机电系统论文范文

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作者：陆召振 周树艳 陆伟宏 王宁 单位：无锡油泵油嘴研究所

共轨系统通常正常工作电压选择28~30V，即需要满足Ur≧30V。2）最小击穿电压UbUb分为5%和10%两种。对于5%的Ub来说，Ur=0.85Ub；对于10%的Ub来说，Ur=0.81Ub。当电压高于此值后，TVS发生雪崩击穿，此后，TVS两端电压将一直保持在钳位电压Uc。3）最大钳位电压Uc当TVS管承受瞬态高能量冲击击穿后，管子中流过大电流，峰值为IP，端电压由Ur值上升到Uc值就不再上升了，从而实现了保护作用。Uc与Ub之比称为钳位因子，一般在1.2~1.4之间，计算多代入为1.3。其他诸如反向漏电流、结电容等参数也需要考虑电路静态电流以及信号频响等因素进行择优选择。最大允许瞬时功率Pp根据车用电源系统电路抗干扰标准要求须至少大于6000W。防反接保护电路设计防反接保护使用一个普通二极管就可以实现，或者采用其他MOS管防反接电路。普通二极管防反接保护电路优点是电路简单，器件少，但由于受二极管额定功耗的限制，这种防反接不能承受长时间的反接故障。图3为防反接保护二极管在电路中的设计位置，二极管选择时考虑ECU的整体功耗，选择正向导通电流大于正常工作最大电流，同时防反接保护二极管尽量选择低压降快恢复二极管，反向耐压满足电路要求。过电流保护电路ECU电源电路在过载或者负载短路等故障发生时，需要在外部线束中或电源处理电路回路中设计过流保护电路，否则电路将损毁不能正常工作。通常在开关电源设计中采用自恢复熔断丝串联在回路中，或设计电路采样闭环控制电路等。

从以上自恢复熔断丝的原理可以看出，当电路发生过流时，可能存在大量热量的产生，由于ECU通常安装在相对封闭的空间内，热量无法快速消散，因此可能会对ECU其他电路的工作产生影响，再加上自恢复熔断丝存在不好安装及精度不高的问题，因此ECU过流保护电路通常不选用这种方案。图4为一种闭环电流采样控制保护电路，T1用来检测负载电流IL，采样电阻R1产生成比例的电压。电流过载发生时，电容C1充电电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压，此时三极管Q1导通，集电极输出信号关闭后续电路的控制级，从而切断电源电路的工作。类似过流保护电路设计时，需要注意变压器的设计选型，由于车用ECU对成本的要求越来越高，此电路设计成本较高，且占用ECU体积大，目前在ECU上采用较少。综上，我们似乎没有非常完美的过流保护电路方案，幸运的是目前世界上一些著名半导体公司都提供带有过流自动保护的电路控制芯片。比如美国国家半导体公司的汽车DC/DC控制芯片，德国英飞凌公司的汽车级LDO电源处理芯片，这些芯片都能提供过流自动保护功能。因此在ECU电源电路设计时，尽量选用类似集成芯片作为电路核心元件，这些芯片通常都经过汽车等级的测试，可以放心采用。共模抑制电路设计ECU电源系统电路通常采用共模扼流圈设计共模抑制电路。共模扼流圈，也叫共模电感（Com-monmodeChoke），是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。

在电源电路设计时，采用共模扼流圈能够有效地消除共模干扰，提高ECU电磁兼容性能。目前一些著名的无源器件生产厂家均提供ECU专用的电源系统电路共模扼流圈，比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU电源线设计，TDK公司提供的这种共模扼流圈通过专用磁芯设计而成的方形闭磁路磁芯，在保持原有特性的同时实现了小型化，便于安装。同时具有高阻抗特性，可发挥优异的共模噪声抑制效果，最大电流可高达8A。滤波电路设计共轨系统ECU电源电路的输入是从汽车蓄电池直接引入的。由于汽车上所有电子设备都共用这一个电源，其他电子设备的干扰可能通过电源耦合到ECU。另外，车用蓄电池的电源高频干扰、汽车电机的启动停止以及负载的突然变化均会将干扰带入ECU。在设计电源处理电路时必须设计滤波电路来滤除这些干扰。通常采用∏形滤波电路设计串联在电源处理回路中，主要对差模干扰起到抑制作用，图6为基本的∏形滤波电路。在实际的∏形滤波电路设计时，需要根据ECU实际使用需求进行电感L及电容C1和C2的参数选择，电容C3根据负载功率的大小调整容值及耐压参数。电源系统设计方案总结共轨系统ECU电源系统电路设计时需要综合以上的各种保护电路的设计，同时选择合适的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM调制频率设置需要综合考虑电源处理的效率和EMC性能。常用的ECU电源系统电路设计方案如图7所示。ECU通过点火钥匙开关处理电路，将汽车蓄电池电源输入，然后通过各种保护电路将稳定的电压输入DC/DC处理电路，最后通过汽车专用低压降线性稳压电源（LDO）处理成多路电源分别给ECU各电路模块供电。

在设计电源系统处理电路时，不仅应考虑基本电压处理电路的精度和效率，还应设计不同的保护电路，应对各种可能出现的干扰和故障情况。保护电路的设计需要考虑整个电源系统电路的工作原理，合理的布局保护电路在整个电源系统电路中的位置；各种保护电路的器件选择则需要综合电路原理、成本、安装及厂家品牌等诸多因素进行合理选择。除了本文提到的几种保护电路设计外，或许还有其他应对整车复杂故障情况的电路选择，这就需要在ECU的实际使用过程中进行不断的积累和研究。

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二、电厂电力孤网电力系统设计

2.1　矿热炉电力设计

镍铁冶炼厂对自备电厂的升压变压器没有特别要求。升压变压器的电压等级取决于项目所在地的电厂和冶炼厂的建厂条件和供电半径等因素，需在现场考察及进行相关设计工作后确定。就目前来说，与50MW的发电机组相适应的矿热电炉容量约36MVA，如果电厂与镍铁冶炼厂合建在统一厂区，由于供电半径较小，36MVA左右的矿热炉亦可由电厂10kV电压直配；但从发展情况考虑，为适应矿热电炉的大型化也可按升压到35kV电压等级。矿热电炉在非正常生产状态下对电网造成的冲击大致分为电极在炉内发生短路故障造成的电流突增和发生故障后保护装置动作跳闸甩负荷两种类型。通常在设计时采取恰当选择电炉变压器的阻抗来限制短路电流冲击的幅值，工程上一般要求将短路电流值限制在额定电流的3.5倍以下；而跳闸后的甩负荷冲击的幅值与电炉的运行功率有关，但超过发电机组在冲击发生前稳态发电功率10%是完全可能的。由于电炉在生产运行时出现故障的时间具有随机性，事先无法准确预测，故在自备电厂的设计中考虑应对该冲击的措施。

2.2　电气主接线

本工程建设2×200t/h燃煤锅炉和2×50MW凝汽式汽轮发电机组，发电机孤网运行。　发电机出口电压为10.5kV，发电机设出口电压母线，高压厂用电电源由发电机出口电压母线引接，每台发电机配置一台60MVA35/10.5kV升压变压器将发电机发出的电能经升压后送至电厂35kV变电所。本工程为孤网运行，因此设柴油发电机组作为厂用起动及备用电源并设置高压起动/备用段，柴油发电机选用4台2000kW，出口电压11kV。

锅炉送、引风机、电动给水泵及循环水泵采用高压电机，工频运行。10.5kVI段高压厂用母线带1#发电机出线断路器柜、1#机组高压负荷、10.5kV高压厂用I段与10.5kV备用段联络柜、1#主变低压侧断路器柜。10.5kVII段厂用母线带2#发电机出线断路器柜、2#机组高压负荷、10.5kV厂用II段与10.5kV备用段联络柜、2#主变低压侧断路器柜，10.5kV厂用III段主要为电站公用系统供电母线。在高压厂用电源进线回路及10.5kV分段处加装串联电抗器。

2.3　厂用电系统

高压及低压厂用电源按机炉分为两个工作段、一个公用段及一个备用段，对应的机炉负荷接在对应的母线上：1#炉所用的送、引风机、1#、2#锅炉给水泵、1#循环水泵、1#厂用工作变压器等接在10.5kV厂用I段上；2#炉所用的高压送、引风机、3#锅炉给水泵、2#、3#循环水泵接线、2#厂用工作变压器接在10.5kV厂用II段上；公用负荷由公用变压器引接，电源引自10.5kV公用母线。

三、电厂电力孤网运行方案论证

3.1　正常运行时

正常生产时，两台机组同时运行，机组出力均为70％，可满足全厂100%用电负荷。当1台机组检修或甩负荷时，另外一台机组出力在100%，可满足全厂70％左右的用电负荷。正常运行时，机组负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有符合要求的静态特性、良好的稳定性和动态响应特性，以保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。

3.2　电厂启动

由于孤网运行，投运前由1＃机组发电利用黑启动柴油发电机组，启动辅机后投入运行，对外供电。1＃机组运行后带动全厂70%的负荷运转，并启动2#机组的辅机运行，进而启动2＃机组发电，直至两台机组同时运行，满足按全厂100%的自供电率，逐步进行电厂和冶炼厂的生产，实现全厂电力负荷平衡。

3.3　发电机甩负荷或非计划跳机时

当机组发电机甩负荷或非计划跳机时，全厂用电出现短时供电不足，此时电厂供电量仅满足全厂约70％的负荷。为了不致将系统电压拉低，造成系统崩溃，应在中央配电站设置低周减载保护，根据工艺要求，对部分负荷进行切除，减少用电量，同时减产运行，保障安全生产。若工艺需要，部分负荷无法切除，同时又无法满足剩余发电机稳定运行，则根据需要在相应的系统侧设置柴油发电机组，以确保分系统的安全稳定运行。

3.4　当用电负荷出现较大波动时

当系统负荷瞬时出现大负荷停机时，电力网络电压上升。若全厂40％以上负荷停机，则直接解列一台发电机组，用剩下的另外一台机组带全厂负荷。

若全厂40％以内大负荷停机，则汽机保护装置瞬时动作，可维持系统频率在50±5Hz以内，系统仍满足稳定运行条件。

若全厂小负荷波动，则可通过DEH的精确调整，以保证系统的稳定运行。

若全厂40％以上大负荷启动，则需要经过调度提前进行通知，调整锅炉及汽机的运行参数。

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统计政务是政府行政管理的一个组成内容，它包括统计工作人员的资格认定、统计调查单位登记备案、部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案等，统计政务电子化是电子政务的一个组成部分。根据这些统计政务项目的性质，“十五”期间，应把统计调查单位登记备案、部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案等政府统计机构审批备案事项纳入电子政务的范围。在实现形式上，统计调查单位登记备案可以纳入一个地区电子政务总流程，而部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案可以通过网络报批。统计调查单位登记纳入一个地区电子政务总流程将是统计政务迈出的重要一步。

电子政务就是在现代网络环境下，运用计算机通信技术，构建一个政府办公平台，使用户只要持有一台电脑，即可在任何方便的时间和方便的地点获得政府的信息和服务。这种减少环节、提高实效、方便用户的政府对社会办公系统是对传统办公模式的根本变革。本文将以电子政务中的一项重要内容棗政府各部门对企、事业单位和个体生产经营者办理各类行政审批事项实现网络化为切入点，对电子政务谈谈己见。

企业办理一项政府审批事项曾经历了多点多次式（即企业要多次光顾多个衙门，才可获取多种批准证书）到多次一点式（即企业要多次光顾一个大厅可以获取多种批准证书）。而未来网络登记和审批模式则达到一次一点式（即政府各部门的登记审批以及备案手续均在网上进行，只需一次光顾一个大厅即可获取所有审批证件）。网络登记和审批模式至少可以实现四个方面的目标：一是规范政府行为，促使政府各部门依法行政。网上审批和登记内容必须是具有法律依据或政府批准的行政审批事项，除此之外企业将不予办理报批；二是有利于增加政府行政透明度，做到政务公开，利于社会公众对政府的有效监督，促进政府部门的勤政廉政建设；三是减少企业申报程序中的重复工作量，避免技术性差错；四是可以实现政府各部门之间的信息资源共享。总之，这种政务办公模式将促进政府由单一管理型向服务管理型转变，促进政府真正成为廉洁高效的政府；同时也促使企业和生产经营者通过依法办理登记报批，对政府依法履行义务，依法经营纳税。

实现登记审批网络化要具备五个前提条件：一是政府要确定一个部门，赋予其网络办公总策划、总协调的职能，促使政府各职能部门消除部门利益，形成政府办公“一盘棋”的格局；二是要有电子政务的统一标准，例如：统一的企业（单位）编码（即企业（单位）身份号）、统一的登记注册类型、统一的国民经济行业分类标准等等，避免用户在使用公共信息中由于标准不统一而造成的混乱；三是要有一个科学的、可以实现政府各部门服务管理职能程序的、方便企业操作的电子政务办公流程，例如北京西城区政府“一站式”服务大厅的新办企业审批项目流程是这样的：企业名称预先登记领取工商注册登记表办理前置审批开据房产证、入资、验资企业审批、发法人执照或营业执照刻章审批开设银行帐户办理机构代码登记办理国税登记办理地税登记办理统计登记办理社会保险登记办理户外广告审批办理旅店业审定价办理商委粮食审批办理科技企业认证当地工商所备案。（随着政府职能的转变，以上部分政府审批登记项目可以逐步移交给行业协会，发挥中介组织规范企业市场行为的作用。）科学的运行流程一环扣一环相互联系相互制约，相同信息只取一次，避免重复和差错。四是建立完善的网络安全系统。网络安全一直是困扰电子政务的难点问题之一，包括建立网络防毒、安全认证、信息资源分级分层使用的安全体系，这些在技术上都应得到解决。五是要统一电子操作系统，要编制一个科学统一的流程软件。而以上五个方面都是建立在政府是一个有机的工作整体的基础上，其工作出发点统一在服务基层，依法行政上。统计登记是政府统计部门依法行政的一项主要内容，是政府统计掌握调查对象，建立统计渠道的重要途径，随着政府登记审批电子系统的建立，统计登记网络化将得以实现。目前，中关村海淀园区管委会正在作“一网式”办公的尝试，但受其职能限制，服务对象仅限于入区企业。政府网络登记和审批模式应尽快在地、市级政府推开。目前的难点不是业务、技术问题，而是统一认识，组织协调问题，因此政府决策者应在此点上有所创新和突破。

二、统计工作流程电子化

统计工作流程电子化是统计系统内部实现的，它是指统计信息产品生产的全过程的电子化，即统计基础数据的采集统计数据的加工处理统计数据质量控制统计初级产品的开发统计信息产品的统计信息资源管理等统计工作的全过程。实现从“九五”时期的人工作业或部分电子化向“十五”的全过程电子化跨越。

统计数据采集实现由以统计报表、软磁盘为主转变为以网络传输为主。加强各级政府统计部门和基层企业的计算机网络化水平，加强统计信息网络安全建设，在“十五”时期，国家、省（直辖市）和地（市）级政府统计局之间、限额以上统计调查企业（单位）与各级政府统计局之间应具备网络快速传递的硬件和设施水平；实现政府统计局对企业、上级政府统计部门与下一级政府统计部门之间统计制度、统计培训、电子程序的网络传递；实现基层企业（单位）统计数据信息的网上直报。最大限度地减少统计报送环节，解决基层统计人员力量不足的矛盾。

统计数据处理应用程序由专业各自开发转变为集中统一研制。统一数据处理操作平台、应用软件、文件格式；统一实行统计“一套表”制度，统一单位属性标识代码、统计指标代码；统一数据处理和审核程序；实现准确、高效、方便的数据处理模式。

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以太阳能、风能、水能为代表的非化石能源的发电量比重进一步提高，就我国目前而言，一方面水电、核电、风电、太阳能电等发电装机同比增长速度快，同比达到5%、14%、36%、143%，另一方火电的装机总量进一步滑落。

1.2电力技术水平和效率提高快

电力技术水平和效率的提高主要表现在特高压的输电能力不断增强，如新增1000kv交流输电线路一千多米。此外，电力系统积极采用超临界机组，不断推广大型空冷、循环流化床等先进技术手段，在技术进步和强化管理的作用下，火电又有较大的下降。

2电力系统节能存在的问题

现阶段，虽然电力系统的节能减排效果取得了良好的成绩，但是有些问题依然未得到根本解决，随着经济的不断发展，逐渐暴露出来。

2.1脱硫设备质量及运行管理水平不高

现阶段，国家对火电厂的烟气脱硫要求日趋严格，脱硫设备的建设任务更加重要和繁重。由于恶性竞争导致脱硫设备在设计和建设上都存在缺陷，严重影响了脱硫设备长期、稳定、安全的运行。另一方面，脱硫设备的设计未考虑到实际情况，设计量过小，导致脱硫设备投运后无法满足火电厂的要求。此外，高昂的修复费用也给电力企业带来了压力。

2.2火电节能减排的经济激励机制不完善

就当前而言，我国的大多数电力企业都是出于对国家政策法律法规的规定而进行的节能减排措施，在思想上仍然出于要我节能的阶段。这样的节能减排效果有限，且需要政府部门长期地监管。因此，需要研究建立健全可行的经济激励长效机制，政府利用市场的调节作用，通过给节能减排的电力企业施行减免税收、增加补贴等方式，确保电力企业节能的自发性和积极性。

2.3电煤质量下降影响节能减排效果

由于目前电煤的质量不高，存在着发热量下降、电煤的灰份与硫份的含量急剧上升，导致对发电机组正常出力影响大，严重磨损了发电设备，增加了火电厂的用电消耗，降低发电效率。此外，由于硫份的增加造成脱硫设备超负荷的运转，脱硫效率取法达到要求。

3电力系统节能技术措施

电力系统由发电厂、电网及用户三个部分组成，其承担着电能生产和消费的职责。在电力系统中，每一个部分都存在巨大的能量消耗。故而如何合理的选择电力系统的运行方案，实现每一部分上的能量节约，是完成电力系统节能减排的重要保证。

3.1发电厂的技术节能

现阶段，我国的发电厂主要是以火电为主，火电每年消耗的煤炭量数字惊人。因此在火电的节能上有着巨大的发展空间。首先，要定期对火电机组进行检测维护，保证发电机组运行的安全性和可靠性；优化发电机组的运行方式，提高其的经济运行。其次，对发电中产生的废弃排放物，要实现合理地处理和再生利用，对燃料的购买和使用进行科学的调整。最后，大力发展新型清洁可再生能源的利用，如太阳能发电、水力发电、核能发电等，进一步减少煤炭等常规能源的消耗，降低废弃物的排放。

3.2输电网络的技术节能

输电网络的节能主要从电网的总体结构、变压器的选择、电力线路技术的运用三个方面进行。首先，要合理设计规划输电网络，保证输电网络建设的质量，在建设时尽量采用环形或多路供电，以减少输电网络的电压等级，从而电网的运行成本，此外还要及时调整负载量，减少不必要的空载损耗。其次，在变压器的选择中，要通过科学的计算，依据实际的用电情况合理选择变压器的大小，加强用户无功补偿设备的配置；另外定期检查维修变压器，减少不惜要的能量消耗。最后，要加大新型材料和新技术的运用，减少输电线路的线损；运用先进的计算机技术，加强对电力系统的监控，提高用电利用水平。

3.3用户终端的技术节能

首先，在室内的用电供暖中，用户可以安装热量分配仪和温度调节阀，自行控制电能供给，从而达到舒适和节能的目的。其次，采用高效的照明系统，提高用电效率和照明效果，大力推广节能电器的使用，降低电器的能量消耗。其次，供电企业要采用节电控制器，有效控制电网的削峰填谷、改善电网运行方式。