电气系统设计论文范文

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引言

磁悬浮制梁生产基地实际上是一个混凝土制品的生产基地。但是与其不同处是生产制造的每根轨道梁全长25M，重达180T，而且在每根梁上要精确安装上使列车前进的长定子线圈的组装件。所以同为混凝土制品厂，但生产工艺上有很大差别。加工制作轨道梁的主要生产工艺分：预应轨道制作生产中间装配出厂储放等。在整个制作流程中，轨道梁需在台座上保温养护，在恒温，恒湿的车间内装配加工。

作为向国际第一条用于商业运行的磁悬浮快速列车提供轨道梁的生产基地，其国际影响是很大的。而且磁浮交通的开通日期2003年1月已确定，根据倒计时，生产制作轨道梁的生产周期也相应确定。对于时间紧磁悬浮制梁生产基地实际上是一个混凝土制品的生产基地。但是与其不同处是生产制造的每根轨道梁全长25M，重达180T，而且在每根梁上要精确安装，制作技术含量极高的这样一个国际少有国内首创的磁悬浮制梁基地，要保证按时完成生产任务。除了工艺合理外，安全可靠的供电也是非常重要的。对于其供电负荷等级我国规范上还未明确规定，需要设计者对其供电系统负荷等级有个合理准确的定位。

1.负荷等级的确定

制梁基地能否按时完成轨道梁制作，是与按时通车有着直接的关系。涉及到中国在国际上的声誉，如果由于供电不可靠而造成180T梁报废，其时间及经济损失是非常之大的，因此对于制梁基地的生产用电负荷为一级。保证了其供电的可靠性。对于一级负荷的要求，供电规范上有明确要求。一级负荷应有两个电源供电，当一个电源发生故障，另一个电源应保证供电。

2.供电电源确定

工艺提供的设备总装机容量为13700KW，负荷分布在1.7公里厂区内。从技术角度及供电规划要求应选用35KV供电，考虑到基地使用年限不长，因为该变电所使用年限仅为制梁结束就完成历史使命。而且建一座35KV变电所的投资比较大。如何合理有效解决磁悬浮制梁生产基地电源是个重要问题。根据指挥部提供信息，磁浮交通的35KV牵引变电所已由供电局建成，考虑到目前由于磁浮交通还未建成变压器为空载运行，可以从该变电所配出10KV电源，供制梁基地使用。这样即节省投资又节省了建设35KV变电所的时间一举两得，经与供电局协商解决了供电电源的问题。

3.变电所位置的确定

工艺提供了整个基地工艺流程图，依据工艺设备的用电情况，集中设置10KW变电所显然不合理，造成了电源不能深入符合中心，影响供电质量，使得运行中损耗加大，根据工艺设备分布情况，将其分为四个供电区域（1）机加工灌浆车间（2）浇捣车间（3）提升泵房（4）生活区按用电情况由磁浮交通35KV变电所引出二路10KV电源每路10KV供电回路的负荷不超过6000KVA，满足了10KV供电规则。分别设置10KV变电所，将10KV变电所设置在负荷中心减小了供电半径提高了供电质量，保证了供电的可靠性

4.供电系统

4.1机加工灌浆车间供电系统

机加灌浆车间是整个基地核心用电大户，采用的设备大多为高精度数控设备，环境要求恒温恒湿，所以对其供电负荷确定为一级，在车间旁设一座附设车间10KV变电所从磁浮交通引来两路10KV电源，作为高压进线并设高压配出柜向其它10KV站馈电，其高压系统为单母线分段，中间不设联络开关，每段母线分别带2台变压器1台2500KVA，一台2000KVA变压器。低压系统为单母分段中间设联络开关，正常时母联开关打开，变压器为分别运行，当一段母线失电，失电段上为非重要负荷由于失压而自动跳闸，母联开关自动合闸保证对重要负荷的供电连续性。这样的系统不论任何一台变压器或一条线路失电均能保证生产工艺流程中的设备用电，大大提高了供电可靠性。

.3浇捣车间、提升泵站、锅炉房供电系统

锅炉房是作为工艺过程中的热源，供电必须可靠，供电负荷等级为一级，选用两台箱式变，一台为1000KVA，另一台为1250KVA，高压进线柜是利用环网柜向浇捣车间供电同时向搅拌站提升泵房箱式变供电。高压开关采用负荷开关，变压器配出开关采用高压熔断器保护，低压配出开关均为大容量断路器，分别向各车间泵站作放射式供电。车间配电为单母线分段中间设联络开关，当任何一段母线失电，其中段不重要负荷均设失压脱扣，母联开关自动合闸，保证对重要负荷供电。

4.3.1系统图

4.3.2负荷统计

3#变电站1#变压器

序号

负荷名称

装机容量

需用系数

cosφ

Tgφ

有功

无功

视在

（KW）

（KX）

（KW）

（KVAR）

（KVA）

1

浇捣车间

1402.5

0.4

0.8

0.75

557

418

696

2

提升泵

175.3

0.8

0.8

0.75

140

105

175

3

锅炉房

40

0.8

0.8

0.75

32

24

40

4

机修车间

48

0.43

0.8

0.75

21

16

26

5

室外照明

175

0.78

0.8

0.75

136

102

170

小计

307

885

665

1107

补偿cosφ至

0.9以上

250

补偿后功率

885

415

978

选用1000KV变压器

3#变电站2#变压器

序号

负荷名称

装机容量

需用系数

cosφ

Tgφ

有功

无功

视在

（KW）

（KX）

（KW）

（KVAR）

（KVA）

1

浇捣车间

1402.5

0.4

0.8

0.75

557

418

696

2

备件连接体仓库

1280.8

0.3

0.8

0.75

375

281

469

3

锅炉房（备用）

40

0.8

0.8

0.75

32

24

40

4

提升泵（备用）

175.3

0.8

0.8

0.75

140

105

175

小计

2683.3

932

699

1165

补偿cosφ至

0.9以上

300

补偿后功率

932

399

1014

增加备用负荷后

2898.6

1104

828

1380

补偿cosφ至

0.9以上

300

补偿后功率

1104

528

1222

选用1250KV变压器

4.4生活区供电系统

生活区是个临时生活场所，包括职工食堂、职工宿舍，由于是临时设施所以选用了线路变压器组形式，变压器容量为一台315KVA低压侧有施工单位根据需要设置。

4.4.1系统图

5.结论

5.1供电质量

对于这样一个大型工厂，虽然将电源引入到各负荷中心，但是由于其每个车间面积之大，对于供电半径满足要求还是很难实现，所以应对车间内每个供电回路作压降校验，如浇捣车间全长424米，其行车行程也接近424米，对保证电压降，无法按常规方法去实现，按压降计算公式U％=1/10U2(R0+X0tanΦ)PL分析,要保证压降满足5％,应从R0、P、L参数着手改变，才能满足电压降要求，P为行车功率是无法改变，只有改变R0及L这两种参数，才能达到而满足压降要求，（1）R0是滑触线与接续导线的电阻，加大滑触线及接续导线的截面积可以减小电压降。（2）L为变压器二次侧至滑触线最远端的距离，缩短这段距离也能减少线路的电压损失，加大了接续电缆与滑触线截面积并将集电器安装在滑触线的1/4段及3/4段减小了供电距离，从而满足了压降要求，由于一段滑触线有二点供电必须保证每相为同相位电源而且从同一变压器引出。

5.2接地保护措施

本工程接地形式为TN-C-S系统，厂区接地采用工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地、雷电感应接地、弱点设备接地等联合接地，其接地电阻不大于1欧姆，每个车间均设总等电位接地极MEB。PEN线进入车间后与MEB连接作为重复接地之后，PE线与N线始终分开，车间内的所有电气设备的金属外壳及电缆桥架、金属管道、钢构架在就近与接地装置连接，对MCC电机控制中心的馈电回路上装设漏电保护，一旦出现接地故障，即可报警又可以跳闸，保证了用电的可靠，和人生安全。

磁浮交通已于2003年1月顺利通车了，磁浮交通制梁基地完成了其历史使命。由于在电气设计中充分考虑了其用电可靠性，使得在整个生产过程中没有发生用电故障，保证了按时完成任务。设计选用的10KV箱式变也可以按当初设想的搬迁到另一个工地。作为我国第一个磁浮交通制梁基地的设计还有不少经验教训可以总结，相信今后一定会越建越好。

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2设计要点

2.1可编程逻辑控制器性能

本次设计采用西门子S7-200CN型可编程逻辑控制器，本机集成8输入/6输出共14个数字量输入/输出点，可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。24V直流输入，24V直流输出，100～230V交流电源，24V直流输入继电器输出。

2.2PLC外接电路设计

该附加系统外接电路需接入线圈电压为DC24V的继电接触器两个，起动按钮一个及停止按钮一个。其中K1、K2为两个外加线圈电压DC24V的继电接触器，线圈电路中分别串联K2、K1常闭触点实现互锁功能，防止程序时间间隔设计或操作过程中的误操作而导致K1、K2同时接通,出现试验系统主电路短路事故。试验中，通过控制接触继电器K1、K2线圈的通断电，利用其常开触点的接通与分断，控制可逆起动器接触器线圈的通断电，实现可逆起动器接触器的接通与分断。启动按钮给可编程逻辑控制器提供触发信号，可编程逻辑控制器开始运作。停止按钮实现中止功能，可随时中止试验。

2.3试验系统与可逆起动器的连接

可逆起动器主电路与控制电路分开。在原接通通断试验系统变压器与阻抗柜（电阻、电感调节控制柜）的基础上调试试验所需电压及电流，接入可逆起动器主电路。试验系统提供与可逆起动器的断路器线圈电压相对应的电源单独给断路器线圈供电。KM1、KM2为可逆起动器两断路器线圈，分别串联于接触继电器K1、K2常开点，通过控制接触继电器K1、K2常开点的交替合分实现可逆起动器两断路器线圈的交替接通与分断。

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引言

随着我国电力建设事业的发展，大容量发电厂和超高压远距离输电线路正在建设和投入运行，电力系统稳定问题更显突出。电力系统失去稳定，往往会造成大面积的停电，给国民经济带来严重损失，如何提高电力系统的运行的稳定性成了一个迫切要求解决的问题。

本文通过分析当前各种PSS应用情况发现发电机励磁系统和电力网联系密切，调速系统和电力网联系较弱。所以本文研究调速侧电力系统稳定器对低频振荡的抑制效果，并用MATLAB仿真多机无穷大系统中GPSS对低频振荡的抑制作用。

1 电力系统低频振荡的抑制措施

从控制手段方面来看，国际上目前最常见的方法为励磁系统附加稳定控制。这种方法的研究经历了比例式控制、“PID”型电压调节器、电力系统稳定器（PSS）、线性最优励磁控制方式（LOEC）以及具有自适应能力的最优励磁控制器几个阶段。在这些励磁系统附加稳定控制的方法中，应用得最普遍、最成功的是PSS。目前，PSS已在世界各地被广泛采用，主要是因为有大量的实践证明用PSS来抑制系统低频振荡是一种经济、简单易行而且有效的方法 [1]。

2 GPSS原理及计算方法

2.1 水轮机特性及其传递函数

2.2水轮机调速器特性及其传递函数

调速器是这样设计的，当原动机转速下降低于参考水平值时，它使输入能量增大。反之， 转速高于参考水平时，它使输入的能量减小[3]。

本文将采用IEEE委员会报告中，推荐的水轮机机械液力调速器的模型[4]进行仿真分析。

2.3 GPSS的传递函数

3.1三机无穷大系统仿真

4结论

提高电力系统稳定性可以提高供电系统电能质量，减少故障的发生和故障严重性，这直接减少在这方面的经济损失对整个电力系统有着重大意义。低频振荡是影响电力系统稳定性的重要方面。随着技术的发展，大容量发电厂和超高压远距离输电线路正在建设和投入运行，电力系统稳定问题更显突出，低频振荡时有发生严重影响电力系统稳定性。GPSS从和电力系统联系较弱的调速侧入手，实现较强的鲁棒性控制，通过调速控制实现以改变系统阻尼可谓另辟蹊径。这一观点的提出为提高电力系统稳定性做出了突出贡献。

参考文献

[1]王敏.电力系统低频振荡的原因与对策闭[J].广东水利水电职业技术学院学报，2004，2（1）：1-4.

[2] 商国才.电力系统自动化[M].天津大学出版社，1996.

[3] 余耀南.动态电力系统[M].水利电力出版社，1985.

[4] 袁季修.电力系统安全稳定控制[M].中国电力出版社，1996.

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目前，随着我国社会主义市场经济的不断发展与人民生活水平的不断提高，民用建筑中居民用电量越来越高，我国目前的状况还无法与国外发达国家相比，因此，供配电设计人员应该意识到其中的差距，有责任将设计做到更加经济、合理、实用，让有限的资金充分发挥出其应有的作用。多年来，由于在民用建筑小区供配电设计中存在的不合理性，导致国家电能出现大量的消耗与浪费现象，同时更使得居民的电器设备使用年限缩短。当然，困扰我国民用建筑用电问题的还包括由于我国工业水平的提升与国民经济水平的增长而导致的能源匮乏。在民用建筑供配电设计中还应注意节能策略的研究。

1 民用建筑供配电设计中常见的问题

近年来，由于很多很多民用建筑供配电的设计者缺乏对设计原则的理解，以及在一些规范条文理解上存在的差异，导致设计非常不合理，最终出现过分浪费、投资消耗过高、给居民带来安全隐患、使用不方便等问题。在民用建筑供配电设计中主要会遇到如下问题。

1）缺乏对相关规范的了解。我国《10kV及以下变电所涉及规范》中明确做出规定：变配电房不能设置在浴室、经常积水的地下室、厕所等地方，并且也不能与这些场所相毗邻。一般而言，民用建筑小区住宅楼在设计时通常将电配电房设计在一层，楼上的卫生间位置设置局部夹层。但是这种设计通常会由于屏蔽性能差、降噪处理措施不到位等原因而导致楼上住户的频繁投诉。我国于2011年最新颁布并实施的《住宅建筑电气设计规范》中明确规定：当配变电所设在住宅建筑内时，配变电所不应设在住户的正上方、正下方、贴邻和住宅建筑疏散出口的两侧，不应该设置在住宅建筑低下的最底层。这些规定都比较明确的要求住宅楼下不能设置变配电房。

2）供电设备的设置不符合规范。根据我国《民用建筑电气设计规范》中规定：当消防用电负荷为二级并采用交流电源供电时，宜采用双回路树干式供电，并按防火分区设置自动切换应急照明配电箱。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，可由单回线路树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。但是，在实际设计中，由存在着在理解上的偏差，民用建筑供配电设计人员、民用建筑的审查人员、校对人员经常会要求在住宅楼消防电梯前室的一两个应急灯也要求单独设置双电源切换箱。从设计的经济性考虑，这样做很明显比较浪费。如果在民用建筑的每一层的每个防火分区都设置应急照明配电箱，那就更不合理了。

3）选择电缆及导体截面时考虑欠周全。在民用建筑供配电设计中，很多设计人员在对电缆及导体的截面积选择进行设计时，通常只对负荷计算出的电流满足要求即可，根本不考虑用电设备的端电压，远距离供电。例如：在高层民用建筑中的电梯、建筑屋顶的小风机等设备。由于电能在传输过程中存在线路的电压损失问题，当电能传输到用电设备端时，此时的电压已经无法满足电压的偏差与电机启动的要求。我国《供配电系统设计规范》中明确规定：对用电设备端电压的偏差允许值的要求为：电动机为±5%，一般工作场所的照明为±5%，而对于那些远离变电所的小面积一般工作场所的照明、应急照明、道路照明、警卫照明等为+5%、-10%。而对于其他用电设备而言，如果没有特殊的规定，则应为±5%。

2供配电系统设计中的疑难问题

2.1防雷与接地

防雷与接地问题是供配电系统设计中的一大重点，也是难点。当下，主要的防雷设备有：接闪器和避雷器，其中，前者直接接受雷击，避雷针是接闪器上接受雷击的金属，如果是金属线接受雷击，则被称之为避雷线；如果是金属带接受雷击，则被称之为避雷带。后者在实现防雷功能时需要与相应的被保护设备并联，装设在设备的电源侧。在雷雨天气，线路上出现雷击过电压时，避雷器的火花间隙将会被击穿，过电压通过避雷器对大地进行放电，有效的保护了各种电气设备，阀式和排气式是两种主要的避雷器型式。架设避雷线是主要的防雷措施之一，但存在造价高的缺点，对于35kV的架空线路来说，通常只在变配电所的进出段架设避雷线。而对于10kV及以下的线路来说，装设避雷线的成本太高，通常不予架设。室外配电装置的防雷一般都是通过装设避雷针来实现的。另外，如果变配电所所处位置附近存在较高的建筑物，建筑物上的防雷设施能够对变配电所实施保护，就无需再单独为变配电所设置防雷保护。在高压侧装设必要的避雷器，其主要目的是为了保护主变压器，防止雷电冲击波入侵到变配电所中。对于接地来说，当设备和装置正常运行时，接地线中是没有电流流过的。当设备发生故障时，接地线中会流过接地故障电流。接地线与接地体一起构成了接地装置。

2.2供配电系统的抗干扰设计

工业工程中供配电系统不断实施自动化，计算机系统、PLC系统等的使用会对电力系统造成了干扰，其中的电气功能模块有可能无法正常工作，最终导致整个系统的故障。另外，这些干扰信号还会通过感应、传导等方式进入到二次设备中，一旦干扰水平超过了电子设备的耐受能力，这些设备将会出现不正常动作。由于干扰信号的产生和对系统造成的干扰都十分复杂，因此解决起来也十分困难。

首先，对于变配电所系统来说，在干扰作用下，各类开关设备和测量系统的安全可靠性都会受到影响。变配电所系统中的常见干扰有：电源干扰、线路干扰以及电磁干扰等。频率和电压的干扰是电源引入产生的干扰，解决电源干扰的主要措施有：变压和稳压，整流和滤波等，这样不仅能够降低集中供电的危险，公共阻抗与公共电源间的耦合也会得到缓解，有利于电源的散热。

同时，对于交流电的引入线，应该采用通导率较大的粗导线，采用双绞线作为直流输出线，合理设置配线的长度。需要对电源设置相应的监视电路，其功能是对电源电压的瞬时短路和瞬间压降以及各种干扰进行监视。在变压器的进线侧需要安装避雷器，另外还需要利用避雷针和避雷线形成避雷网。对传输线路的干扰来说，在长线传输过程中发生单相接地故障、或是外界干扰线号的侵入、不合理的中性点设置等都会产生干扰信号。对传输过程中出现的干扰进行抑制，首先是选择合适的传输线，一般选择同轴电缆及双绞线，其中，前者的组成

包括一根空心的圆柱导体以及内导线，并且两者与外界之间需要通过绝缘材料隔离开来。这种电缆的优点在于具有较强的抗干扰能力和稳定的数据传输特性，并且价格较便宜。后者被封装于绝缘外套中，形成一种传输介质，其构成的环路改变了电磁感应的方向，能够抵抗电磁干扰。其次是采用在线监测技术抗干扰。将各种保护，如：过电流保护、零序电流保护等装设在检测设备上，对线路的绝缘状况进行检测。在抑制电磁干扰上，可以采用屏蔽和接地抗干扰两种措施。良好的接地保护能够实现电流经过地线阻抗时产生的感应电压的消除，防止磁场和电位差造成的影响。对于干扰的抑制来说，接地是最为重要的方法，另外，与屏蔽相结合能够抵抗大部分的电磁干扰问题。

3 总结

总之，随着民用建筑的不断完善与发展，供配电设计作为其中的一项重要内容必须引起设计人员的高度重视，设计必须规范，考虑电气未来飞速发展的趋势，努力实现民用建筑供配电设计的经济性、稳定性、可靠性、安全性。

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中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

一．前言

随着经济的发展，各地对电力的需求缺口也越来越大，在这样的背景下，我国开始大力建设配电站。小型配电站因其建设周期快、成本相对较低，占建设数量的很大一部分，本论文主要所探讨10 kV配电站。对配电站电气系统的设计，主要是结合配电站输变电的等级要求，对相关电气系统进行功率设计，保证在安全稳定运行的前提下实现配电站效益的最大化。随着电力电子技术的飞速发展，以及计算机网络通信技术的发展，现在配电站越来越倾向于对电气系统实现远程监测与控制。本文从10 kV配电站电气系统的实际开发应用入手，对电气系统进行开发设计，并探讨电气系统设计过程中的一些问题，以此和广大同行分享。

二．配电站设备的选择

1．lOkV开关柜的选择

本设计10kV开关柜选用“五防”型KYN28A一12型户内金属铠装中置移开式开关柜，柜中配VD4真空断路器。进线柜、分段柜额定电流为1250A、额定开断电流为25kA。馈线柜、配变柜额定电流为630A，额定开断电流选用20kA，压变避雷器柜额定电流为630A。进线回路的电流互感器变比600／5A。馈线回路的电流互感器变比400／5A。

2．配变的选择

在配电站中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是配电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。因此，以确定保证安全可靠供电为基础，确定变压器的经济容量，提高网络经济运行素质将具有明显经济意义。根据变压器的台数、容量、形式、连接组别等选择原则，本设计选用两台S11一MR一800／10kV油浸式变压器(带油枕)，连接组别选用D，ynl1。

过去也有工程选用Y，ynO结线组别的变压器，其原因主要是不清楚D，ynl1结线的优点。在GB50052—95《供配电系统设计规范》中第6．0．7条规定：“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，ynl1结线组别的三相变压器作为配电变压器”。这里“宜选用”的理由，主要基于D，ynl1结线比Y，ynO结线的变压器具有以下优点：

(一)有利于抑制高次谐波电流。三次及以上高次谐波励磁电流在原边接成形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。

(二)有利于单位相接地短路故障的切除。因D，ynl1结线比Y，ynO结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除。

(三)能充分利用变压器的设备能力。Y，ynO结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25％，见GB50052—95第6．0．8条，严重地限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分利用；而D，ynl1结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75％ 以上，甚至可达到相电流的100％ ，使变压器的容量得到充分的利用，这对单相负荷容量大的系统是十分必要的。因此在TN及TT系统接地型式的低压电网中，推荐采用D，ynl1结线组别的配电变压器。

三．10 kV配电站电气系统设计

1．配电站电气一次系统设计

电压等级为110 kV设置2回进线，而10 kV则设置l6回进线，变压器采用三角星型接线方式，在进线端采用内桥接线方式，在出线端采用母线分段连接的接线方式。对于电气一次系统，主要从变电站层和间隔层两个角度人手设计，实现主接线电气设计。具体电气接线设计方案如图1所示。

图1 10 kV配电站电气接线原理示意图

1O kV配电站电气系统设计可以由以下几个层次构成，具体分析如下：

（一）变电站层

变电站层硬件可分为以下几个部分：

首先是监控终端主机。监控终端主机，也就是所谓的上位机，能够对来自底层的设备传感器采集的状态数据进线处理和分析，主要完成对电网电力数据的采集，以及对电网和主要电气设备运行过程的实施监测，并将需要保存的运行数据进行显示、存储、打印、图形化分析及超限报警等任务。

其次是工程师站，为每一个配电站网络节点配备工程师站节点，利用工程师站的节点计算机实现对日常维护工作的统一和协调。

再次是通信管理机。通信管理机的主要功能是实现对网络中的不同通信终端与主机之间的通信转换，包括通信规约转换、通信格式转换等。简单的说，通信管理机就是一个远程通信的调度管理器，将来自不同终端的网络设备彼此之间的通信，以及与主机之间的通信按照事先设计好的调度权重值进行通信调度和转换，从而实现整个配电站网络通信的顺利和通畅。

最后是网络设备及网络电缆。光纤网络设备主要是指完成相关数据传输传送的网络中间件，比如路由器、收发中转站等。网络层设备及其网络电缆的通信可靠性直接影响到配电站运行的稳定可靠。

（二）间隔层

间隔层从硬件角度来实现，主要依赖于最小单片机系统，采用16位的PIC系列单片机作为间隔层的CPU，通过配置片外ROM 和片外RAM，以及必要的输入通道器件和输出通道器件，实现由最小单片机系统对各电气设备之间的隔离和信号传输，同时最小单片机系统还承担着对变压器、继电保护器、进线、出线等电气设备的工作状态参数的实时监测和保护等功

能。

2．电气系统设计的要点

（一）分布式母线保护

分布式母线保护对于一次电气系统而言具有多重保护作用，主要负责保证主接线母线的稳定可靠工作，防止误跳闸。分布式母线保护主要由隔离保护模块和中央保护模块两个功能模块构成。间隔保护模块主要由光电隔离器实现对电信号传输链路的切断，从而阻隔了干扰的传输，而中央保护模块主要完成主接线母线负责的各子单元之间的同步协调和跳闸判断等等。倘若不采用分布式母线保护装置，一旦断路器保护装置失灵，将会有大量的干扰信号被引人到主接线母线中，造成电气一次系统无法正常稳定可靠工作。

（二）旁路保护

由于10 kV主接线采用双母线带旁路母线设计方案，因此需要对旁路进行保护，否则旁路容易因为受到被隔离在双母线之外的干扰信号的干扰而无法正常工作。在设计保护电路时，主要是通过隔离保护器和自动切换装置实现对旁路的保护。隔离保护器主要实现对干扰信号的隔离，而自动切换装置需要实时监测双母线的工作状态。一旦双母线出现故障时，要能够自动切换到旁路通道进行无缝连接工作，从而有效地保障了整个电气一次系统的正常温度可靠工作。

（三）直流电源保护

配电站一次电气系统中必须要对直流电源进行保护，倘若采用传统的直流电源滤波器，则会由于滤波需求而引入新的谐波干扰。因此尽量采用直流稳压开关电源对电气系统进行直流稳压供电。这样能够在实现供电的同时避免将纹波电流引入到电气系统中而造成新的干扰。

3．电气系统抗干扰设计

由于配电站电气系统中存在大量电气设备及感性负载，因此在实际运行过程中，不可避免地存在很多高频或低频谐波干扰，为了保证电气系统的稳定可靠运行，就必须对电气系统进线抗干扰设计。由于电气系统在设计时分为模拟传输通道和数字传输通道，因此在具体抗干扰设计时需要根据传输物理量的性质分别进线抗干扰设计。

（一）模拟通道抗干扰技术

一是使用隔离放大器实现模拟信号在相邻电气设备之间传输时的干扰，这是由于隔离放大器内部的隔离器(光电隔离器或者电磁隔离器)能够切断信号传输链路，从而切断干扰的传输路径，实现了对模拟信号的干扰隔离。

二是从传感器到传输装置，尽量采用电流型器件，或者尽量将电压型器件的电压信号转换为电流信号进行传输，这样能够有效地避免由于电压叠加而带来的叠加噪声干扰。

三是在信号传输链路上加入低通滤波器，实现对高频噪声干扰信号的过滤，提高信号的信噪比。

（二）数字通道抗干扰技术

数字通道抗干扰措施主要借助于数字抗干扰集成芯片，对整个配电站电网或者电力系统回路采取干扰补偿的方式将高频尖峰脉冲干扰或者低频纹波电流干扰滤除，从而获得稳定可靠的电气特性。

四．结束语

10KV配电站电气系统的设计是一个系统工程，应该努力做好这方面的设计，提高配电站的运行效率。

参考文献：

[1]吴轶强 某高校10KV变配电站的微机继电保护工程设计与建设南昌大学2007-12-10硕士

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中图分类号：TM7文献标识码： A

前言

在整个变电站的电器系统设计中，各个主要部分的链接是建立整个电力系统的关键所在，电气化系统的设计可以清晰明确变电站内部变压器和各种电压线路以及所需设备的链接是否正常，各个部件之间的链接是否达到最大限度的联系，也可以载明变电站内各种设备之间的链接方式和方法。变电站电气设备主链接的设计思路主要是根据变电站的电压级别和变电站的性质选择出一套与变电站的电器设备相符合的电器设备链接方式。变电站的主链接方式的选择可以直接影响到所处整个电力系统的和变电站的运行安全与否，因此，在实际的工作中，我们要想保证电力系统的平稳安全运行就在做好基本工作意外还需要在一定程度上关注变电站对电气化设备的选择以及其他配电设备的的采用，比如想主变压器的采用设备的性能程度会直接影响到变电站乃至整个电力系统的安全性和经济性，必须引起重视。

一、对变电站一次部分电气设计

由于在我国的农村电网设施以及变电站的设置较为偏少，电站之间的距离较长，对电路的耗损随之加大，这样势必会造成到用户的的电压过低的具体情况，在日常的生产生活中这种低电压肯定会影响到居民的生产生活质量。为了改变在广大农村存在电力的问题，我们力争改变目前的现状，在满足人民的基本生活的要求后，也要为农业的发展提供便利条件。因此，本论文认为应在我国的农村建立一批小型的变电站，所建立的电站的电压应保持在110KV，具体的地理位置应选择在城市的发展区和交通较为方便的地方。

在建设的变电站电器的一次部分应采取110KV的进电，因为变电站的选址在交通较为方便的区域，所以变压器应为三相电。对变电站一次部分的电气设计的主要目的就是选择接线形式、设备等和对变压器出路和继电的保护等。对电气的设计我们应以电力供应和传输的安全、平稳和低损耗为原则。

1、要根据所带负荷的程度来选择变压器，一般情况下，一次部分的电气设计所涉及的范围较广内容很多，另外还要根据不同的电压低等级和类型性质等进行具体侧重点的设计，应根据实际情况具体分析具体操作。

2、在设计过程中需要根据变电站的规模和具体情况进行设计，其中需要注意的是，设计中所选用的主变压器必须要满足在输送过程中对电容的需求，需根据电力系统的具体规定选择，再将变压器的允许负荷能力考虑进去。

3、变电站电气系统的设计的重要部分是电气主接线，这个应该根据具体的立项方案执行，所应准备多个主接线方案供参考，这主要是根据线路的出入回数、电压级别、变压器的台数等众多因素的不同设计的方案。对于方案的选择主接线的要求从技术上和可行性上两个方面进行论证。首先通过技术手段对所有的设计方案进行甄选，对于那些明显不合格的设计方案要先去除，接下来再运用具有可靠性的定量分析模型等进行计算比较，选择在技术上最优的两到三个主接线方案。对于变电站电气设备的选择就必须根据既定的额定电压和额定电流进行选择，在根据短路情况出现的条件检验他的相关稳定性。

二、电气二次部分的设计

经过我们对于110KV变电站的了解和研究，初步确定变电站电气二次部分的设计布置和各级电压的配置装备，另外就是随着电气化自动信息化的发展趋势，还应该对变电站电气系统的自动化系统的配置所要求的直流电的数据。我们从以下几个方面进行着重分析，1、从在电力调度方面来看，我们可以尽可能的借助现代化技术手段对变电站的分布进行远程控制，并在相关系统的配置运行上装备相关保护和预防装置。2、从负荷增长方面来看，我们需要提前讲明建立变电站的必须性，在确定前者后我们再根据将要建立变电站的总括和走线方向等方面进行考虑，经过对所能承载的负荷资料尽享详细分析，以及变电站的安全性和运行性考虑确定电力规格和电站的主接线，最后通过负荷计算出在一定区域内所需要的建立的变电站台数，以及所要配备的变压器和电容器等设备的数量和型号等。最后，在依据所拟建变电站的最大持续工作电流量和短路的计算分析结果做出相关保护措施，如：变压器保护、母线保护、防雷保护等。

另外，就是根据当前施行的电力系统设计要求的规定，设计一个110KV的变电站的电器设备二次部分里继电保护是电力系统安全平稳运行的一个重要环节和障碍，在本文的变电站电气系统的设计的继电保护的设计中我们结合了实践工作以及当前我国在继电保护里的主要问题进行重点研究，对继电保护的安全及反应灵敏性都采用计算机技术进行监控，使其能够智能化的处理状况，对电气系统进行足够的保护。对于110KV线路的配置保护是采取定段距离保护，在内条线路上都装置上反应快速，能在故障发生的第一时间切除故障，对变电站的电器设备进行保护的，且性能相对较好的故障录播装置系统，已达到对母线进行保护的目的。在电力系统设备中的电力变压器是整个系统中的重要电气设备，变压器的故障对整个供电系统的安全稳定性运行都会造成很严重的后果，其次还有变压器是相当贵重的设备，所以，我们一定要根据变压器的保护对其负荷的电容和电压进行精确地控制，确保保持良好的运行。

三、高低压配电设计

在对高低压配电的设计上所需用的配电装置必须满足在充分考虑经济性和安全性的基本的要求外，还需对高低电压等进行负荷等级的评估设计做出相关配电装置。所谓的一级配电设备是整个变电站的主动力中心，这些设备一起安装在电力系统的变电站，经此将电力发送给下级的各个配电设备。由于这套设备属于第一级降压设备，所对其的电气参数和电容等数据会要求很高。动力配电柜和电动机控制中心一起构成变电站的二级配电设备，配电柜的使用较为分散，且回路较少的环境，而电动机控制中心则恰恰相反没适用于较为集中的环境。他们按照以及配电设备的要求将电力分配到相应负荷的二级配电设备。高低压配电设计的目的就是将上级的高电压电能通过高低压的配电装置将高压电转入低压电，在配送到下一级电网，这可以对负荷提供了保护监控等作用。

四、总结

综上所述，在对110KV变电站电气系统的设计我们已经有了较为详细的方案，但在实际的工作中，我们还需要根基变电站的实际所处的情况和环境进行具体的分析和研究，相信在我国的电力系统不断发展的大环境下，变电站电气系统的设计将会更优化，取得令人满意的系统设计。本文介绍的110KV变电站电气系统设计的结构、布置、配置等实在长期工作实践的基础上得到的体会，望能为电力行业的同仁们参考，所设不足之处还望批评指正。

参考文献：

[1] 黄纯华.工厂供电[M].天津：天津大学出版社，2001.

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0 引言

自20世纪90年代以来，采矿设备的发展日新月异，世界上采矿设备生产巨头们像卡特彼勒、小松、久益环球、利勃海尔等公司纷纷推出自己的各种新产品，这些新的产品共同的特点是不断涌现出新结构和新元件时还广泛应用新的控制技术，技术发展的重点在于增加产品的电、液技术含量，应运更先进的电气、液压控制系统和更先进、灵敏的原件来实现对操作的优化。现在越来越多的控制技术和控制理论开始应运到前装机上，如变频调速控制系统、PLC控制系统、单片机控制系统、传感器控制技术等，这些技术的应用在控制精确度和效率上使前装机达到了一个前所未有的高度。

节能减排技术将是未来装载机行业的发展方向[1]，更是采矿设备行业的发展方向。节能减排是个世界性的大课题，对于以柴油发动机作为主要动力源的前装机来说，这不仅因为节能和减排本身就是一对儿矛盾，而且还要考虑产品的性价比与可靠性。节能减排不仅仅关乎发动机、传动、液压和电控等系统，这是一个综合性的课题。对于装载机来说，合理的工作装置设计可以提高作业效率，减小作业阻力，降低油耗，但是控制系统的合理、先进设计同样对节能减排起巨大的作用。

本次选题准备以转向系统的控制设计为例来说明装载机目前的自动化控制水平和将来的发展方向。为了保证转向系统平稳、快速的运转，我们设计了本选题的电气控制系统和液压控制系统，在对各种电气和液压元件控制方法的工作原理进行了详细的分析的基础上，提出了L1150型前装机转向系统控制设计的选题。希望通过我们的研究能把前装机目前的自动控制技术提高到一个新的高度。

1 L型前装机转向系统总体模型设计

转向是电液控制的自动控制系统。则转向系统总体设计结构图如图1所示。

由上述结构图可以得出系统的传递函数为以下三部分组成，其中G1（S）是电气系统的传递函数，G2（S）是电液比例控制阀占空比对换向阀流量的传递函数，G3（S）是液压系统的传递函数，如图2所示：

所以本论文的设计分为俩部分，一部分为电气控制结构的设计，另一部分为液压控制结构的设计。

2 L型前装机转向系统控制设计

2.1 电气控制结构设计

电气控制是当操作手柄给左转向命令时，操作手柄移动被转换成CAN信息。CAN全称为Controller Area Network即控制器局域网[2]，CAN总线是国际上应用最为广泛的现场总线之一。由操作手柄输出转向命令值输入到控制器，控制器接收到输入信号后输出PWM脉冲信号给控制阀，控制执行元件动作。转向位置传感器随时监控转向的位置角度并转化为电信号反馈给VCU，和操作手柄的给定值比较以便进一步的控制。该系统设计为负反馈闭环控制系统，所谓反馈控制系统，就是指根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系y行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。L型前装机转向系统的电气控制控制结构图设计如图3所示。

2.2 液压控制结构设计

液压技术的发展[3]，可追溯到 17 世纪帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，开始奠定了流体静压传动的理论基础。液压系统：液压油从油箱流入转向泵的入口。转向泵输出液压压力油经控制阀和流量放大器后流入转向油缸，转向油缸动作从而实现转向运动。通过负载感知把负载的压力分别反馈回控制阀和转向泵，反馈回控制阀的压力油与给定值比较后进一步控制方向阀芯的开口大小从而进一步的控制压力油流向转向油缸的流量。由于液压系统运行时容易发热，为了节省功率和减少发热量负载反馈的压力油同时反馈给转向泵，从而可以控制转向泵斜盘角度，进一步控制转向泵的输出功率。该系统设计为负反馈闭环控制系统，所谓反馈控制系统，就是指根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。L型前装机转向系统的液压控制控制结构设计如图4所示。

图4 转向系统的液压控制结构图

3 转向控制系统的测试和分析

把设备所有的电气系统和液压系统以及其他的结构件等安装调试完成后，启动设备做了左转向、无转向、右转向等的一系列空载、有载测试，空载测试是指设备没有装载并处于平整的地面上，有载是指设备处于装载的工作状态，并处于工况不是很好的环境下，测试结果见表1所示。（下转第287页）

从表1中的测试结果可以看到当有禁止状态时，转向接口卡无输出。当发出左转向命令的时候，转向接口卡输出的电压为12V-18V；当操作手柄处于中位时转向接口卡的输出为12V；当发出右转向命令时转向接口卡的输出为6V-12V；这完全符合当初设计的期望值，在进一步的测试中该电路输出稳定、可靠符合要求。

4 结论

本论文的设计以L型前装机转向系统的设计为主题，主要包括电气系统和液压系统俩部分。电气系统采用LINCS II控制系统，由操作手柄通过CAN控制系统发出转向命令通过数字接口卡转化为数字信号后输入到VCU（VECHICLE CONTROL UNIT） VCU接受到信号后发出PWM输出信号给数字接口卡的转向接口卡通道，然后再传输到PVG32先导控制阀控制液压系统。转向位置传感器随时监控转向的位置角度并反馈给VCU和给定值比较以便进一步的控制。液压系统采用电液比例先导控制，液压油从油箱流入转向泵的入口，液压压力油从泵流过高压过滤器后到达流量放大器阀（Danfoss） 的HP口。当有转向命令时PVG32先导控制阀控制先导油推动流量放大器的方向阀芯后从泵出来的油经流量放大阀芯被导向转向油缸从而实现转向运动。

【参考文献】

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变频调速协调控制系统设计摘要新型粗纱机在机械结构、系统传动以及电气控制方面都有较大的改变，它除去了传统粗纱机中的上、下锥轮，差速器，龙筋升降传动部件和成型机构，机械结构变得大为简化。新型粗纱机采用PLC控制四台变频器，分别独立驱动锭翼、罗拉、筒管和龙筋的电机来实现高效高质纺纱。机械结构的简化虽然可以在很多方面提高粗纱机的性能和稳定性，但是罗拉、锭翼、筒管、龙筋四个电机的同步控制成了整个控制系统设计的难点，从而粗纱的张力控制也成了最需要解决的问题。如何设计一个全新的控制系统来代替原先机械传动部分，实现和超越其功能是新型四电机粗纱机设计的关键和核心部分。张力控制的好坏决定着新型粗纱机能够开发成功。针对以上的关键和难点，本文从硬件和软件系统两方面来阐述解决方案，并且着重对张力控制系统的设计进行详细的分析。在硬件系统的设计方面，本文首先对整个控制系统的机械结构做了个简要说明；在电气系统方案方面，我们选择了由工控机、PLC、矢量

变频基础传动、光电传感器组成的系统，其中，工控机为综合监控系统，人机界面采用WINCC来设置纺织工艺参数，监控整车的运行和故障状态，它通过MPI网络协议和PLC进行通讯；PLC是实时控制的核心，获取粗纱位置光电传感器的检测值，并通过PROFIBUS-DP总线和四台矢量变频器进行通信，读取矢量变频器中各电机的速度，计算出各个电机的理论速度，然后向矢量变频器发送指令，设置各变频电机的速度，从而控制电机的运转。由于变频器对整个系统的重要性，本文又对变频器的选择以及其与PLC的通讯作了一个详细的描述。在硬件结构搭建完毕的基础上，本文在对控制对象分析后提出了张力控制方案。张力控制方案主要包括两方面：一、张力软测量模型。该模型的主要作用就是取代原先机械锥轮，根据实时的径向线密度调整卷绕直径，从而调整四电机的速度，改善其同步性。并且该模型具有自学的功能，使得该模型能够适应多种不同的机型，从而超越了机械锥轮的功能，有着更加广泛的应用。二、张力控制算法。该算法建立在软测量模型的基础上，通过优化过的闭环控制算法，不断地调整径向线密度，并且使其趋于稳定。这两方面相辅相成，从而使张力控制达到最优化。最后本文对整个软件系统作了分析，对软件的主要模块分开剖析，概述了模块与模块之间的关系，并且对最为复杂的几个模块进行仔细阐述，使得本系统的设计思路跃然纸上。通过合理的硬件系统，周详的软件系统和创新的张力控制方案，新

型四电机粗纱机在测试阶段运行良好，为其研发成功奠定了基础。关键词：同步控制，张力控制，变频器，软测量模型

Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the

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中图分类号：F407文献标识码： A

一、前言

随着电厂生产水平的不断提高，人们对电厂DCS控制系统的要求也越来越高。因此，我们要加强先进设计理论与先进技术的学习与应用，不断进行基于以太网的电厂DCS控制系统的探讨，使电厂DCS控制系统的更加适用、安全、可靠与经济。

二、电厂DCS控制系统的概述

电厂辅助系统主要有水网、煤网、灰网、脱硫、脱销系统等，对于300MW及以上的机组来说，辅助系统大都已采用计算机控制，随着网络技术、计算机技术及DCS控制技术的日益成熟，这就为这些辅助系统实现自动化控制打下了坚实的基础，并且加速了辅控系统纳入全厂管控一体化的进程。

过去电厂辅控常采用传统PLC实现独立且分散的控制，这种控制模式由于使用较多的运行人员，加上各系统间联系不方便，备品备件种类多，难于管理及设备投资大等缺点已经基本不被采用。辅助网络控制采用新一代DCS系统后克服了原有独立且分散的控制系统的缺点，可最大可能的将运行人员减到最少。使控制系统在基本不提高造价的情况下，使辅助网络控制系统的水平达到与主机DCS控制系统相当的水平，为实现全厂管控一体化打下良好基础。本文重点介绍DCS在湖南创元电厂2×300MW火电机组水网中的应用。水网是辅网中最复杂的系统，通常包括锅炉补给水系统、凝结水精处理系统、汽水分析和化学加药系统、制氢站、综合水泵房、废水处理系统（含工业废水处理、生活污水处理、含煤废水、含油废水）等。

三、常用电气系统控技术比较

1、为采用常规的电气纳入DCS系统监控的方式

目前，大容量机组的电气系统纳入DCS监控的主要方式为：发变组保护、综合自动化装置、厂用电系统的保护及自动装置的动作情况是通过各独立的装置动作信号以及电气设备的位置状态等开关量作为输入量(即DI)送至DCS系统；模拟量(如电流、电压、有功、无功)通过电量变送器输出4～20mA标准信号送至DCS系统：DCS的控制命令作为输出量(即DO)引至电气设备，各电气设备与DCS系统的联系采用硬接线方式，即由电气设备现场用电缆将电气量信号一对一地送至DCS系统的I/O柜上。

2、高低压电动机通过现场总线接入DCS

每台电动机的智能终端模块与DCS的联系信号除起动/停止指令、运行/停止状态反馈、遥控状态、电源监视、电流共七个信号外，增加了保护动作信号、设备故障信号、设备起动次数、参数设定、累计运行时间等现场设备信息，大大丰富了DCS的监视内容。其中的设备起动次数、累计运行时间等信息采集及分析，为提高电厂管理和维护水平创造了有利条件。由于智能终端模块集成了通讯、保护、二次控制电路等多项功能，其中低压智能终端模块还集成了电流互感器，10kV、6kV智能终端模块还提供故障录波功能(上位机支持)，采用交流采样技术，通过现场总线接入DCS，节省了控制电缆，取消了电量变送器及控制用中间继电器，使电气开关柜内接线大为简化，安装及设备制造的工作量比采用常规的“硬接线”方式大大减少。目前，满足现场总线要求的智能化的中压开关柜及低压开关柜得到了广泛使用。

3、整个系统由三个功能层构成

第一层：测控保护层。由大量的保护和自动装置构成，主要由分散安装于就地开关柜的智能终端装置、发变组保护、AVR，ATS，ASS等组成，保护功能完全独立，利用现场总线技术，采用光纤或屏蔽双绞线连接至通信管理层，可以实现这些装置的分散监控。

第二层：通信管理层。该层将DCS对测控保护层的控制命令，或电气后台工作站发出的修改定值命令等，下发至各有关装置，同时，将各装置上送的信息送至DCS系统或电气后台工作站。通迅管理层具有通信接收、发送、规约转换等功能，通迅管理层与上位机系统连接采用以太网，通迅管理层一般配置前端机或通迅管理单元，提供12～16个通迅接口。

第三层：上位机系统。包括DCS系统和电气后台工作站系统。电气后台工作站系统主要负责电气系统设备的管理维护、电能计量、故障录波和保护定值修改及下达等工作，由DCS系统来完成画面显示、报表生成、打印、控制、事件记录报警等。

四、基于以太网的电厂DCS控制系统研究

1、电厂DCS系统的网络设计分析

DCS系统的网络设计是整个DCS系统设计的基础和核心，对DCS整个系统的实时性、可靠性及扩充性起着决定性的作用。

由于系统网络的实时性是衡量系统网络性能的指标，因此，DCS系统的网络设计必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。

系统网络的设计还必须具有良好的可靠性，保证网络通信一直处于良好的联通状态，可以通过采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构来实现。

2、电厂DCS系统的功能设计研究

根据我国当前电厂DCS系统的发展状况，结合电厂的现实情况，对电厂DCS系统的功能设计主要包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、数字电液调节系统（DEH）和锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）。

（一）、数据采集系统（DAS）

数据采集系统（DAS）又被称为计算机监控系统，其基本功能就是对机组整个生产过程的参数进行在线检测，经过相关的处理运算后以CRT的画面形式提供给操作员。在此系统中，可以实现自动报警、制表打印和性能指标的计算等功能，以提高操作员实际操作的准确性。

（二）、模拟量控制系统（MCS）

模拟量控制系统（MCS）是将汽轮发电机组的锅炉和汽机当作一个整体来进行控制，分为炉侧、机侧模拟量控制系统两部分。其中，炉侧MCS系统包含了几个重要调节系统，机炉协调控制系统、汽温调节系统、送、引风调节系统、启动分离器储水箱水位控制系统及蒸汽温度控制系统；而机侧MCS系统除了锅炉给水系统全程调节和除氧器水位调节是串级调节外，其它都是一些单回路调节系统，如除氧器压力、水位调节系统、凝汽器水位调节系统和闭式水箱水位调节系统。

MCS系统主要负责生产过程中水、风燃料等系统的主要过程中变量的闭环自动调节及整个单元制汽轮发电机组的负荷控制任务。

（三）、顺序控制系统（SCS）

顺序控制系统（SCS）也称程序控制，是将机组的部分操作按热力系统（或辅助机械设备）划分成若干个局部子系统，按照事先规定的顺序，通过对各设备运行状态的逻辑判断来发出操作指令，进而对机组设备的各部分实施顺序启动，以实现顺序控制的目的。其主要任务就是负责电厂厂房内主机或辅机的自动启停、参数监视及联锁保护工作。

由于SCS系统中指令的优先级是实行分层设计的，炉侧顺序控制的范围包括：送风机、引风机、炉膛吹灰系统等方面；机侧顺序控制系统的范围包括：汽机油系统、内冷水系统、胶球清洗系统等方面。

虽然SCS系统是一个内容庞杂而控制逻辑相对简单的系统，但联锁保护逻辑的设计作为其核心内容，必须结合现场设备的实际情况进行设计，其设计的合理性不仅关系到辅机本身的安全，还关系到机、炉主设备的安全。

（四）、数字电液调节系统（DEH）

数字电液调节系统（DEH）是汽轮发电机组的重要组成部分，其主要作用是调节汽轮机的转速、功率和控制汽轮机前的压力，同时还可以实现机组启停过程和故障时的控制和保护功能。

（五）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）

锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）又称为燃烧器管理系统（BMS），该系统能在锅炉正常工作、启停等各种运行方式下，连续、密切的监视大量燃烧系统的参数和状态，通过不断地进行逻辑判断与运算，使得必要时发出动作指令，结合各种顺序控制和连锁装置的设计，使燃烧系统中的相关设备严格按照一定的逻辑顺序进行操作或处理未遂事故，以保证锅炉的安全。

五、结束语

通过对新时期下，电厂DCS控制系统的分析，进一步明确了电厂DCS控制系统的设计方向，为电厂DCS控制系统的优化完善奠定了坚实基础，有助于提高电电厂生产水平的提高。

参考文献

[1]刘景芝，孙伟.一电厂热工控制DCS系统设计[J].自动化技术与应用，2007

[2]孙星.分布式控制系统DCS研究[J].科技创新导报，2011

[3]潘菊初；新型分散控制系统DCS的研发与探索[A]；第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C]；2007

[4]潘菊初；分散控制系统DCS中的实时网与非实时数据网[A]；第十八届多国仪器仪表学术会议暨展览会学术论文集（应用篇）[C]；2007

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【 abstract 】 the residence is human habitation, life, enjoy the family warm places, the fundamental starting point is the residential electrical design reflect the society, science and technology development, meet the needs of people. The "people-oriented" concept has become a designer to build each link must be followed in principle. Modern residential electrical design for the resident provides more safe, comfortable and convenient environment, how to follow the rapid changes of people's living needs, further reflect these principles in residential electrical design, the description of the subject is electrical designers. This paper discusses on the human-oriented concept in the application of residential electrical design.

【 key words 】 human-centered residential electrical design applications

中图分类号：TM930.2 文献标识码：A

随着近几年我国经济的高速发展，人们对住宅的要求已不仅仅局限于日常居住的层面，而是人们生活现代化、个性化的重要的构成部分，而住宅高水准的电气化又是住宅实现现代化、个性化的重要保证。但住宅的电气化不能盲目地追求华丽、奢华设计，而应在保证满足电气设施功能要求及确保电气设备安全的基础上，更多地按照“以人为本”的设计原则，力争做到设施安全、健康节能、经济合理、方便实用、美观大方、适应性好及易于建筑安装操作，还应具备能根据住宅电气的发展趋势而更新换旧的发展性。

一、以人为本原则的含义

进入2l世纪，我国提倡以人民的利益为根本出发点，坚持以人为本，为人民的根本利益着想。在关于民生的居民住宅电气设计方面，要从居民的角度出发，参考居民的看法，做到居民住宅的实用性与安全性相结合，这对电气设计以及施工单位工作的顺利进行起到了一定的推动作用。

二、“以人为本”原则要求电气设计具备的其他原则

1、现代化原则。住宅电气的设计与建设是人民生活的重要组成部分。目前，我国正朝着现代化的方向迈进，人民的生活水平与质量在不断提高，对住宅电气的要求也在不断提高，这就促使住宅电气不断朝着现代化的方向迈进。

2、因地制宜原则。在对住宅电气进行设计时，要根据不同的气候环境、不同的地形条件以及不同的住房布局，做出有效地规划，因地制宜，以保证住宅电气设计的质量与品质。

三、“以人为本”的理念的运用

1、住宅用电量的确定。按照住宅设计规范的规定，按照小区住宅面积，多将住宅用电负荷标准设计为2.5KW或4KW左右。然而随着人们生活水平及科学技术的进步，家用电器种类不断增加，如微波炉、电磁炉、大容量冰箱、空调等，家用电器的广泛应用，让用户实际用电负荷远远超过了住宅设计规范中规定的标准。在进行住宅电气的实际设计时，在建筑面积低于90以下的住宅，可以将每户容量设计为4KW-8KW，根据实际情况，合理确定住宅用电量。

2、线路。住宅的电源线路一般为电线穿钢管或PVC 塑料管暗敷设。为了安全和防止电气火灾，当电线敷设于墙内、楼板内和吊顶内时要穿管敷设，护套绝缘电线在正常环境下可以直敷，但不能直敷于吊顶、墙壁和顶棚内。现在市场上有做成踢脚板或顶角线外型的塑料布线槽，既美观又安全，适用于住宅装修。

3、系统插座设计与安装。住宅插座设计是住宅电气设计的重要环节，随着家用电器多元化发展，住宅家用电气设计中家电种类也繁多，这便对其中的插座设计与安装提出了更高的要求。电气系统插座的安装需要参照插座高度与线路布局等要素进行住宅电器的安装，其中尤其要注意微波炉、油烟机及冰箱等电器插座的设计与布局。

笔者基于住宅电气设计规范与实践应用，进行了相关电气的插座安装最佳高度标准，其中微波炉插座最佳高度为1．6m左右，油烟机插座最佳高度为1．7m左右，而冰箱插座安装的最佳高度为0．3―0．5m之间，关于挂式的空调插座的最佳高度为2．4m左右，对于其它家用电器的插座中安装高度低于1．8m的插座都要安装相应的具有安全性能的插座。

4、电能表表箱的设置。住宅照明计量表箱不应设在靠近潮湿房间的墙体上，因为配电箱所在墙的另一面，往往是潮湿房间的0、1和2区，潮湿房间的水分是透过墙体而渗入配电箱内，造成电气事故，这一点设计人员比较容易忽略。按照建筑住宅设计习惯，住宅的卫生间往往设计在靠楼梯侧的住宅入口侧，而楼梯间墙体和入户两侧恰好是电气设计人员喜欢布置分户配电箱的地方，此位置至分户配电箱设置在靠卫生间的墙上，留下安全隐患。

5、防雷设计。防雷设计是电气设计保证居民安全的重要设计内容，是“以人为本”设计的安全设计的组成部分。（1）雷击来源。住宅内部的雷击来源主要包括室外天线、高处的金属构件、电话线及低压配电线等。(2)防雷设计。住宅防雷主要包括防直击雷、防高电位入侵及防感应雷等内容。在进行防直击雷设计时，可在屋面等容易遭到雷击的部位设置接闪器，并应使下线与接地设备连接，在安置时应保证以上部件连接稳固可靠；而在进行防高电位入侵及感应雷时设计时，应保证绝缘子的铁脚支架在电缆的进户口处设置稳同地接地，还应选择合理的部位安置如避雷器的过电压保护器式装置。

6、住宅弱电系统设计。在住宅电气设计中，弱电系统的设计十分关键。弱电系统主要包括网线、电话、电视、报案报警等多种系统。在进行住宅电视系统设施设计时，需要根据当地有线电视网实际发展水平及发展速度相协调。在城市住宅中，家庭电视拥有量接近100%，甚至在一些家庭中，拥有两台或两台以上电视。为此，在进行设计时，可以客厅两面墙上及卧室中进行电视终端盒的设置，电视终端盒距离地面0.3m，且与电源插座保持等高，从而满足用户多台电视需求。在很多小区中，均铺设有宽带数据网，并在每栋楼中设有多个信息插座。保安系统的设计，需要结合电子门锁、对讲门铃、报警系统等，实现远程传呼对讲与遥控开门等功能。

7、消防安全系统。现在的大型住宅中，电气设备越来越多，越来越复杂，各种用电器更加容易发生故障，引发生活安全问题。因此，安装必要的消防安全系统是保证住宅安全的必然要求。在安装大型住宅的消防安全系统时，要做到以下几点：(1)采用多种供电电源，一般可以采用常规电源与应急电源。(2)安装紧急照明系统。(3)安装应急手动火警报警系统，同时加强火灾自动报警系统的建设。(4)所有电路的导线要符合国家防火安全规定。

随着科技技术的进步和发展及“以人为本”的思想的深化，住宅电气设计将被赋以更多的内涵，住宅电气设计要以技术先进、实用可靠、经济合理为原则，建设时要留有一定余地，应考虑技术的先进性、网络的开放性、系统的扩展性和可靠性，尽量采用通用标准及设备，同时，住宅电气设计中也应当做到安全、舒适、方便和环保，从而实现社会、经济和环境效益的统一。

参考文献：

[1]翟晓宁.电气设计中节能措施的浅见[期刊论文]-价值工程2010,29(3)

[2]吴泽芳.住宅电气安全的几点建议[期刊论文]-应用能源技术2009(3)

篇11

智能化技术是技术领域的一种革新，使得各个行业都实现了全面发展。在电气自动化控制中应用人工智能技术，可以使得电气设备的系统运行更加简单智能，对系统可以进行优化处理。与此同时，人工智能技术的应用也为电气自动化控制提供了技术保障和安全保障，减少了各种电气设备操作对人员带来的伤害，在节省人力和物力的基础上提高了工作质量。在电气行业的发展过程中，自动化发展就必须要利用人工智能技术。

1 人工智能技术概述

1.1 人工智能技术的定义

人工智能技术指的是借助计算机技术对人脑进行模拟，并且发出类似人类的行为指令，从而对各种操作进行完成的过程。人工技能技术是多个领域的研究结果的融合，比如传统的数学和计算机，同时还结合了人文学科、自然和社会学科的知识，在很多领域中都有十分广泛的应用。计算机技术可以实现对人脑的有效模拟，因此使得工作的效率更高，系统的运行更加灵活也更加稳定，能够增强各种设备的自动化处理水平。

1.2 人工智能技术在电气自动化应用中的功能

第一，实现数据的采集和处理。人工智能技术在电气自动化控制中进行应用的时候，可以实现对设备中的一些数据进行采集，根据功能的不断完善，还能对一些数据进行存储。

第二，监视运行系统，并及时发出报警。人工智能技术可以对电气设备在使用过程中出现的一些问题进行有效地监控，而且还能对电气系统进行有效地模拟，对设备的开关量进行监视，防止出现异常情况，一旦出现了异常情况，要自动启动报警装置，同时还能对一些电气设备进行切断，从而使得电气设备处于安全状态。

第三，对电气设备的操作进行控制。电气自动化过程中，人工智能技术的应用，可以使得电气设备的操作过程变得更加简单，通过鼠标和键盘可以实现对断路器和电动隔离开关的控制，还可以对励磁电流进行调整。通过这种技术的应用，就可以极大地减少工作人员的工作量，降低劳动强度。

2 人工智能技术在电气自动化过程中的应用

2.1 在电气设备中的应用

电气设备的设计要符合自动化操作的要求，在进行设计的过程中，也应该要加强对人工智能技术的应用。由于电气设备的系统比较复杂，包含了很多方面的知识和技能，因此在进行设计的时候，有的系统设计也可以借助人工智能技术来完成，比如可以通过计算机设置一些算法，对电气设备系统设计中的一些参数进行计算，从而便于电气设备控制系统的设计，极大程度地提高设备的工作速率与质量。

2.2 在电气控制工作中的应用

在电气领域内，对电气设备进行控制是一个十分重要的部分，自动化设备是当前电气行业的主要发展方向，在设备的控制上，也要逐渐实现智能化，可以极大程度增强工作效率，缩减资金成本，并且降低从业者的劳动强度。比如人工智能技术中的模糊控制、神经网络控制、专家系统等，都是比较先进的控制技术，可以实现对各种设备的有效控制，韩剧热的反思而且控制的效果很好，产生的误差较小。比如在模糊控制中，较为常用的模糊控制方法有Sugeno与Mamdani两种技术，后者主要是应用在对设备的速度调节的控制上，模糊控制的方法能够以一种更高的效率来处理交流传动控制的相关问题，从而使得电气设备的工作质量和工作效率有很大的提升。

2.3 在电气设备的日常操作过程中的应用

电气行业与民众的日常生活与工作都存在紧密的关联，各种电网十分复杂、电气设备繁多，日常的控制工作也十分繁琐。传统的日常操作比较复杂，而且也会增加电气系统控制的时间，降低控制效率。对此，要积极加强对人工智能技术的应用，在日常工作过程中，可以通过人工智能技术设置一些基本的控制算法，应用在日常系统操作期间，能够将复杂的操作流程变得简洁，而且仅仅需要电脑就可以实现对各种操作的控制，最重要的是，通过人工智能技术的深化，还能实现远程控制，可以将操作界面进行简化，及时处理并保存相关重要数据，为将来的查找与应用提供方便。在日常操作过程中，对于很多数据都要进行记录，比如电气设备的损耗情况、电量等，如果采用人工记录，则会有巨大的工作量，还容易出错，但是应用人工智能技术编制相应的表格和数据采集系统，则可以实现对数据的采集和有效保存，降低了工作强度，同时提高了工作效率。

2.4 在故障诊断过程中的应用

在电气运行过程中，无论是客观因素还是其他的主观因素，都会造成电气设备的故障以及事故，如果对于这些故障没有及时进行处理，找不到相应的原因，则很有可能造成更严重的危害，会有较大的经济损失。电气自动化过程中，对设备的使用性能、故障等方面的诊断也要逐渐实现自动化，而人工智能技术的应用，将使得故障诊断过程变得更加简单。神经网络、模糊理论及专家系统是人工智能技术在电气诊断过程中应用的三种方式，这三种方法在故障的诊断以及事故的发生过程中发挥了十分重要的作用。借助智能技术，将神经网路、模糊理论等系统的结合在一起，就能够处理电气故障检测耗费时间长、等待结果时间长等问题，可以对各种故障进行精准的判断，并且为后续的故障处理提供更多充足的时间和依据。

2.5 在简化自控流程中的应用

电气领域的自动化控制是一个十分复杂的过程，对于各个步骤的要求都比较严格，一旦某个环节出现了纰漏，则会造成严重的后果，引发较大的经济损失。人工智能技术的应用可以对各种设备使用情况、故障情况等进行分析，进而设计出合理的故障处理方法，尽可能确保电气自控工作的质量。而且这种技术的应用，还可以实现远程维修，简化了过程。

3 结语

综上所述，人工智能技术在电气自动化过程中的应用包括多方面内容，比如电气设备的操作、故障的诊断、自动控制流程的简化等，都可以借助人工智能技术，使得各个过程变得简单、快捷，促进电气设备的自动化水平不断提升。

【参考文献】

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一、结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

摘要：本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题[1]。案为成都国际金融中心项目，成都国金中心净用土地面积82亩[2]。为香港九龙仓投资的西部地标性建筑整个项目设计由4座塔楼及裙楼组成，包括超五星级酒店、高端写楼、高档酒店式公寓及高品位住宅等，其中主楼双塔最高达248米[3]。2007年9月香港九龙仓集团在成都以8800万元/亩[4]。总价72.4亿元拍下了位于成都市最繁华的商业中心春熙路片区82亩土地建成后，将成为中国西部地区最高档次、最具规模和影响力的地标性建筑物，将引进数百个中西部最具代表性的商铺，其中包括世界上最出名的国际名牌、港澳名牌，再加上其九龙仓本身之马哥孛罗酒店等，有望成为中国西部今后最具影响力的国际商贸金融中心[5]。

关键词：电气设计；配电系统；智能化系统；电气控制；电机；制冷机房；水泵

1.前言

建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学[6]。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合[7]。随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展[8]。建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理[9]。

2.设计内容

成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习，了解制冷机房电机启动类型，启动方式，启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的[10]。了解系统的电气设备及其主回路工作原理[11]。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用[12]。

3.设计依据

1)中户人民共和国工程建设标准强制性条文(房屋建筑部分)(2002年版)

2)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范CB50736-2012

3)高层民用建筑设计防火规范CB50045-95(2005年版)

4)建筑设计防火规范CB50016-2006

5)汽车库、修车库、停车场设计防火规范CB50067-97

6)公共建筑节能设计标准CB50189-2005

7)《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》(2009年版)

8)《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》(2007年版)

9)通风与空调工程施工质量验收规范CB50243-2002

4.总结

本次的文献综述内容主要是对成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分的一个概述，简要说明了毕业设计(论文)文献综述应该做些什么系统的设计，在查阅了大量的资料后的一个总结，也是对这段时间的工作的一个汇报[13]。并对一些规范和国标有了初步的了解，对以后的毕设做一个铺设[14]。小区的建筑电气设计主要是对变配电系统、冷却系统、电话系统、消防系统等的一个设计[15]。对这些系统的初步了解可以确定以后电气设计的方向，对之后的毕设起一个带头作用[16]。从对电气设计的迷茫到初步的认知，有老师的指导同学的帮助，更重要的还是自己的解收获的是实践知识，本次的文献综述对之后的毕设奠定了良好的基础[17]。

参考文献

[1]刘思亮.建筑供配电.第一版.北京.中国建筑工业出版社.1998.164～176

[2]孙建民.电气照明技术.北京：中国建筑工业出版社，1998年：56页

[3]唐志平.供配电技术[M].电子工业出版社，2008

[4]谢浩.住宅照明的处理和选择方法[J].住宅科技，2009，(02)

[5]刘宇.浅谈智能住宅小区弱电系统设计[J].硅谷，2008，(05)

[6]张言荣、高红、花铁森.智能建筑消防自动化技术[M].北京：机械工业出版社，2009

[7]郑洁、伍培.智能建筑概论[M].重庆：重庆大学出版社，2008

[8]唐志平.供配电技术[M].北京：电子工业出版社，2008

[9]俞丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2008

[10]戴瑜兴.民用建筑电气设计手册中国建筑工业出版社2010年：83页

[11]陈一才.智能建筑电气设计手册.北京：中国建材工业出版社，2002年：43页

[12]戴瑜兴.民用建筑电气设计数据手册.北京：中国建筑工业出版社，2003年：59页

[13]刘思亮.建筑供配电.北京：中国建筑工业出版社，2004年：24页

[14]杨光臣.建筑电气工程图识读与绘制.北京：中国建筑工业出版社，2002年：48页

[15]Frantz，J.m.Jdy.Intracanopylightingreduceselectricalenergycitilizationbyclosedcowpeastands.LifeSupportBiosphere，2001，7：283-290

[16]N.Shdbolt，Ambientintelligence.IEEEIntell.Syst，2003，18(4)：2-3

[17]NTayfunAmur.Cost，guestimpactdriveterrorism-securityplans[J].HotelandMotelManagement.Vol.220.No.20.Jun.2005.

二.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径)：

1.研究的问题

本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习，了解制冷机房电机启动类型，启动方式，启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的。了解系统的电气设备及其主回路工作原理。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。最终了解现场施工的程序等。

2.研究的途径

1)收集相关资料，查阅中外文献。学习相关知识，了解国金中心项目的基本情况。做好前期准备。

2)请教校外导师学习、掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式、启动速率，系统的电气设备及其主回路工作原理，探究其中存在的节能环保效应。

3)通过计算电气设备的负荷、功率，了解相关电气设备的选用。