計(jì)量表尾的電壓引線虛接了，使真正引入計(jì)量表的電壓值實(shí)際上大大低于它實(shí)際上產(chǎn)生的電壓值的。這樣一來(lái)，計(jì)量表的計(jì)量值是不準(zhǔn)確的，它低于實(shí)際的值，從而達(dá)到電量少計(jì)的目的。
斷流竊電是指用戶(hù)在用電的過(guò)程之中，把電流互感器進(jìn)行短接，這樣計(jì)量表計(jì)量的回路電流經(jīng)過(guò)短接線直接流出，而無(wú)法使計(jì)量表進(jìn)行有效的計(jì)量。或者是把電流回路的引線直接拆除掉，這樣就會(huì)造成電流互感器進(jìn)行開(kāi)路，以至于計(jì)量回路中沒(méi)有電流通過(guò)，因此計(jì)量表也不會(huì)進(jìn)行有效的計(jì)量。
分流竊電是將電流互感器進(jìn)行二次并聯(lián)后引出一個(gè)分流引線，通過(guò)這種手段，雖然還可以使得一部分電流從計(jì)量回路流過(guò)，但是另一部分電流則通過(guò)分流的引線直接流失掉。這樣，計(jì)量表計(jì)量的電流數(shù)量就會(huì)大大減少，實(shí)現(xiàn)了分流竊電的目的。
移相竊電，顧名思義，就是通過(guò)改變線圈中電流及電壓間正常的相位關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)竊電的一種手段。這種方式往往是采用不正常的接線，或是通過(guò)在線路中接入電感或電容，或是通過(guò)在計(jì)量表中接入與其線圈不相符的電壓和電流等，使得計(jì)量表運(yùn)轉(zhuǎn)的速度變慢或者進(jìn)行反轉(zhuǎn)，以達(dá)到竊電的目的。
擴(kuò)差法竊電主要是通過(guò)改變計(jì)量表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能，以達(dá)到竊電的目的。這種方法使得計(jì)量表自身的誤差增大，有的甚至故意把計(jì)量表弄壞，從而使得計(jì)量表一會(huì)走一會(huì)停，這樣計(jì)量表的計(jì)電量就會(huì)減少。
2主要的反竊電技術(shù)
2.1 計(jì)量表更換的方法
計(jì)量表的選擇使用也是一件十分重要的事情，因此在選擇時(shí)要多加選擇比較，要盡量選擇新式的全電子的多功能的計(jì)量表，不但將三相四線表變?yōu)槭褂?只單相表來(lái)計(jì)量，而且將三相三線的用戶(hù)計(jì)量表變?yōu)槿挠?jì)量表。這種多功能計(jì)量表功能十分強(qiáng)大，不僅不能改變常數(shù)、失壓和失流的記錄等，還可以進(jìn)行逆相序記錄等防竊電的強(qiáng)大功能。因此，在選擇計(jì)量表時(shí)，要進(jìn)行細(xì)致嚴(yán)格的對(duì)比選擇。
2.2 端子密封與導(dǎo)線入槽的方法
這種方法適用于那些高供低計(jì)的專(zhuān)變用戶(hù)。它是一種對(duì)通過(guò)二次線進(jìn)行失壓/欠壓法竊電、移相法竊電等有良好防御功能的方法。第一，對(duì)于那些計(jì)量柜內(nèi)的電流互感器容量很大的低壓用戶(hù)來(lái)說(shuō)，要盡可能的縮減配電變壓器的低壓出線端子和計(jì)量柜之間的距離，用塑料或金屬管套住后的電纜進(jìn)行連接，如有需要，可用金屬線槽或塑料線槽將其封閉在槽內(nèi)，或者是在上面刷上絕緣漆等。第二，如果計(jì)量互感器和電表處于共箱的情況下，也可使用上述的方法；如果不同箱的話，可以只用一個(gè)鐵箱來(lái)加封計(jì)量互感器和變低出線端子，而電表箱則要使用專(zhuān)門(mén)的加鎖計(jì)量箱。
2.3 失壓計(jì)時(shí)儀記錄的方法
這種方法針對(duì)失壓/欠壓竊電、斷流/欠流竊電具有較好的防范功能。在一般的工作中，有許多破壞手段光靠肉眼是無(wú)法觀察出來(lái)的。比如說(shuō)當(dāng)前使用的三相四線有功表，即使是去掉某相電壓或短接某相電流，計(jì)量表還是正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，類(lèi)似的這些情況往往會(huì)造成誤解，因此要對(duì)所有的高供高計(jì)及部分無(wú)專(zhuān)用計(jì)量柜的用戶(hù)都要安裝失壓、斷流、短路的計(jì)時(shí)儀，這樣一旦儀器感應(yīng)出相應(yīng)的變化時(shí)，就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，減少供電部門(mén)的損失。
2.4 計(jì)量柜分類(lèi)規(guī)范的方法
由于歷史上遺留的各種問(wèn)題，使得目前許多用電企業(yè)沒(méi)有專(zhuān)用的計(jì)量柜，甚至許多用戶(hù)直接在的互感器端鈕上將電流互感器進(jìn)行短接或斷線以進(jìn)行竊電。同時(shí)，一部分沒(méi)有專(zhuān)用計(jì)量柜的用戶(hù)，其計(jì)量表往往成為擺設(shè)，其準(zhǔn)確度大大降低。而對(duì)計(jì)量柜進(jìn)行分類(lèi)規(guī)范的方法可以有效的防范以上闡述的幾種竊電方式，但需要注意的是，要根據(jù)具體的情況采取不同的手段：如果是針對(duì)高供高計(jì)專(zhuān)變用戶(hù)，要使用高壓計(jì)量柜；如果是針對(duì)高供低計(jì)的專(zhuān)變用戶(hù)，則要使用專(zhuān)用的計(jì)量柜/箱；此外，如果是針對(duì)低壓客戶(hù)，則應(yīng)該采用專(zhuān)用的計(jì)量箱或者是專(zhuān)用的電表箱。總之，要根據(jù)不同的用戶(hù)采用不同的方式。
2.5 電流互感器的倍率合理選擇的方法
電流互感器倍率選擇的是否合適直接影響著計(jì)量的準(zhǔn)確，因此要選擇大小合適的倍率。如果電流互感器工作時(shí)的電流小于其額定電流的20％時(shí)，其勵(lì)磁電流就會(huì)加大電流互感器的誤差；而如果其倍率選擇的太小，就會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)誤差。因此，工業(yè)用戶(hù)要選擇合適的電流互感器倍率。
2.6 鉛封“色、碼、數(shù)”三合一標(biāo)志的方法
新鉛封具有舊鉛封無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)。它不但在色澤上有相應(yīng)的規(guī)定，而且鉛封帽和印模上也增添了相應(yīng)的代碼和數(shù)字以進(jìn)行區(qū)分。同時(shí)，新鉛封還進(jìn)行了管理臺(tái)賬，這樣就可以跟蹤記錄鉛封的使用情況，及時(shí)對(duì)各種竊電手段進(jìn)行查實(shí)。這種方法十分簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也很便宜，對(duì)供電方式也沒(méi)有什么限制，因此應(yīng)用非常廣泛。
3 防竊電新技術(shù)的運(yùn)用
當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的十分迅速，因此反竊電的技術(shù)也在不斷的提高和改進(jìn)。應(yīng)用比較多的主要有電能量自動(dòng)集抄系統(tǒng)、電能量需求側(cè)管理系統(tǒng)和電能采集與負(fù)荷管理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)充分利用和展現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的最優(yōu)成果，通過(guò)各種終端設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的反竊電，雖然成本投資比較大，但是其效果也是有目共睹的。因此建立一種口碑很好的防竊電手段，但是要注意其數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)等一系列細(xì)節(jié)問(wèn)題。
4總結(jié)
總而言之，竊電手段不但普遍、多元化，而且技術(shù)性越來(lái)越強(qiáng)、數(shù)量也越來(lái)越多，這些特點(diǎn)決定了反竊電技術(shù)工作同樣存在一定的難度。這不僅需要相關(guān)反竊電人員的基本技能要扎實(shí)深厚，而且還要不斷地吸取新知識(shí)、新技能，緊跟著科技發(fā)展的步伐，真正做到與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)，還要建立一支政府和社會(huì)廣泛支持的、有一定執(zhí)法權(quán)利專(zhuān)業(yè)反竊電隊(duì)伍，并不斷提高其專(zhuān)業(yè)技能和素質(zhì)，提高其反竊電技術(shù)。只有這樣，才能在增強(qiáng)企業(yè)自我保護(hù)能力的基礎(chǔ)上，切實(shí)保護(hù)國(guó)家的電力財(cái)產(chǎn)不受損失，真正創(chuàng)設(shè)一個(gè)安全舒適的用電環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】輸電線路；雷擊；跳閘；防雷保護(hù)
0.引言
供電系統(tǒng)的輸電線路采用埋地電纜敷設(shè)或在金屬線槽中沿管廊架敷設(shè)，能起到很好的防雷作用，但一些工廠企業(yè)的高壓輸電線路一般由廠外架空引入。這些架空線路往往長(zhǎng)達(dá)幾十甚至上百公里，穿越的地形一般都相當(dāng)復(fù)雜，極易遭受雷擊。架空線路遭受雷擊時(shí)可能發(fā)生絕緣子閃絡(luò)、擊穿，甚至導(dǎo)線折斷，或造成短路跳閘。
1.架空輸電線路防雷的主要方法分析
1.1直擊雷防護(hù)
架空輸電線路直擊雷防護(hù)的最有效措施就是避雷線，通過(guò)在導(dǎo)線上方假設(shè)避雷線主要作用是：①防止落雷直接擊中導(dǎo)線，起到攔截作用；②雷擊輸電桿塔時(shí)減小流經(jīng)桿塔的雷電流，從而降低塔頂電位，起到分流作用；③通過(guò)對(duì)導(dǎo)線的耦合作用可以減小線路絕緣子的電壓；④通過(guò)屏蔽作用降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓；⑤將各線路桿塔的接地裝置進(jìn)行電氣連接，形成電氣通路供雷云在大地感應(yīng)出的電荷移動(dòng)，降低高電阻率地區(qū)發(fā)生落雷的可能性。一般來(lái)說(shuō)，避雷線的保護(hù)角度越小，其保護(hù)效果越好（一般應(yīng)小于20o）。線路的電壓等級(jí)越高，避雷線在線路總造價(jià)中占的比例越小，因此110kV以上輸電線路應(yīng)全程架設(shè)避雷線。但是避雷線的防護(hù)作用也有其局限性，如某石化企業(yè)220kV輸電線路全程采用雙避雷線，但是每年雷擊跳閘率還是很高，這主要是由于輸電桿塔大多數(shù)位于山頂或山腰上，線路基本上在山谷中穿越，地形條件復(fù)雜，雷電活動(dòng)相當(dāng)頻繁并容易發(fā)生畸變，會(huì)通過(guò)繞擊、反擊等方式影響到輸電線，這就需要其他手段來(lái)降低這類(lèi)損害的發(fā)生。
1.2降低桿塔接地電阻
降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平，以防止反擊的有效措施，也是最經(jīng)濟(jì)、最有效降低線路雷擊跳閘率的措施之一。通過(guò)這個(gè)方法可以減小雷擊桿塔時(shí)的電位升高，當(dāng)線路架設(shè)了避雷線時(shí)，桿塔的工頻接地電阻值不宜大于表1所列數(shù)值：
表1 有避雷線輸電桿塔的工頻電阻要求
如桿塔所處位置地質(zhì)條件較差，接地電阻往往不能滿足要求，此時(shí)應(yīng)該改變桿塔接地網(wǎng)的形狀、敷設(shè)方式、增加接地極、外引接地線或加降阻劑來(lái)降低接地電阻。
1.3架設(shè)耦合地線
在實(shí)際工程中，當(dāng)降低桿塔的接地電阻有困難的時(shí)候，即采用在導(dǎo)線下面架設(shè)地線的方法，用以增加避雷線與導(dǎo)線之間的耦合作用，降低絕緣子串上的過(guò)電壓，從而達(dá)到降低線路斷路器雷擊跳閘率的目的。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這一效果非常顯著。由于其作用的產(chǎn)生是通過(guò)耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以，將架設(shè)在導(dǎo)線下方的地線叫做耦合地線。而且通過(guò)架設(shè)耦合地線能很好地降低雷電繞擊率，并起到良好的屏蔽效果。需要注意的是，在相同的外部條件下，耦合地線擺放的位置不用，它的屏蔽效果就不同，輸電線路的屏蔽是由避雷線和耦合地線共同作用的結(jié)果，在設(shè)計(jì)線路的時(shí)候需要充分考慮以上兩方面的影響。
1.4加強(qiáng)線路絕緣
由于輸電線路個(gè)別地段需要采用大跨越高桿塔（如跨山桿塔等），大大增加了桿塔落雷的幾率，高塔落雷時(shí)塔頂電位高，感應(yīng)過(guò)電壓大，而且受繞擊的概率也大。為了降低線路跳閘率，可在高桿塔上增加絕緣子串片數(shù)，加大跨越檔導(dǎo)線與地線之間的距離，以加強(qiáng)線路絕緣。在35kV及以下的線路可采用瓷橫擔(dān)等沖擊閃絡(luò)電壓較高的絕緣子來(lái)降低雷擊跳閘率。
1.5裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置
由于線路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線路跳閘后能夠自行消除。因此，安裝自動(dòng)重合閘裝置對(duì)于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)110kV及以上的高壓線路重合閘成功率達(dá)75%～95%，35kV及以下的線路重合閘成功率約為50%～80%。因此，各級(jí)電壓等級(jí)的線路均應(yīng)盡量裝設(shè)三相或單相自動(dòng)重合閘。
1.6安裝線路避雷器
即使采取了以上種種措施，也很難完全避免導(dǎo)線上出現(xiàn)過(guò)電壓。通過(guò)安裝線路避雷器可以限制電壓的異常升高，從而保障線路運(yùn)行。多年的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，在雷電活動(dòng)頻繁、土壤電阻率高、地形復(fù)雜的地區(qū)安裝線路型氧化鋅(ZnO)避雷器（SPD）無(wú)論在防止雷電繞擊導(dǎo)線、雷擊塔頂或地線時(shí)反擊都非常有效。可以結(jié)合雷電定位系統(tǒng)及故障記錄來(lái)分析線路歷年跳閘情況、落雷點(diǎn)、落雷密度與跳閘率的關(guān)系，在易受雷擊的桿塔和區(qū)段安裝線路SPD。輸電線路SPD有兩種類(lèi)型，即帶串聯(lián)間隙和無(wú)串聯(lián)間隙，因運(yùn)行方式不同和電站SPD相比在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有所區(qū)別，另外在具體的選擇上應(yīng)注意SPD與絕緣子串的絕緣配合問(wèn)題。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮，當(dāng)桿塔接地電阻較小（＜15Ω)時(shí),單回路線路宜在邊相各安裝一只SPD，而雙回路線路則宜在下導(dǎo)線各安裝一只SPD；當(dāng)桿塔接地電阻較大（＞60Ω)時(shí)，單回路線路宜在三相各安裝1只SPD，而雙回路線路則宜在下側(cè)及中間或下側(cè)及上側(cè)的對(duì)稱(chēng)相各安裝1只SPD。
線路SPD安裝時(shí)應(yīng)注意：①選擇多雷區(qū)且易遭受雷擊的輸電桿塔，最好在兩側(cè)相鄰桿塔上同時(shí)安裝；②垂直排列的線路可以只裝上、下兩相；③安裝時(shí)盡量不使SPD受力，并注意保持足夠的安全距離；④避雷器應(yīng)順桿塔單獨(dú)敷設(shè)接地線，其截面積不小于25mm2，盡量保持較小的接地電阻。
線路SPD投入運(yùn)行后應(yīng)該進(jìn)行必要的維護(hù)：①結(jié)合停電定期測(cè)量絕緣電阻，歷年測(cè)量的結(jié)果不應(yīng)明顯變化；②檢查并記錄雷擊計(jì)數(shù)器的動(dòng)作情況；③對(duì)SPD緊固件進(jìn)行檢查，防止松動(dòng)；④SPD運(yùn)行5年應(yīng)拆下檢查，并測(cè)量漏電流。
1.7架空電力電纜線路的防雷與接地
電力電纜由于其本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其它電氣設(shè)施連接的要求，根據(jù)不同電壓等級(jí)采取不同的防雷方法。對(duì)于35kV及以下電壓等級(jí)的電力電纜，基本上應(yīng)采取在電纜終端頭附近安裝SPD，同時(shí)終端頭金屬屏蔽、鎧裝必須接地良好。對(duì)于110kV及以上的高壓電纜，當(dāng)電纜線路遭受雷電沖擊電壓作用時(shí)，在金屬護(hù)套的不接地端或交叉互連處會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓，可能會(huì)使保護(hù)層絕緣被擊穿，應(yīng)采取以下保護(hù)方案之一：①電纜金屬護(hù)套一端互連接地，另一端接保護(hù)器；②電纜金屬護(hù)套交叉互連，保護(hù)器Y0接線；③電纜金屬護(hù)套交叉互連，保護(hù)器Y型接線或Δ形接線；④電纜金屬護(hù)套一端互連接地加均壓線；⑤電纜金屬護(hù)套一端互連接地加回流線。
2.結(jié)語(yǔ)
輸電線路跳閘率一直是困擾工廠企業(yè)不間斷運(yùn)行的重要因素，要降低跳閘率僅單獨(dú)使用,本文中提到任何一種方法可能起到的作用都不明顯。架空線路的防雷應(yīng)綜合考慮以下多方面因素：線路的電壓等級(jí)、當(dāng)?shù)卦芯€路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、雷電活動(dòng)規(guī)律、地形、地貌、氣象條件、土壤電阻率等環(huán)境條件，選擇多種適合的方法進(jìn)行多方位防護(hù)。
【參考文獻(xiàn)】
[關(guān)鍵詞]高壓直流供電技術(shù) 應(yīng)用 前景
中圖分類(lèi)號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）21-0051-01
隨著社會(huì)和我國(guó)科技的快速發(fā)展，高壓直流供電技術(shù)的應(yīng)用也得到了迅猛的發(fā)展，高壓直流供電技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到很多領(lǐng)域中。在高壓直流供電技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中仍然存在很多的制約因素，這些制約因素主要表現(xiàn)在后端設(shè)備的適應(yīng)性、電源系統(tǒng)的定型與量產(chǎn)、配套器件、監(jiān)控系統(tǒng)等方面，如果想進(jìn)一步發(fā)展高壓直流供電技術(shù)，就要清除這些限制因素，只有這樣才能推動(dòng)我國(guó)高壓直流供電技術(shù)和整個(gè)通信行業(yè)的發(fā)展。
1.高壓直流供電技術(shù)概述
1.1 高壓直流供電技術(shù)簡(jiǎn)介
高壓直流供電指的是采用高壓直流電源直接對(duì)采用220V交流輸入電源的設(shè)備供電，采用這種供電技術(shù)之后，大大地改善了供電系統(tǒng)的工作效率。隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，這種高壓直流供電技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到了通信行業(yè)當(dāng)中，并且促進(jìn)了高壓直流供電技的發(fā)展，因?yàn)橥ㄐ判袠I(yè)中的電源設(shè)備的要求在逐漸地提升，特別是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心和多媒體數(shù)據(jù)中心的供電需求表現(xiàn)的更突出。目前，我國(guó)通信行業(yè)的電源容量的需求很大，已經(jīng)達(dá)到了10000kw，傳統(tǒng)的不間斷電源系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足其供電需求，傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)逐漸地暴露出了許多問(wèn)題，比如說(shuō)工作效率低、高能耗、故障多等。正是由于傳統(tǒng)電源系統(tǒng)的諸多問(wèn)題，所以很多通信公司就把目光投向了高壓直流供電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是將將380V的交流輸入電源轉(zhuǎn)換為200～400 V的高壓直流電，通過(guò)并聯(lián)的整流模塊組，接下來(lái)再通過(guò)高壓直流配電設(shè)備輸送給數(shù)據(jù)通信設(shè)備，并且可以同時(shí)給蓄電池組充電，這樣就可以保證，當(dāng)輸送電源發(fā)生故障的時(shí)候，蓄電池組可以繼續(xù)供電，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，效率值得肯定。
1.2 高壓直流供電技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
高壓直流供電技術(shù)具有很多傳統(tǒng)供電電源不具備的優(yōu)勢(shì)，首先在使用的可靠性方面，要比傳統(tǒng)的不間斷供電電源可靠性更強(qiáng)，高壓直流供電技術(shù)大大地提高了系統(tǒng)的安全性，傳統(tǒng)的不間斷供電電源組件復(fù)雜，可靠性差，相反高壓直流電源的組件相對(duì)簡(jiǎn)單，并且具有蓄電池這個(gè)部件，保證了在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以繼續(xù)補(bǔ)充電源，保證了供電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，總體的可靠性要強(qiáng)于傳統(tǒng)的供電電源；其次，高壓直流供電電源很好節(jié)約了能耗，傳統(tǒng)的不間斷供電系統(tǒng)負(fù)載很大，有時(shí)候主機(jī)不能正常運(yùn)行。而高壓直流電源采用了模塊結(jié)構(gòu)，這個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)輸出的負(fù)載情況，由監(jiān)控模塊、監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)值守人員靈活控制模塊的開(kāi)機(jī)運(yùn)行數(shù)量，這就很好地保證了系統(tǒng)保持著較高水平的負(fù)載率。
2.高壓直流供電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 高壓直流供電技術(shù)的應(yīng)用情況
目前，在國(guó)內(nèi)對(duì)高壓直流供電技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)為，中國(guó)電信公司在大力的使用和推廣這種供電技術(shù)，電信公司與電源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商共同研究高壓直流電源，這種供電方式已經(jīng)被廣泛地認(rèn)可，并且已經(jīng)有很多網(wǎng)點(diǎn)開(kāi)始使用這種供電電源了。雖然高壓直流電源具有多種電壓可以選擇，但是缺乏后端設(shè)備廠商的支持，國(guó)內(nèi)的高壓直流供電系統(tǒng)還沒(méi)有針對(duì)后端用電設(shè)備進(jìn)行，然而，供電電壓的選擇一定要保證整個(gè)系統(tǒng)都可以正常運(yùn)作，所以目前針對(duì)高壓直流電源達(dá)成的共識(shí)是選用240V電壓進(jìn)行供電使用，而高壓直流供電技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題也在逐步地解決當(dāng)中，這些問(wèn)題解決了，高壓直流供電技術(shù)就迎來(lái)新的發(fā)展。
2.2 高壓直流供電技術(shù)發(fā)展的制約因素分析
隨著通信行業(yè)的發(fā)展，對(duì)供電電源要求逐漸提高，而高壓直流電源就是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生，但是高壓直流電源的發(fā)展并不是那么順利的，這種供電技術(shù)的發(fā)展受到了很多因素的制約。第一，后端設(shè)備對(duì)高壓直流供電技術(shù)的影響，雖然在很多試用點(diǎn)的使用過(guò)程中，高壓直流電源能夠滿足后端設(shè)備的電源需求，但是這種電源標(biāo)準(zhǔn)并不是后端設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電源，這樣就使得整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，主要表現(xiàn)在以下方面：首先是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，雖然使用高壓直流供電的后端設(shè)備很多，但是從高壓直流電源試點(diǎn)的運(yùn)行情況來(lái)看，還是存在部分設(shè)備不支持高壓直流電源，對(duì)設(shè)備是否支持高壓直流電源的檢測(cè)，必須是通過(guò)實(shí)際運(yùn)行才能檢測(cè)出來(lái)，這種檢測(cè)是需要一定時(shí)間的，這就是說(shuō)在檢測(cè)結(jié)果出來(lái)之前都是存在著風(fēng)險(xiǎn)的；其次，法律風(fēng)險(xiǎn)，在使用高壓直流電源的過(guò)程中，其實(shí)是在改變著采購(gòu)合同約定的運(yùn)行條件，所以說(shuō)當(dāng)后端設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，運(yùn)營(yíng)商就處在了不利的境地，面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)，并且高壓直流電源的使用很可能使合同雙方陷入法律糾紛之中；第二，電源系統(tǒng)的定型和量產(chǎn)對(duì)高壓直流供電技術(shù)的制約，由于高壓直流供電技術(shù)還沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這就缺乏了對(duì)高壓直流電源的技術(shù)引導(dǎo)，同時(shí)也缺乏使用經(jīng)驗(yàn)，所以造成了高壓直流供電產(chǎn)品沒(méi)有最終定型，也就更談不上高壓直流供電產(chǎn)品的大量生產(chǎn)和使用了；第三，配套器件對(duì)高壓直流供電技術(shù)發(fā)展的制約，在高壓直流供電系統(tǒng)中，雖然大部分的器件都是較為常見(jiàn)的，但是存在一些比較罕見(jiàn)的器件，比如說(shuō)熔斷器、斷路器等配電保護(hù)元件，這些器件是比較緊缺的，再加上高壓直流供電的特殊電壓要求，對(duì)這些器件的要求都是很高的，有些器件都是專(zhuān)用的，所以在市面上都是很罕見(jiàn)的，這些器件對(duì)高壓直流供電技術(shù)的發(fā)展造成了很大的障礙；第四，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)高壓直流供電技術(shù)發(fā)展的制約，高壓直流供電技術(shù)要想大規(guī)模地推廣就必須納入動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)電源倒是沒(méi)有什么困難，只是配套的電池組很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫€沒(méi)有能夠提供專(zhuān)用電池監(jiān)控的軟件系統(tǒng)的供應(yīng)商。
3.高壓直流供電技術(shù)的發(fā)展前景
中國(guó)電信公司在逐步推廣能服務(wù)器交流電源單元相兼容的240V直流電壓，電信公司本著供電安全為第一要?jiǎng)?wù)的理念，逐步地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、用電產(chǎn)品兼容性完善的發(fā)展目標(biāo)，在這個(gè)過(guò)程中中國(guó)電信選擇了高壓直流電源作為設(shè)備的供電電源，在2012年電信公司的市場(chǎng)報(bào)告中顯示，電信公司新增的數(shù)據(jù)電源市場(chǎng)中，高壓直流電源的數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了傳統(tǒng)不間斷供電電源，并且電信公司決定在未來(lái)的發(fā)展中要繼續(xù)擴(kuò)大高壓直流電源的應(yīng)用。
同時(shí)，各大通信企業(yè)，比如騰訊、百度、阿里巴巴、浪潮等，都在大力推動(dòng)高壓直流電源的發(fā)展，這些企業(yè)考慮要直接采用高壓直流電源直接引入定制的服務(wù)器，這些企業(yè)采用高壓直流電源將大大地推動(dòng)高壓直流電源的發(fā)展和普及。所以說(shuō)高壓直流電源的未來(lái)市場(chǎng)是無(wú)限廣闊的，高壓直流逐漸地替代傳統(tǒng)的不間斷供電電源是一個(gè)必然發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)然，換句話說(shuō)通信業(yè)在中國(guó)將會(huì)迎來(lái)更輝煌的明天。
4.結(jié)語(yǔ)
眾所周知，我國(guó)的通信行業(yè)在快速的發(fā)展，發(fā)展的過(guò)程其實(shí)是新事物產(chǎn)生的過(guò)程，隨著通信業(yè)的發(fā)展，對(duì)通信供電系統(tǒng)的要求就越來(lái)越高了，高壓直流供電技術(shù)就在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生了，但是高壓直流供電技術(shù)要想得到推廣和使用，就必須克服那些制約它發(fā)展的因素，不過(guò)從這種技術(shù)發(fā)展的事態(tài)來(lái)看，高壓直流供電技術(shù)將在未來(lái)得到廣泛地應(yīng)用，發(fā)展前景是極為可觀的，換句話說(shuō)我國(guó)未來(lái)的通信業(yè)會(huì)得到更大的發(fā)展。
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基于電磁感應(yīng)原理的非接觸供電技術(shù)，綜合利用電力電子技術(shù)、磁場(chǎng)耦合技術(shù)、大功率高頻變換技術(shù)，借助現(xiàn)代控制理論和方法，實(shí)現(xiàn)了傳輸電能系統(tǒng)和用電設(shè)備的隔離，使兩者之間沒(méi)有電的直接接觸，很好地滿足了特種應(yīng)用場(chǎng)合的需要，提高了電能傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴Ｒ虼耍墙佑|供電技術(shù)是一種安全、可靠、靈活的電能接入新技術(shù)。
1．基本原理
非接觸供電系統(tǒng)包括電能發(fā)送單元和電能接收單元兩部分。電能發(fā)送單元主要由交直流電源電路、功率放大輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路、振蕩電路、基準(zhǔn)電壓電路、控制保護(hù)電路以及發(fā)射線圈L1（變壓器初級(jí)）組成：電能接收單元主要包括接收線圈L2(變壓器次級(jí))、高頻整流濾波電路和負(fù)載組成（如圖1所示）。
非接觸供電系統(tǒng)工作時(shí)輸人端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，或用直流電端直接為系統(tǒng)供電，直流電通過(guò)振蕩電路逆變轉(zhuǎn)換成高頻交流電經(jīng)功率放大輸出電路放大供給發(fā)射線圈L1。通過(guò)發(fā)射線圈L1與接收線圈L2耦合電能，接收線圈L2輸出的電流經(jīng)高頻整流濾波電路變換成直流電提供給負(fù)載。
2.特性和缺陷
基于電磁感應(yīng)原理的非接觸供電技術(shù)，發(fā)射線圈和接收線圈必須有諧振頻率一致的電磁共振，才能傳輸電能，而具有以下主要特性和缺陷：電磁共振以“電一磁一磁一電”的方式實(shí)現(xiàn)電能的傳遞，而且是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，必然存在著電磁輻射和能量的損耗，因此，近距離的實(shí)際效率很難超過(guò)80%．遠(yuǎn)距離的狀態(tài)下，效率可能很低。因此，不符合節(jié)能的概念。
電磁能與距離的關(guān)系為電場(chǎng)強(qiáng)度與距離的二次方成反比，磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離的四次方成反比。單純的電磁共振是不可能長(zhǎng)距離傳輸?shù)摹ＭǔＴ?米處，效率不超過(guò)1%。因此，只能在近距離內(nèi)使用，一般不超過(guò)10厘米。
電磁共振可以穿透非金屬，卻不能穿透金屬。利用這個(gè)特性，可以制造出即時(shí)充電或即時(shí)供電的電器，在移動(dòng)性、防水性和隔離性等方面有突出的表現(xiàn)，同樣可以應(yīng)用這個(gè)特性，來(lái)解決其自身的電磁干擾問(wèn)題。選擇一個(gè)適當(dāng)供電頻率使系統(tǒng)產(chǎn)生共振，則電能發(fā)射端的電磁波頻段對(duì)正常的通信、廣播沒(méi)有干擾或干擾較小，對(duì)人體或其他生物不構(gòu)成傷害，符合安全指標(biāo)。
在幾個(gè)厘米以?xún)?nèi)的近距離的電磁共振中，還存在著空振高壓?jiǎn)栴}：接收電路在負(fù)載時(shí)的電壓與空載時(shí)的電壓相差懸殊，往往是數(shù)倍甚至是十倍以上，致使接收電路在空載時(shí)，由于電壓的大幅度升高，將負(fù)載電路燒壞。是目前電磁共振的非接觸供電技術(shù)難以實(shí)用的一個(gè)重要因素。
非接觸供電技術(shù)在LED發(fā)光設(shè)備的應(yīng)用
現(xiàn)有的LED發(fā)光標(biāo)志牌、LED照明產(chǎn)品等，通常采用有線方式供電、充電。因而需要通過(guò)接口和導(dǎo)線進(jìn)行有線方式供電、充電，需要在發(fā)光標(biāo)志牌、照明設(shè)備上安裝接口及導(dǎo)線，導(dǎo)致設(shè)備整體防水、防漏氣性能低且不可靠。無(wú)法長(zhǎng)期使用、安裝、儲(chǔ)存在惡劣的環(huán)境中，如水中、礦井中或者連續(xù)潮濕的環(huán)境中。
本文探究非接觸供電技術(shù)應(yīng)用于LED發(fā)光設(shè)備可行性，把非接觸供電系統(tǒng)的電能接收端置入到LED發(fā)光設(shè)備內(nèi)。選擇適當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)能進(jìn)行非接觸供電或充電的LED發(fā)光設(shè)備。該LED發(fā)光設(shè)備具有移動(dòng)性、高度防水性、高度隔離性，適用于水下作業(yè)、礦井作業(yè)、抗洪救災(zāi)等特殊場(chǎng)所的安全標(biāo)志牌與照明。
1．應(yīng)用實(shí)例
1.1 LED發(fā)光標(biāo)志牌
本文設(shè)計(jì)的非接觸供電LED發(fā)光標(biāo)志牌（如圖2所示），它由內(nèi)部非接觸供電電能接收單元、充電電池、LED、LED驅(qū)動(dòng)電路、系統(tǒng)控制電路、柔性電路板、外封裝透明膠套構(gòu)成。外部由非接觸供電電能發(fā)送單元及電源構(gòu)成。
(1)電能發(fā)送單元
VOX330MP05S和VOXRIOD是近距離下的非接觸供電芯片組，解決了長(zhǎng)期以來(lái)不能解決的空振高壓?jiǎn)栴}，使輸出電壓基本維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電壓范圍內(nèi)。
VOX330MP05S是一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)市電電源的非接觸供電的大功率發(fā)射模塊芯片，可以將市電整流后直接給芯片供電，工作電壓范圍大，最低可低至IOOV，最高電壓至400V，具有高達(dá)1A的電流發(fā)射能力，典型工作電路（如圖3所示）。lc內(nèi)部建有振蕩、基準(zhǔn)電壓、脈寬調(diào)制、限幅、低壓?jiǎn)?dòng)、輸出推動(dòng)和功率輸出等電路，完全符合電磁共振的特殊要求：VOx330MP05s自身功耗小，輸出電流大，發(fā)射效率高達(dá)70%以上：芯片內(nèi)設(shè)自動(dòng)限流電路，電路在空載時(shí)電流很小，而在大負(fù)載時(shí)的輸出能力可達(dá)空載時(shí)的十倍以上：VOX330MP05S外圍電路簡(jiǎn)單，主要元件只有一個(gè)電阻、一個(gè)電容和~個(gè)線圈，因此使用方便。配合相應(yīng)的接收模塊同時(shí)使用，就能實(shí)現(xiàn)非接觸供電。
(2)電能接收單元
VOXRIO是一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)VOX系列的非接觸供電發(fā)射模塊設(shè)計(jì)的配套接收模塊芯片，可以為接收電路提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的中心電壓。VOXRIO內(nèi)部建有基準(zhǔn)電壓、限幅、低壓?jiǎn)?dòng)、輸出推動(dòng)和功率輸出等電路，完全符合電磁共振的特殊要求：而且自身功耗小，輸出電流大，接收效率高達(dá)80%以上：芯片內(nèi)設(shè)自動(dòng)限壓電路，電路在空載時(shí)電流很小。VOXRIO外圍電路簡(jiǎn)單，主要元件只有一個(gè)電容、一個(gè)二極管和一個(gè)線圈，因此使用方便。
電能發(fā)送單元發(fā)射電磁波，內(nèi)部電能接收單元接收該電磁波并轉(zhuǎn)換為交流電后經(jīng)整流濾波成直流電對(duì)電池進(jìn)行充電。一個(gè)電能發(fā)送單元可以對(duì)多個(gè)內(nèi)部電能接收單元發(fā)射電磁波進(jìn)行充電。充電電池一般用鋰電池，但鋰電池穩(wěn)定性較差，在有易燃易爆氣體及物品的環(huán)境中采用鎳氫等電池。
(3) LED電路
一個(gè)LED與一個(gè)電阻串聯(lián)后組成一個(gè)基本單元，若干個(gè)基本單元之間可以采用串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的方式進(jìn)行連接：多個(gè)LED以陣列的形式安裝在一塊平面上組成LED點(diǎn)陣屏，點(diǎn)陣屏有各種顏色，分為單色、雙色、三色。把LED呈矩陣狀均勻布滿于柔性電路板上，可以排列組合成指標(biāo)或警示性的圖標(biāo)發(fā)光顯示。
LED控制電路采用微處理器控制電路，以遙控控制系統(tǒng)、觸摸控制系統(tǒng)、輕觸開(kāi)關(guān)來(lái)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的可以直接用微型按鈕開(kāi)關(guān)控制電源。LED驅(qū)動(dòng)電路可采用分立元件驅(qū)動(dòng)電路、集成驅(qū)動(dòng)電路。
(4)封裝
外封裝透明膠套用于保護(hù)整個(gè)非接觸供電式LED發(fā)光標(biāo)志牌的電路，把整個(gè)非接觸供電LED發(fā)光標(biāo)志牌電路牢靠包封在外封裝透明膠套內(nèi)，無(wú)任何接口，因此本文所述的非接觸供電LED發(fā)光標(biāo)志牌具有高度可靠的防水、防漏氣性能。本標(biāo)志牌還可以根據(jù)用戶(hù)需要，制做成不同形狀，進(jìn)行單面、雙面、多面發(fā)光顯示。
1.2 LED礦燈
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，煤礦井下瓦斯爆炸事故有三分之一以上是礦燈故障引起的，這主要是由于礦燈所使用的白熾燈泡存在的缺陷所造成的。而LED礦燈解決了白熾燈泡的安全隱患，在煤礦上大量推廣使用。LED礦燈在節(jié)能、安全性、易用性等方面與采用白熾燈的礦燈相比都有較大改進(jìn)，但還存在著以下問(wèn)題需要解決。
礦井下潮濕、多水、空氣混濁、灰塵大．LED礦燈采用了鎳氫電池或鋰電池為電源．LED發(fā)光二極管為光源，這些元件一但進(jìn)水、進(jìn)入灰塵后就易損壞，甚至報(bào)廢。閉鎖螺絲受潮后會(huì)生銹，難以卸掉，須將螺栓廢掉，浪費(fèi)材料費(fèi)和工時(shí)。充電接口經(jīng)常進(jìn)灰堵塞，尤其水泥進(jìn)到充電接口凝固后就很難去掉，影響LED礦燈充電，嚴(yán)重的就可能報(bào)廢。
本設(shè)計(jì)把電能接收端置入LED礦燈，用透明膠套把LED礦燈牢靠密封，采用非接觸供電技術(shù)，就可以解決上述問(wèn)題。提高了LED礦燈的使用壽命、防爆性能、抗靜電性能，降低了LED礦燈的報(bào)廢率，減少了維修量，增加了實(shí)用性和安全可靠系數(shù)。
2.系統(tǒng)分析與構(gòu)成
對(duì)使用非接觸供電技術(shù)的LED發(fā)光設(shè)備的設(shè)計(jì)，要從三個(gè)角度考慮完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：一是從器件的選擇、電路設(shè)計(jì)上盡可能的提高系統(tǒng)的效率：二是嵌入非接觸式的RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)ID認(rèn)證機(jī)制，保證系統(tǒng)的安全：三是采用MCU(Micro Control Unit，微控制器)作核心的部分，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電路所需的振蕩頻率，同時(shí)也需要控制RFID組件與電能接收端進(jìn)行信息交互。使供電端與用電端可以用一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多和網(wǎng)絡(luò)分布方式供電。
系統(tǒng)由供電部分及工作部分組成（如圖4所示）。供電部分由MCU和供電單元組成，MCU通過(guò)RFID發(fā)射單元檢測(cè)負(fù)載位置的情況，當(dāng)負(fù)載存在時(shí)，開(kāi)通供電單元，進(jìn)行供電。工作部分由MCU、與電能發(fā)送端相對(duì)應(yīng)的RFID組件、LED單元、受電單元和充電電池組成，受電單元主要實(shí)現(xiàn)電能的接收，受電線圈接收電能，通過(guò)整流、濾波處理后向電池和LED單元供電。MCU的外圍電路包括復(fù)位電路、參考電壓電路、串口下載電路、電源與接地、按鍵、報(bào)警等。系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話界面，通過(guò)顯示模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。工作部分、供電部分、供電管理、按鍵、顯示等功能都由MCU進(jìn)行控制。
實(shí)現(xiàn)使用非接觸供電技術(shù)的LED發(fā)光設(shè)備的方案是上述的整合，即兩部分構(gòu)成，分別為接220V交流電的電能發(fā)送端和給LED發(fā)光設(shè)備電池充電的電能接收端。將待充電LED發(fā)光設(shè)備放到充電器上，打開(kāi)設(shè)在電源端的充電開(kāi)關(guān)，電能發(fā)送端發(fā)出驗(yàn)證信息，電能接收端收到驗(yàn)證信息后發(fā)出確認(rèn)信息，身份驗(yàn)證通過(guò)后，則控制驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)始工作，實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。
【關(guān)鍵詞】配網(wǎng) 現(xiàn)狀 措施 可靠性
配網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成部分，直接面向電力用戶(hù)。配網(wǎng)的供電能力及可靠性直接關(guān)系電力用戶(hù)的生產(chǎn)生活。
1 影響配網(wǎng)供電可靠性的因素
1.1 配網(wǎng)供電現(xiàn)狀及影響可靠性的主要因素
以下是影響配網(wǎng)供電可靠性常見(jiàn)的一些問(wèn)題：用戶(hù)一旦出現(xiàn)臨時(shí)用電需求，一般需要對(duì)相應(yīng)架空線路進(jìn)行停電接火，給同一條線路上得其他用戶(hù)帶來(lái)很多不便；高層建筑在施工過(guò)程中吊車(chē)碰線，塔吊運(yùn)轉(zhuǎn)切斷線路的現(xiàn)象較為普遍；電力負(fù)荷超載，配電系統(tǒng)供電能力滿足不了居民用電需求；部分地區(qū)配網(wǎng)設(shè)備比較陳舊，埋下安全隱患；配網(wǎng)線路連接錯(cuò)綜復(fù)雜，迂回供電，給相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行的電網(wǎng)維護(hù)工作帶來(lái)安全隱患。上述問(wèn)題很大程度上影響了配網(wǎng)供電的可靠性。
1.2 配網(wǎng)設(shè)備外絕緣因閃絡(luò)問(wèn)題影響供電可靠性
配網(wǎng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，其所具有的絕緣層要對(duì)工作電壓予以長(zhǎng)時(shí)間的承受，在較為潮濕的環(huán)境之中，一旦附著在絕緣層表面上的污物所具有的含鹽量到達(dá)一定的水平時(shí)，閃絡(luò)現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。除此之外，污物的不斷累加會(huì)使得絕緣體所具有的抗沖擊能力下降，這時(shí)，如果有雷電或者內(nèi)過(guò)電壓對(duì)其沖擊的話，閃絡(luò)現(xiàn)象也極易發(fā)生。一般說(shuō)來(lái)，中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓幅值即使出現(xiàn)升高也不會(huì)使絕緣受到影響。可是，如果運(yùn)行環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)比較惡劣的話，那么絕緣體所具有的耐壓性就會(huì)降低，容易造成閃絡(luò)點(diǎn)出現(xiàn)。
1.3 配網(wǎng)設(shè)備因大氣過(guò)電壓影響影響供電可靠性
雷電對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)影響相當(dāng)廣泛，變壓器、導(dǎo)線、柱上開(kāi)關(guān)設(shè)備、絕緣子等在運(yùn)行過(guò)程中都有可能由于雷擊損壞而造成停電。配電變壓器雷擊損壞主要是由于雷電波侵入，通過(guò)正逆變換過(guò)電壓，使配電變壓器絕緣擊穿；柱上開(kāi)關(guān)設(shè)備特別是處于斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)設(shè)備在避雷器安裝不到位或是接地電阻不合格情況下也易造成雷擊損壞；導(dǎo)線特別是絕緣導(dǎo)線在雷擊時(shí)，由于電弧在絕緣導(dǎo)線絕緣層的阻礙下不能移動(dòng)，聚集在一點(diǎn)，能量不能擴(kuò)散，造成長(zhǎng)時(shí)間燃燒斷線；普通針式絕緣子長(zhǎng)期帶電運(yùn)行，沒(méi)有輪換檢查措施，瓷質(zhì)絕緣損壞后在正常天氣時(shí)還能保持絕緣良好，但在雷雨天氣，由于絕緣表面已形成裂紋，再出現(xiàn)雷擊過(guò)電壓情況，就會(huì)造成內(nèi)部擊穿。
2 對(duì)配網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行提升的方法
2.1 通過(guò)技術(shù)手段對(duì)可靠性進(jìn)行提升
配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控以及離線管理等多種功能。該系統(tǒng)對(duì)存在于電網(wǎng)有關(guān)設(shè)備之中的數(shù)據(jù)與電力用戶(hù)所具有的各種數(shù)據(jù)實(shí)行有效融合，通過(guò)不同系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)化信息交互，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線圖、電氣拓?fù)淠Ｐ秃椭С蛛娋W(wǎng)運(yùn)行的靜、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)共享。
配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具備很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠被運(yùn)用于多種通訊手段之中。另外，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)也具備安全性強(qiáng)、集成度高等優(yōu)勢(shì)。因此，該系統(tǒng)對(duì)提高配網(wǎng)供電可靠性有著舉足輕重的作用。可是，當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有的配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備還缺少主流廠家，設(shè)備質(zhì)量可靠性還有待提高。還需要通過(guò)提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備質(zhì)量的管控和技術(shù)監(jiān)督等手段，提高設(shè)備質(zhì)量。
通過(guò)提升配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供與互帶能力提高供電可靠性，對(duì)由于故障、檢修而出現(xiàn)停電狀況的區(qū)域進(jìn)行不斷縮小是提升配網(wǎng)電可靠性的有效手段。樹(shù)枝狀配電網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于單端電源供電工作之中，這種樹(shù)枝狀的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，以至于當(dāng)某一處出現(xiàn)故障的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致沿線全部區(qū)域都出現(xiàn)停電狀況，為了解決這種問(wèn)題，架空線路可以采用多分段適當(dāng)聯(lián)絡(luò)，電纜線路采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使停電范圍得以縮小。
由于閃絡(luò)問(wèn)題會(huì)對(duì)配網(wǎng)供電可靠性造成很大影響，因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)多種有效手段進(jìn)行使用來(lái)避免閃絡(luò)問(wèn)題的出現(xiàn)[3]，采用新型絕緣材料，增大外絕緣的爬電比距等，提高電氣設(shè)備抗閃絡(luò)能力。
除此之外，是否具有較好的抗雷擊能力對(duì)配網(wǎng)可靠性也有著不容忽視的影響。在配電變壓器高低壓兩側(cè)都安裝避雷器，采用“三位一體”的接地引線方式可以有效降低配變雷擊損壞事故；在柱上開(kāi)關(guān)兩側(cè)均安裝避雷器；絕緣導(dǎo)線安裝防雷線夾；針對(duì)落雷較為頻繁的地區(qū)，可以將針式瓷瓶用瓷橫擔(dān)進(jìn)行替代或是采用多裙絕緣子，以上措施都會(huì)提高配電網(wǎng)抗雷擊能力，從而提高配電網(wǎng)供電可靠性。
2.2 提高配網(wǎng)設(shè)備供電能力，提升設(shè)備水平
在對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)改造過(guò)程中，提高供電能力。按照“導(dǎo)線截面一次選定、廊道一次到位、變電站土建一次建成”的原則建設(shè)配電網(wǎng)，提高對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的適應(yīng)能力。針對(duì)不同供電區(qū)域，遵循差異化原則，合理配置電網(wǎng)設(shè)備資源。提升設(shè)備水平，按飽和負(fù)荷密度選擇導(dǎo)線截面。控制同一地區(qū)設(shè)備類(lèi)型，優(yōu)化設(shè)備序列。加強(qiáng)設(shè)備入網(wǎng)檢測(cè)，特別是對(duì)于用戶(hù)接網(wǎng)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確，提高設(shè)備質(zhì)量。在環(huán)境條件惡劣，自然災(zāi)害多發(fā)地區(qū)可以適當(dāng)提高設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 對(duì)電壓等級(jí)進(jìn)行簡(jiǎn)化
在對(duì)傳統(tǒng)降壓方式進(jìn)行使用的時(shí)候，必須對(duì)電壓等級(jí)實(shí)施逐一降壓，這一過(guò)程相對(duì)繁瑣，節(jié)點(diǎn)多；電氣設(shè)備會(huì)隨著降壓次數(shù)的增加而變得越來(lái)越多，相應(yīng)的電氣設(shè)備可能出現(xiàn)的故障幾率就會(huì)變大，這樣對(duì)人力、物力、財(cái)力均有大量消耗，也會(huì)造成電力能源的大量損耗。所以，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)供電可靠性的提升，則必須對(duì)電壓等級(jí)進(jìn)行簡(jiǎn)化。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，為了對(duì)用戶(hù)在生產(chǎn)生活過(guò)程中產(chǎn)生的用電需求加以很好地滿足，使電力企業(yè)的供電行為更為安全有效，則必須對(duì)配網(wǎng)供電的可靠性進(jìn)行提升。可是，配電網(wǎng)其自身結(jié)構(gòu)所存在的復(fù)雜性、相關(guān)設(shè)備所處環(huán)境的惡劣以及技術(shù)人員專(zhuān)業(yè)技能的缺乏都使得配電網(wǎng)供電可靠性受到影響。因此應(yīng)該采用多種手段來(lái)提升配網(wǎng)供電可靠性，使配網(wǎng)系統(tǒng)得到健康穩(wěn)定發(fā)展。
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