电源电路设计方案篇1
供电原则应根据专用线的运输特点，执行国家有关设计规范，满足业主需求、参照执行《铁路电力设计规范》和代管铁路局的意见。供电方案应充分考虑其经济性及后期运营成本。专用线与既有铁路设施和业主其他电力设施的管理分界和计费应尽量清晰。对于专用线的电源部分，应根据《电力供应与使用条例》等规定，统筹考虑装车站内铁路专用线业主的其他用电需求、统筹设计方案［5］。对于通信信号等重要设备，应根据电源情况和设备电源屏配置的蓄电池统筹考虑，供电标准应符合因地制宜的原则。对于接轨站的通信信号等铁路专用设备应按接轨站相关铁路的供电标准供电;专用线站和区间通信信号(特别为二级负荷时)的供电标准应根据专用线自身运营特点和电源情况、业主运营习惯统筹考虑，不宜简单划分。当电源接引容易、投资较少时，二级负荷亦宜接引两路电源。
供电方案
1接轨站
接轨站通信信号设备供电方案原则上同既有模式。对于在既有信号楼内增加通信信号设备时，根据通信信号专业是否设置单独电源屏，确定电力专业是否单独接引低压电缆;对于新建信号楼时，电力专业原则按既有铁路通信信号供电方案和供电标准，单独设置10/0.4kV变电所并纳入电力远动系统。接轨站其他用电设施应根据产权划分协议，确定其电源接引方案。产权属于铁路的新增用电设施应接引铁路配电所或贯通线电源;产权属于专用线的用电设施原则上应单独接引地方电源或将区间产区属于专用线的高压电源延伸至接轨站，若经济技术比严重不合理时，征求供电公司和铁路局意见后，可接引铁路电源，同时应作好明确的计费和供电分界，一般每路电源分界点只设置1个。如上例所述工程，在a1站中若无除通信信号外的其他专用线用电设备，a1站应尽量无电力工程;若a1站中有通信信号外的其他较大专用线用电设备，a1站应单独设置变电所，接引既有铁路之外的电源，若有红外轴温等较小设备用电设备，可接引既有铁路贯通线。
2区间
(1)区间集中与分散供电方案的比选铁路专用线区间较短，且区间用电设备大多为通信设备(基站或光纤置放站)或隧道照明，因此，区间供电方案应根据区间供电需求的数量、区间可接引的电源情况综合确定集中供电方案或分散供电方案。对于通信设备还应与通信专业密切配合，了解通信GSmR基站或无线通信不同设计方案对用电要求的差别:设置GSmR基站［6］(区间负荷间距约5～7km)或无线通信(区间负荷间距约15km)的通信传输子系统均可满足专用线通信需求，但不同通信方案用电需求对电力供电方案影响很大。采用GSmR基站区间用电负荷间距小，可结合其他用电负荷优先考虑设置贯通线的集中供电方式;采用无线通信方案(通信用电点基本集中在车站)，电力专业可不设置贯通线，采用单独接引地方电源、就近自专用线站馈出单独回路的方案或自接触网接引电源(接引27.5/0.23kV电源，并经电能质量处理)［7］等分散供电方式。为此，电力专业需要与通信专业密切配合，综合确定本工程系统最优的通信和电力方案。针对上述案例，由于通信采用GSmR基站且全线隧道照明负荷较多，全线至少设置一路10kV贯通线。
(2)区间通信设备的供电标准和供电方案的分析由于专用线长度较短，区间通信设备(或个别信号设备)不宜严格按照《铁路电力设计规范》按进行负荷分类，应按照国标、通信设备自身后备电源情况及设备运营要求进行综合确定。此外，通常通信设备(含光纤直放站)设置两路外部电源时，配置3～4h后备电源;一路外部电源时，配置8h后备电源。按照前文分析，区间通信专业属于二级负荷。对于a1～a2站区间通信设备的供电，由于本线为铁路专用线，业主和委托管理的铁路局考虑后期减少维护管理工作，有两个供电标准:设置双路外部电源或设置一路外部电源。针对不同设计标准的供电方案为:方案一(全线设置一路10kV贯通线，并自a2站配电所单独馈出一路10kV线路，再为通信设备提供第二路电源)和方案二(全线设置一路10kV贯通线)。此外，通信专业根据外部情况设置不同容量的后备电源。根据《供配电系统设计规范》(GB50052—2009)中3.0.2条规定“一级负荷应由双重电源供电，当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏”，因此，对于通信设备(基站和光纤直放站)采用一路外电、另设置后备电源时，已属于双重电源，不仅符合国标对于Ⅱ级负荷的供电标准，还满足了i级负荷的供电标准，为此，需根据外部电源可靠性(是否为双电源)、贯通线线路标准(全电缆线路或承受外部灾害能力较高、混架线路承受外部灾害能力较小)、蓄电池继续供电时间、区间设置第二路电源的工程投资综合考虑区间供电设计标准。如，上述工程a1至a2站间采用自动闭塞方式、运输较为繁忙、增加第二路外电源投资不大，故可采用方案一的设计标准。a2至a3站间区间通信设备则采用方案二的供电标准。因此，在设计文件中应将上述因素叙述清楚，提出推荐意见，交由业主和运营代管单位最终确定。此外，对于用电设备的负荷等级的划分是对设备最低供电标准，同时也代表供电部门最低的电源服务标准。工程实施的供电标准应不低于负荷等级对应的供电标准。因此，在确定供电方案时，应先确定适宜的负荷等级，再通过技术经济综合比较，确定适宜的供电标准和方案。
(3)配电所设置方案的比选针对上述案例，由于区间设置贯通线，因此，配电所的具体设置位置还需进行详细分析。由于a2、a3站均需接引两路10kV电源，a1站具有接引电源条件，但无通信信号外的用电设备。为此，配电所［8］设置方案有:方案一(a2、a3站设置配电所)，方案二(a1、a3站设置配电所)。方案一不在a1站设置配电所，a1～a2站间贯通线自a2～a3站间贯通线间t接，本方案可以简化专用线在a1站的用电管理，同时预留a2站向北设置贯通线条件，此外a3站调压器设备可在远期移至a4站;不会造成调压器的重复建设;方案二在近期的供电方案显得更合理，但由于a1站其他专业无用电设备，增加了专用线的用电维护工作量，同时未预留a2站向北设置贯通线条件。因此，对于铁路专用线，应考虑运营维护的便利，在本工程中配电所设置方案推荐方案一。
3专用线站
(1)信号设备的供电专用线站的信号设备主要由调度集中设备、闭塞设备、车站联锁设备(6502或微机联锁)和监测系统组成。在信号设备供电中，最重要的是信号联锁设备［9］。对于信号车站联锁设备，一般采用6502或微机联锁设备。虽然微机联锁主机设备自身配置小容量UpS，一旦断电，其对应的轨道电路与6502设备一样均需进行电源恢复后的信号复位工作。经过上述分析，信号设备供电应尽量接引两路电源，并需满足两路电源0.15S的切换时间要求。当专用线设计标准较高时，信号电源屏也可配置30min的UpS。综上所述，对于二级负荷的信号设备供电，其供电方式根据装车站外部电源情况、信号电源屏是否配置UpS、工程投资综合确定，有条件时接引两路高压电源。对于只能接引一路高压电源时，可接引两路低压电源，以部分提高信号供电可靠性。(2)其他设备的供电专用线中其他设备供电方案相对简单，除考虑常规供电原则外，还需注意专线10/0.4kV变电所所址与业主在专用线附近设置的其他变电所的统筹考虑设置，以保证供电系统的最优。变电所、电缆等电力设施标准选用还需考虑专用线运输货物对电力设施的影响，如:运煤专用线对电力设施污秽的影响;沿海专用线对电力设施腐蚀的影响等。
4专用线站电源工程的系统设计由于专用线的产权属于业主，专用线设计单位与业主在专用线附近的其他工程(如运煤专用线的储运煤系统)通常不是一家设计单位，因此其电源工程应建议业主统筹考虑，避免重复投资。如上述案例:铁路专用线a2、a3为煤炭集运站［10］，装车能力为5000t/h，储煤场为全封闭储煤场，煤为自卸(侧卸)汽车来煤，储煤场中储煤和回煤全部采用带式输送机运输。当其规模很大时，其储运装系统总安装设备总容量约为14300kw，计算负荷8200kw;当其规模较小时，其储运装系统计算负荷亦约为2200kw。为此，外部电源工程均为新建双电源35/10kV变电所。由于专用线用电计算负荷约100～500kw。因此，铁路专用线电源工程的方案应纳入集运站储运装系统电源工程统筹考虑。
电源电路设计方案篇2
关键词：轨道交通;在线式UpS;离线式UpS;改造
中图分类号：U213.2文献标识码：a文章编号：
UpS系统改造方案主要可分两个方向，
设计方向一、对现有在线式UpS进行升级，整体更换老化的UpS，改造后的UpS系统仍未在线式。
设计方向二、考虑引入StS负载自动切换系统将现有的UpS改造为离线式，平时以弱电配电柜直接从机电专业，当机电专业供电系统故障时StS切换到UpS系统供电，保证为弱电系统提供稳定的电源。
目前轨道交通行业主要采取在线式UpS，本文旨在讨论将既有在线式UpS改造为离线式UpS的可行性。在现有的UpS配置进行改造的同时，不进行较大规模的设备迁移和调整。方案可以一站一系统为试点，实施后需进行三个月以上试用测试，具备稳定、可靠性能方可进行推广应用。
StS静态转换开关（StatictransferSwitch）为电源二选一自动切换系统，正常工作状态下，在主电源处于正常的电压范围内，负载一直连接于主电源。在主电源发生故障时，负载自动切换到备用电源，主电源恢复正常后，负载又自动切换到主电源。StS采用先断后通（Breakbeforemake）的切换方式，可以实现不同输入电源之间的不间断切换，为单电源负载提供双母线供电，其整个切换时间小于8ms。它的切换方式是先断后合，因此两电源在切换时的相位差甚至可以大于180°。StS的切换时间比atS要快上一千多倍，而且没有声音、没有火花，对一般电子设备来说，这种两个电源之间的切换间隔几乎是没有感觉的。
既有线离线式UpS改造方案考虑使用StS负载自动切换系统实现现有UpS的离线式改造，如下两种设计方案。
一、设计方案一
在既有单UpS供电系统上，增设两台StS静态转换开关，前段StS实现两路市电输入的二选一自动切换，并设置输入断路器及C级防雷（或浪涌保护器）。末端StS实现UpS与市电输入的二选一自动切换,并设置输入断路器，主用市电输入供电，UpS备用。末端StS若为三相电源输入，则需加设三相隔离变压器实现中性线（零线）的自动切换。同时，增设一市电至供电系统的输出（即负载的输入）维修旁路，采用自锁两输入选择开关，避免误操作造成市电短路。设计方案如图一：
（一）设计方案一的优点
1、负载一般情况下直接由市电供电，UpS逆变器不工作，因此根据不同性能UpS可节能约10%―20%。
2、末端StS监测到市电较大波动或断开时，可及时切换至UpS供电，保证设备系统用电。
3、对既有供电系统线路、设备改动较小，新增设备少。
（二）设计方案一的缺点
1、在供电线路故障或变电设备检修时可能出现双电源箱频繁切换的情况，对计算机类设备影响较大。
2、UpS提高电源质量的作用得不到使用，将会使计算机类设备的故障率升高，带来更多不确定因素。
3、UpS后备使用，长时间处于空载状态将大大降低UpS性能，缩短蓄电池的使用寿命。
二、设计方案二：
针对设计方案一未使用UpS提高电源质量的功能，UpS长时间处于空载状态将大大降低UpS性能，缩短蓄电池的使用寿命的问题，在设计方案一的基础上提出了第二套改进方案。方案在供电系统末端设置两台StS，将负载划分成两组各自接末端StS的输出，UpS输出与市电输入同时分接两台末端StS，一台StS为主用市电输入，另一台StS为主用UpS输入，互为后备，可分别为两组负载供电亦可单独为两组负载供电。负载可根据对输入电源稳定性的需求划分在同一负载组，正常情况下由主用UpS的StS供电。增设两路市电至供电系统两组输出（即两组负载的输入）维修旁路，采用自锁两输入选择开关，避免误操作造成市电短路。设计方案如图二：
（一）设计方案二的优点
1、UpS提高电源质量的功能得到充分发挥，保证设备供电的品质。
2、末端StS监测到市电较大波动或断开时，可及时切换至UpS供电，保证设备系统用电。
3、UpS一直处于负载状态，蓄电池可不定期充电、放电。
（二）设计方案二的缺点
1、与设计方案一比较，对既有供电系统线路、设备改动较大，新增设备多，改造成本较高。
2、在供电线路故障或变电设备检修时可能出现双电源箱频繁切换的情况，对计算机类设备影响较大。
三、将现有在线式UpS改为离线式的风险
（一）使用离线模式UpS必须增加StS静态切换开关，在改造过程中必须断开UpS负载的供电，临近使用年限的设备断电后重新上电，存在设备无法正常启动的风险，特别是一期工程设备性能下降，风险更大。
（二）仅靠上述两种方案改造供电系统并不可能100%地确保在它的输出端、再也不会出现”停电”事故。相关的统计资料证明：由于供电系统设备的选配不当或输入配电系统/输出配电系统的设计不当而造成从几十毫秒到几秒的“短暂停电”或超过几分钟的“长时间停电”的事故仍然有发生。
（三）目前质量好并适用目前地铁用电设备的成熟StS负载自动切换系统及其配套设备价格较贵，将现有在线式UpS改为离线式的成本可能较高。
图1
图2
通过以上分析可以看出方案一未使用UpS全部功能，但成本较低，而方案二可以充分使用UpS整流逆变功能保护下级负载，但成本较高，两种方案的优劣主要取决于下级负载对电源质量的要求。鉴于目前主流UpS均为在线式，若将现有在线式UpS改造为离线式，整个UpS系统的成本将比新建更高。所以采用哪种方案设置UpS应在初步设计阶段确定，建成后再改造将造成很大浪费。
总结：UpS通过整流逆变功能能够保护下级电子设备，对电源质量要求较高的电子设备宜采用在线式UpS或者按本文方案二设置UpS，而对电源质量要求较低的用电器可采用离线式UpS作为后备电源。
参考文献：
《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（GB/t17626.4-1998）
《浪涌(冲击)抗扰度试验》（GB/t17626.5-2008）
电源电路设计方案篇3
【关键词】电子电路；设计；调试方法
电子电路设计制作、调试是理论与实践相结合的重要阶段。一个性能较好的电子装置，即使按照理论设计的电路参数进行安装，往往也难于达到预期的性能指标。这是因为人们在设计时，不可能周全地考虑各种复杂的客观因素（如元件值的误差、器件参数的分散性、分布参数的影响等），必须通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不足，然后采取相应措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。
1.常用电子电路的设计方法
在日常生活、生产现场中，往往为了解决某些实际问题，需要采用一些电子电路来实现某些功能、要求。如果有现成的装置，而且性能价格比能令人满意，当然最好采用现成的装置。然而，在大多数情况下，难于找到合适的装置，那就必须设计、制作一些电子电路以满足日常生活、生产现场的需要。通常，我们把这种行为称之为“工程设计”。他是科学知识与实践经验的结合应用，最终构成一个有效、可行、适用的系统，属于应用研究的范畴。在处理问题的方法上不同于科学研究，科学研究方法是通过观察自然现象，经过分析思考，提出解释自然现象的假说，通过实验验证假说是否符合客观想像；工程设计则是从人类社会的某项需求出发，提出解决问题的方案，经过对各种方案的比较，选出最佳方案，进行必要的实验，实施方案，解决问题。需求电子电路种类繁多，千差万别，其设计方法、设计步骤也因情况不同而异，这就要求设计者应根据具体情况灵活运用自己掌握的知识、信息、资料，进行设计、制作。任何一个稍微复杂的电子电路系统往往是由不同功能的模块组成，在设计过程如何巧妙地组合这些功能模块，使设计的系统既能满足设计指标要求又最简单，是设计过程中应坚持的原则之一。要做到这一点，就必须灵活运用所掌握的各方面的理论知识，多多实践和运用自己积累的经验；设计原则之二是，尽量采用元器件生产厂商提供的典型应用电路；多运用网络、图书资料查阅典型运用电路；设计原则之三是，要为后续调试、生产等提供方便；设计原则之四是，设计产品要稳定、可靠，经得起产品长期运行不出故障。这里，对常用电子电路的设计、制作的一般方法作具体说明。
1.1明确系统设计任务的要求
设计者要了解所设计系统的性能、指标、内容、要求。对一些具体参数要求尽可能直接准确。如果一些参数不能确定下来，在选择设计方案时要考虑一定的裕量。设计者要在进行调查研究、具体分析的基础上，明确系统应完成的任务。
1.2总体方案的选择
设计的第一步，就是根据系统的任务、要求和条件，以及设计者掌握的知识、信息、资料，提出不同的总体方案。这些方案应尽可能合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。然后对每一种方案的可行性和优缺点进行分析，加以比较，逐步筛选，择优录用几个自己认为可行的方案，再进行调查研究，征求有关方面的意见。最后，确定一种方案。在提方案时，常用框图表示各种方案的工作原理，框图不必很详细，有把握的电路部分可以画出来，工作原理框图应能反映出系统应完成的任务，各组成都分的功能及其相互关系。
1.3单元电路的设计、参数计算和器件选择
在确定了总体方案后，便可根据系统的性能指标，画出详细框图，设计单元电路。所谓单元电路，就是用“化整为零”的方法，将系统总框图分解成多个小系统。
1.3.1单元电路的设计。设计单元电路的第一步，是根据设计的总要求和已选定的总体方案框图，明确各单元电路应完成的任务、功能以及与其他单元之间的关系。必要时，应拟出主要单元电路的性能指标。具体设计单元电路时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以进行创新或改进。但无论是模仿成熟的电路，还是自己另外设计一套独特的电路，都必须保证性能要求。设计单元电路时，最好多查阅各种资料，丰富自己的知识，开阔眼界，寻找电路简单、成本低廉的电路，以起到事半功倍的作用。
1.3.2参数计算。电子电路的设计常常需要计算某些参数。计算参数的具体方法是在弄清电路的工作原理、性能指标的基础上，利用一些计算公式，计算电路所需的某些参数。例如，要设计一个放大器，就需计算出电压放大倍数，所需电阻元件的阻值等。进行参数计算时，在理论上满足要求的参数不是唯一的，而是一组，这就给设计者提供了足够的选择余地。设计者可以根据成本、体积、货源情况自行选择。
1.4实验
设计解决一个具体问题的电路，需要考虑的问题很多，如果设计者考虑得不周全，想不到的问题就会常常出现，加上元器件的品种繁多、性能各异、参数的分散性较大，要想对一个复杂的电子电路，单凭看资料，纸上谈兵，设计出一个原理正确、性能指标完善的电路是不可能的。设计者需要通过实验发现问题，深入思考，分析原因，改进电路设计，使性能指标达到要求。特别是电路的关键部分和设计中采用的新电路、新器件部分，只有当实验成功后才能确定下来，成为定型电路。
2.电子电路的一般调试方法
电子电路的调试是以达到电路设计指标为目的，是一个经过“测试一判断一调整一再测试”的过程。通过这一过程，我们可以发现和纠正设计方案的不足、安装的不合理，通过采取一定的改进措施，使电路达到设计技术指标。电子电路的调试是设计、维修的一个重要环节，它是理论与实际的有机结合。它要求调试者既要十分清楚电路的工作原理，又要有一定的科学实验方法。调试电于电路的一般步骤如下：
（1）认真检查。检查电路中元件是否接错，对地是否短路，二极管、三极管管脚接得正确与否，电解电容的极性是否对，集成电路安装、焊接是否正确，电源的正、负、地线有无问题，焊接牢固与否；（2）通电检查。在电源电压未加入前，先检查电压大小正确与否，极性对不对。通电后，先不要急于测量，首先观察有无冒烟、各元件发烫、异常气味等异常现象。如果有，应排除故障后再进行下一步；（3）分块调试。把整个系统按功能分成不同的部分，把每一部分看作一个模块进行调试。调试时，先进行静态调试，对于模拟电路，通过静态工作点的测试，判断电路能否正常工作。尤其是对于运算放大器，检查正、负电源正常与否？输出电压是否接近正负电源电压？（如果是这样，可能是电源有问题，也可能器件有问题）调零电路起不起作用，有无自激震荡，对于数字电路，要测试各输入输次端的电压，判断其逻辑关，一直把静态调试正常后才能进入动态调试。对于动态调试，可以按照信号的流向进行。把前面调试过部分的输出作为后面的输入。输入级可根据实际情况加入模拟信号进行调试；（4）联机调试。分块调试好后，再把全部电路连通进行联机调试。联机调试主要是观察动态结果，同时将调试结果与设计指标逐一进行比较，找出问题，改进电路，直至完全符合设计指标。
参考文献
电源电路设计方案篇4
关键词：高考；电学；实验设计；教学策略
中图分类号：G633.7文献标识码：a文章编号：1003-61
48(2007)7(S)-0056-3
纵观近几年的高考试题可知，电学设计性实验是最为常见的题型。其特点：均为课本实验的拓展与变式，均需要对电路的基本原理和规律进行思考与设计，弱化了直接用公式或模型，强化实验设计中的原理意识。如何让学生能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，提高学生掌握知识的水平和实验设计能力，是复习教学中有待解决的重要问题。本文以测定电源电动势和内阻为例，谈谈传统高三实验复习的一些误区及突破电学实验设计难点的教学策略。
1对实验复习教学误区的审视
从目前的情况来讲，对高考命题方向、内容的把握其实并不难，难在如何高效地解决教学中的实际问题，如何切实提高学生的掌握水平和解决问题能力。对此，首先要反思实验复习中一些实际做法。在新课程背景下，目前还有不少教师对实验复习保持着陈旧的做法，存在不少误区，具体表现如下：
1.1教学过于简单化倾向
实验复习往往为了省时间赶进度，热衷于多练题，简单采取逐个复习课本实验，教师讲清实验原理、器械选择、操作步骤、注意事项等，学生进行记忆、理解，接着做习题的方式。缺乏整合、联系、体验，导致学生的理解简单片面，只见树木、不见森林，妨碍了在具体问题中的广泛而灵活的迁移。
1.2照本宣科，造成学生思维定势
把课本知识当成定论，把课本提供的方案当成唯一正确的方案。如用伏特表、安培表测定电源电动势和内阻实验中，对课本实验方案没作解释、质疑，只让学生被动接受。使学生知其然而不知其所以然，停留于教条式掌握、简单套用。
1.3重结论，轻设计过程、轻体验
传统教学认为熟能生巧，从而进行反复训练。在实验练习分析中往往想当然地认为，只要告诉学生答案就能一点即破，以自己的思维代替学生的思维，忽视让学生经历实验设计的判断、评价过程。
2突破电学实验设计的策略
新课程重视过程与方法，在过程中感悟，从而构建对事物的个人看法，鼓励学生独立思考，培养创新精神和实践能力。这些也应该是我们实验复习教学的基本理念、基本办法。复习中应引导学生自主建构知识，积极参与实验电路设计、系统误差分析，在具体实验设计中揭示思维过程，提高实验设计的探究能力。
2.1引导学生自主建构知识，促进原理、方法迁移
电学实验设计过程是综合运用电路知识的过程，教学应重视对知识系统的构建，充分注意知识的完整性、系统性和综合性。在实验复习中，应让学生独立地对课本电学实验所涉及到的概念、原理进行初步归纳总结，比较不同实验之间在知识、方法上的联系、区别，做到整体把握。在此基础上，探究具体实验中可用的原理、方法，促进原理、方法迁移。如测定电源电动势和内阻实验，基本原理为闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路等，是这些知识的综合应用。
2.2引导学生积极参与实验设计，培养学生实验设计探究能力
诱导学生运用学过的物理知识，变换思维角度，进行多途径、多方向、多侧面思考，从而设计出尽可能多、尽可能新的实验方案，这是提升学生实验规划、设计能力的一条重要途径。如要求学生利用常用的仪器与仪表设计几种“测定电源电动势及内阻”的实验方案，说明实验原理和方法，并画出电路图。学生在经过思考、讨论之后，能设计出如下几种实验方案：
方案一如图1所示，当R变化时，由电压表和电流表可读出电压和电流的数值。由闭合电路欧姆定律列出方程组：
方案二如图2所示，其原理和结论同方案一。
方案三如图3所示，电路中R1、R2的阻值给定。实验时分分别测量电键S连接R1和R2时的电流i1和i2则有：
解以上方程得：
方案四如图4，电路中R1、R2的阻值给定。实验时分别测量电键S连接R1和R2时的电流V1和V2则有：
2.3重视系统误差分析，拓宽实验设计思路，培养创新能力
实际测量中由于电表本身内阻影响，不同测量方案带来误差原因、效果不同。学习中如缺乏对实验的系统误差分析，会导致对实验方案优劣不能判断，只能束缚于课本知识，造成思维定势。
在上述方案一中，由于电压表的实际分流作用，引起实验误差。以i真=i+URV，代换闭合电路欧姆定律中的i，解得：
在方案二中，由于电流表的分压作用，引起误差。以U真=U+iRa代换闭合电路欧姆定律中的U，解得：
由上述误差分析可知,为了减小误差,如满足RVr,采用方案一；如满足rRa，则采用方案二较为合理。一般情况由于电源的内阻满足RVr，而Ra≈r，应采用方案一（这就是课本中所采用的原因）。但笔者认为，如果安培表的内阻已知，则采用方案二更为合理。方案三误差分析同方案二，方案四误差分析同方案一。通过误差分析让学生拓展思路，激发学生的学习兴趣，发展学生的创新能力，改变过去按教科书上电路“依葫芦画瓢”的情况。
2.4重视应用中评价、判断，揭示设计的思维过程，提高实践能力
在学生掌握基本概念、原理，形成基本技能基础上，引导学生在各种变化的情景中应用知识，解决问题。组织学生展开充分讨论，透视学生的理解，洞察学生的思考方式，揭示实验设计的思维过程，形成深层次理解。
例测量电源的电动势e及内阻r（e约为4.5V，r约为1.5Ω）。器材：量程3V的理想电压表V，量程0.8a的电流表a（具有一定内阻）。固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R，电键K，导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中，当电流表读数为i1时，电压表读数为U1；当电流表读数为i2时，电压表读数为U2。则可以求出e=______，r=______。（用i1、i2、U1、U2及R表示）
解本题时首先想到的是上述设计方案一（同课本），但电压表的量程只有3V，而电源电动势约为4.5V，故不能直接用电压表测量电源的路端电压，在此处学生碰到困难。这时，教师不能直接提供答案，而应该引导学生打破思维定势，从多角度出发，设计出各种可能的方案。学生常见方案如图5-图8所示。接着让学生从精确性、安全性、可操作性进行判断、评价，充分暴露、展现学生的思维过程，最后在集体讨论下确定最佳方案。答案如下：
①实验电路原理图8所示。
②根据U1=e-i1（r+R）,
总之，电学设计性实验已成为高考实验考核的主要内容之一，高三物理实验复习教学，应在新课程理念指导下，重视学生学习中的思维过程，提高学生的科学素养，才能做到事半功倍。
参考文献：
［1］张健伟.孙燕青.建构性学习.上海教育出版社.2005.6
［2］陈才兴.对2005年高考实验题的分析和思考.中学物理教学参考.2005.8
电源电路设计方案篇5
关键词：10kV变电站；电气主接线；设计；实现
10kV变电站在电力工程中较为常见，做好其电气主接线，对变电站供电可靠性有着极大影响，因此，研究10kV变电站电气主接线设计、实现方法，有着一定现实意义。
110kV变电站电气主接线设计
1.1设计原则
在电气主接线设计中，其需要遵循的原则包括：①可靠性原则：确保主接线工作的可靠，从而保证变电站供电的正常，也是变电站、电力系统安全的根本要求；②灵活性原则：是指可以灵活的调整运行方式、调度方便，且易于检修，留足未来扩建的空间；③经济性原则：是指在做到主接线设计可靠、灵活的前提下，尽量减少主接线建设成本，提高主接线的经济效益。
1.2设计依据
在10kV变电站电气主接线设计时，是不能无任何根据随意设计的，一般来说，设计的依据主要包括：①变电站的重要性、承担的功能等；②变电站的规模大小、分期建设情况等；③变电站的负荷情况。一般来说，在电气主接线设计中，需要对一、二级负荷设计两个相互独立的电源，作为主用和备用，且备用电源能够满足一、二级负荷正常运行的需求；三级负荷则只需要设计一个电源，这是由于一、二级负荷是相对较小的，在主用电源失效后可以换为备用电源继续供电，三级负荷较大，相对较为危险，在出现失效情况时，需要立刻对检查电源的安全性，以免形成重大安全事故。
1.3设计内容
在10kV变电站电气主接线设计中，其设计的内容主要包括以下四个方面，分别是：
一是主接线方式的选择。对于10kV变电站而言，电气主接线设计需要考虑的因素包括变电站实际情况、容量等，禁止采取统一的模式，常用的主接线方法有双母接线、单母分段接线两种，各有其优劣。从可靠性方面来看，双母接线采用的两组母线之间可以相互为补充，通过操作隔离开关来将发生故障的母线断开，换用另一母线，实现迅速恢复供电；从灵活性方面看，双母线可以将电源、回路负荷分配到任意母线，但单母分段接线更适合各种不同运行方式，灵活性更好；从经济性方面来看，单母分段接线在设备、投入方面都少于双母线，经济性更佳。
二是变压器的选择。对于10kV变电站，在变压器选择中，需要先确定相数，通常为两相；然后是绕组数和接线类别，多选择双绕组、Yn型绕组接线；最后是冷却、调压方式，需要根据实际情况来选择；对于一些特殊情况，变电站变压器数量应最少设置2台，来为变电站安全、稳定提供保障。具体情况包括：①变电站供电中一级负荷数量较多或者为保证二级负荷安全；②负荷会随季节变化出现较大幅度变化的地区；③电源系统不接地、动力电与照明变压器共用以及电气装置外露等情况。
三是断路器的选择。断路器是变电站安全的一个重要保障设备，在设计时，应当考虑的内容有：①在合闸时，断路器要保证负荷电流、短路电流能够长期通过，且热稳定性、动稳定性等性能要良好，所以，必须确保断路器质量优良；②在出现跳闸情况时，断路器应具备良好绝缘性能，起到应有的阻断功能，保护变电站安全；③断路器应当具有良好断路能力，且分闸时间要适宜；④断路器本身结构应尽量简单、使用寿命要尽量延长，体积应尽量小，以便于安装与维护。
四是其它电气设备的选择。在10kV变电站电气主接线设计中，除了要选择上述设备外，还有其他一些电气设备，需要考虑的因素有：①其它设备要满足变电站正常运行的基本需求，有长远发展的空间，其维护成本要尽量低；②其它设备要适用于变电站所处的实际环境，减少环境因素对变电站运行产生的不良影响；③其它电气设备应尽量选择高技术含量的，确保设备的可靠，更好地满足变电站需求。
210kV变电站电气主接线实现
以某10kV变电站为例，其母线侧馈线数量有30多条，为确保变电站供电的可靠，在电气主线设计中，其实现方案有：
2.1双母线接线设计方案
该变电站电气主线双母线接线设计方案如图1，对于某一供电线路，用两条母线、隔离开关与变电站相接，在供电时，合上一条母线的隔离开关，完成整个线路的供电；当这一母线出现故障或需要检修时，启用另一条母线来继续供电，其优点体现为供电更为可靠、检修较为方便、可以灵活调度且适合扩建等。
但是，该种接线方案也存在一定不足，主要有需要较多的设备，比如隔离开关，隔离器作为操作开关容易出现误动作情况，自动化难以实现，其运行经济性相对较差。特别是在出现母线系统故障情况时，需要在短时间内将大量的电源、线路切除，是无法满足大部分负荷要求的。
2.2单母线分段接线设计方案
对于10kV变电站承担的两个或多个重要负载，采取双回路供电的方式，将重要负载分别接在10kV母线的不同段上，可以避免彼此的相互干扰，即使某一荷载的母线出现故障或者需要检修，也只会对此负载产生影响，其它母线段依然可以继续供电，确保变电站供电的可靠。
在此种接线方案中，其设计方案如图2所示，母线分段是通过利用断路器来实现的，从不同母线段引出双回路供电来一一对应重要负荷，在出现故障时，利用断路器来切除故障路段，其它正常的母线段供电不会出现中断，对重要负荷的安全、稳定有着重要作用。
从图2中可知，对于单母线分段接线方案来说，当有某段母线出现短路故障时，分段断路器、故障段电源回路断路器会自动断开，将故障段从整个供电系统中切除，非故障段母线运行不会受到影响，从而有效缩小故障范围，对于控制短路电流的负面影响有着重要作用。
比较上述两种接线方案，对于变电站承担的重要负荷，其主母线接线在保证足够可靠、灵活的基础上，单母线分段接线在经济性上是优于双母线接线方案的，所以，适用于本变电站。
3结语
综上所述，在变电站电气设计中，电气主接线是一个十分重要的内容，对整个变电站供电系统的可靠性、稳定性等起着至关重要的作用，因此做好变电站电气主接线设计，是有着重要现实意义的。在变电站电气主接线设计中，需要优先考虑供电的可靠性、电能质量以及经济性等诸多因素，以此为基础，选择合适的变压器、断路器以及其它各种设备，然后再结合变电站长远发展的需求，选择合适的主接线设计方案，在确保适应变电站运行实际的基础上，最大程度的提高供电的稳定性，同时，还要能够满足未来发展、扩建的需求，有效提高变电站设计的综合效益，更好地满足人们对用电安全的要求，提升电力企业综合效益。
电源电路设计方案篇6
【关键词】数控;直流稳压电源;proteus;设计与仿真;教学案例
1引言
proteus软件是英国LabCenterelectronics公司开发的eDa工具软件，由iSiS和aReS两个部分构成，其中proteusiSiS软件包含了革命性的VSm（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模拟数字混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有的周围电子器件一起仿真[1-2]。在电子类专业核心课程的教学中，除了引导学生掌握好基础理论知识外，教师更需要加强对学生实践动手能力的培养，才能促进学生电路设计能力以及实践创新能力提高，也才能满足社会对所培养人才的专业能力需求。而将proteus仿真软件技术应用于电子类专业核心课程的教学活动中，如模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术以及嵌入式系统等课程的教学，不仅能够促进教师形象生动地完成教学任务，还可以提高学生的实践动手能力，如开展创新性设计实验、毕业设计、电子设计竞赛[2]。采用proteus进行虚拟仿真设计实验可以根据需要随时对原理电路图进行修改，并立即获得仿真结果。一边设计一边实验，调试时随时可以修改电路，要比用万能板焊接元件搭建硬件平台更为方便，避免了传统设计中元器件的浪费，节约了时间和经费，提高了设计的效率和质量[3]。本文探讨的数控直流稳压电源的设计和仿真，涉及电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、eDa技术等多方面知识，是电子电路设计与仿真教学的典型案例。
2电路的硬件设计
2.1设计方案分析
数控直流稳压电源设计是一个具有综合性的设计项目，要求具有一定的电压输出范围，输出电压能步进可调，能实时数字显示输出电压。
根据任务要求，首先该电路主体是一个电源，属于模拟电路设计，其次需要实时显示输出电压，需要译码显示电路，属于数字电路知识，还有数字到模拟的转换，需要数模转换电路，整个转换过程需要相应的时序控制，需要微控制器有序控制电压的转换、输出、显示。因此设计方案很多，本文给出一种简单实用的方案，在此方案中主要由以下几个部分组成（如图1）：
控制器部分：为了能有序控制电源的步进输出及显示，本设计选用学生熟悉又比较常用的8051系列单片机at89C52。单片机的作用除了有效控制电压的数控输出及显示外，还可进行功能扩展。
电压输出部分：本设计对电源的输出电压电流没有太高的要求，当前已有集成三端稳压器一般能满足要求，而且这类芯片内部都有过流和过热的保护电路。例如型号为Lm317集成三端稳压器，其额定电流可达1.5a，输出电压的调节范围为1.2～37V，内部有过热和过流保护电路，价格也不贵，所以采用这种芯片为主体来组成所要求的系统是比较合理的。
电压调节部分：为了能实现电源输出步进变化，结合集成三端稳压器的特点，选择模拟开关和电阻网网络构成D/a转换电路，将单片机与三端稳压器联接，实现数字信号到模拟信号的转换。控制单片机输出的数字信号即可改变三端稳压器输出电压，实现电压的数控调节。
电压显示部分：该部分选用常用的数字电路中的译码显示电路，为了节约单片机的io端口，显示方式采用动态显示。
图1整体电路设计方案原理图
2.2各单元电路硬件设计
根据上面的设计思路，为了能快速方便的实现该设计方案，采用常用的一种仿真设计软件proteus完成该电路的设计与仿真。proteus软件包含了丰富的元器件库，能够很方便地调用设计方案中需要的各种元器件连接成电路，并进行仿真测试。
2.2.1单片机控制电路
单片机是数控电源的核心，它通过软件的运行来控制整个电路的工作，从而完成设定的功能。本设计中控制电路选用at89C52单片机，它是由美国atmeL公司生产的低电压、高性能8位CmoS单片机，片内含8K字节的FLaSH或peRom和256字节的Ram，器件采用atmeL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准mCS-51指令系统及8052产品引脚兼容[4]。at89C52接收来自按键的信息，并对按键输入的信息进行处理，从而控制输出电压的变化，并将变化的结果输出到显示电路上。
2.2.2电压输出电路
该电路主要由集成三端稳压器Lm317作为核心器件稳定输出电压，该芯片内部有过流和过热保护电路，电容C1、C3滤除交流杂波，二极管D1为负载电容的存储电荷提供一条放电通路[4]。Lm317的稳压输出电路如下图2所示。
图2Lm317稳压输出电路
图2中输出电压满足下列关系，
由于调整端的电流iaDJ小于100ua，大多数情况应用时可以忽略，因此输出电压近似为，通过调节可调电阻R2可以很方便地改变输出电压。
2.2.3电压调节电路
从上面的Lm317输出电压公式得知只要改变可调电阻R2的大小可以很方便地改变输出电压的大小，如果把R2设计成一个线性电阻网络，通过模拟开关进行切换，就可以实现数控输出电压的要求[5]。线性电阻调节网络如图3所示，电路中选用8个电阻值依次倍增的精密电阻，模拟开关选择常见的继电器，通过按键输入控制单片机p1口输出的数字量控制继电器的闭合与断开，实现一种类似于数字量到模拟量的转换网络，来改变接入Lm317调整端电阻的大小，从而改变输出电压大小。
图3线性电阻调节网络
2.2.4电压显示电路
译码显示电路选用4位数码管的动态显示方式（如图4所示）。将单片机的p2.0和p2.1口控制数码管的段选和位选的选通，p0口实现对数码管段选和位选的数据传送。p0口既要输出位选数据还要输出段选数据，因此采用分时传送方式，分别用两个锁存器74HC573保存对应的位选数据和段选数据;两个锁存器的工作分别通过单片机的p2.0和p2.1口来控制。
图4译码显示电路
2.2.5声光指示电路
为了能指示输出电压的最大值、最小值，分别添加红、绿LeD指示灯;为了能指示按键的增减，添加蜂鸣器，按键每按下一次，就发出报警声一次。
3电路的软件设计
直流稳压电源系统是以单片机为核心控制电压的调节与显示，因此需要编写相应软件程序控制单片机有序工作。
根据以上电源系统的硬件特点和实现功能，软件程序的结构可分为主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系统初始化、数码管显示、按键是否按下，并跳转到相应功能的子程序中去。主程序流程图如图5所示。子程序包括：系统初始化子程序、显示数据处理子程序、数码管显示子程序、按键中断子程序等。
图5主程序流程图
4电路的整体设计与仿真分析
单片机系统的仿真是proteus软件的一大特色。首先在proteus中将上面硬件设计的各单元电路连接成一个完整的数控直流稳压电源仿真电路（如图6所示）;然后创建源代码程序文件，并编辑该电源系统的程序源代码;接着将源代码编译生成为目标代码，将目标代码添加到图6中的单片机元件的属性中，相当于在实际电路中对单片机下载目标程序;最后进行电路的调试仿真[7]。
图6整体设计仿真电路图
图6所示电路的仿真结果如下：当电路上电工作后，由于电阻网络中没有电阻接入Lm317的调整端，数码管上显示出电压为1.25V。当电压增加按键按下时，单片机的外部中断0产生中断，蜂鸣器报警，电压计数值增加1，接入的电阻网络中的电阻值增加一个单位，相应的输出电压增加0.1V;保存数码管结果的计数器值加1，p2.0端口选通译码显示电路的位选锁存器，送入相应的位选数据;p2.1端口选通译码显示电路的段选锁存器，送入段选数据;数码管上显示结果值增加0.1。当电压增大到15V时，红灯亮，显示电压值不变化，输出电压值也不再增加;当电压减小到1.25V时，绿灯亮，显示电压值不变，输出电压也不再减小。
在仿真电路中增加虚拟测试仪器，如图6中在稳压输出端Vout添加直流电压表或者电压探针，可以在仿真中实时观测输出电压的变化数据[3]。
电路仿真输出的理想结果是：电压输出大小从1.25V到15V变化，变化步进单位为0.1V;但实际上仿真结果是：数码管上显示结果与Lm317输出端接的电压探针测量的电压值有一点误差。仿真测试数据如表1所示。
表1仿真测试数据对比表
显示值测量值误差显示值测量值误差显示值测量值误差
1.351.356-0.0065.555.5270.02311.5511.4750.075
1.551.554-0.0045.955.9240.02611.9511.8710.079
1.951.951-0.0016.556.5200.03012.5512.4650.085
2.352.3490.0016.956.9160.03412.9512.8610.089
2.552.5480.0027.557.5110.03913.3513.2570.093
2.952.9460.0047.957.9080.04213.5513.4550.095
3.353.3430.0078.558.5030.04713.9513.8500.100
3.553.5410.0098.958.9000.05014.3514.2470.103
3.953.9390.0119.559.4940.05614.5514.4440.106
4.354.3350.0159.959.8910.05914.7514.6420.108
4.554.5350.01510.5510.4850.06514.8514.7410.109
4.954.9320.01810.9510.8810.06914.9514.8400.110
从仿真结果上看，随着电压的增加，数码管输出的理想结果与电压探针输出的结果误差将逐渐增加，最大相对误差为0.11V，即数码管上显示电压值为14.95V时，电压探针实时测量电压值为14.840V。仿真结果说明该电路在精度要求不是很高的场合足以适合应用。
分析误差的原因：（1）仿真软件中的电路元件毕竟是模拟元件，不是真实电路，即使真实电路也会有一定的误差;（2）显示结果是直接将控制继电器的数字信号通过单片机软件显示出来，而电压探针测量的是Lm317输出端的电压值，两种的显示位数、精度不同。当然实际输出端的结果还取决于连接的电阻网络中的电阻值的合理选取。通过仿真不但可以观察输出结果，还可以在仿真软件中很容易修改电路并分析结果。
5小结
本文利用proteus软件实现了一种数控稳压直流电源的设计与仿真，无论设计过程还是仿真测试结果都达到了满意的效果。该电路的设计与仿真作为电子类专业的综合课程设计典型教学案例，在教学过程中应用proteus仿真软件对电路的设计方案及结果进行实时的仿真测试与分析，一方面仿真设计操作简单，搭建电路、测试结果方便，修改设计快捷;另一方面在教学中增加了学生电路设计上的感性认识，便于对电路设计理论的理解，提高了学生的兴趣。总之，利用proteus仿真软件能较好地完成设计任务，将之应用到相关课程教学中是一种新的教
学方法，有助于教师的教学和学生的自主学习。
参考文献：
[1]王勇，曹磊.proteus虚拟电子实验室在教学中的应用研究[J].中国电力教育，2014（03）：124-125.
[2]侯向锋，周兆丰.proteus在模拟电子技术教学中的应用[J].湖北师范学院学报（自然科学版），2012（04）：114-118.
[3]周润景，张丽娜，丁莉.基于pRoteUS的电路及单片机设计与仿真（第二版）[m].北京航空航天大学出版社，2010.
[4]蔡顺燕.基于at89C52的数控直流稳压电源设计[J].成都师范学院学报，2014（03）：112-115.
[5]唐金元，王翠珍.0～24V可调直流稳压电源电路的设计方法[J].现代电子技术，2008（04）：12-14.
[6]周立功.单片机实验与实践[m].北京航空航天大学出版社，2006.
电源电路设计方案篇7
电力系统规划设计是对电力系统长期、中期的规划设计。在我国电力工程中电力系统规划设计具有较强的导向性。在进行电力工程规划设计的时候，涉及到系统规划设计的内容有：分析预测电力工程建设现场的电力负荷指数；处理周边地区电源规划情况；分析电力负荷数据，完善电源规划机构，平衡电力与电量；选择科学的电力工程接入方案；正确计算电力工程介入方案，确保方案的准确性；深入分析计算结果，综合考虑经济效益与方案技术的关系；主义考虑电力设计相关学科，借鉴电力学科资料。
（一）电力负荷预测与分析
电力负荷预测与分析是电力系统规划设计中重要的准备工作，对电力系统规划设计有巨大意义。电力负荷需要经过相关人员周密的计算分析，才可以给予电网规划设计获得具有参考价值的数据与信息。对中短期负荷的预测，应该分析我国经济发展情况，分析近几年来经济数据，知道我国经济大概发展情况，从而对电力最大负荷的层次进行分析。另外，规划设计人才可以参考已经完成的大规模电力系统情况，参考其电力负荷数据，对其进行分析，预测电力负荷，这种方式是我国电力负荷预测常采用的方法。预测电力负荷的方式比较多，比较常见的是预测方法、专家预测和模糊理论等。我国电力工程运用这些方法来预测分析电力负荷。分析负荷增长原因，从而可以分析出电力系统发展趋势，从而进行科学合理的电力系统设计。
（二）电源规划情况及出力
电源规划是对即将建设工程供电量分析，其周围的电网建设的规划研究，实现电力工程建设目标，是电力系统规划设计的重要组成部分。电力电源可以分为统一的调度电源和地方性电源两种，其中统一的调度电源是指电网调度统一的大型发电站；而地方电源是具有专用的发电设备的小型的地方性的水电站或发电站，每种电源发挥着作用是不同的，另外电源设备的投入使用可以看出电力系统规划的资金使用情况，对电源的出力情况进行分析可以有利于下一步工作的开展。
（三）电力电量平衡电力电量平衡
对电力系统的规划设计是具有制约作用的，根据电力负荷预测和电源出力分析，电力工程项目所在的供电区域、所在地区的电力与电量进行计算，平衡计算结果并对其进行分析，电力电量的平衡需要考虑分区间的电力电量的交换情况，这样就可以将电力工程的规模与布局确定下来。根据分析预测的电力系统各水平年的最大负荷，再根据各类电源的出力情况，可以计算出电力电量的盈亏，确定电力工程系统所需要的变电设备容量、所需要的发电量。确定的电力工程系统需要的容量应该是要加上系统需要的备用容量。
（四）接入系统方案接入系统方案
拟定的过程需要考虑电力工程的特点和电网的发展情况来确定，还需要考虑政府部门的相关意见及电网规划来进行方案的比较，使得拟定的方案时效性与实用性更强。接入系统方案要注意节远近结合，综合考虑节能降耗、节约用地，并运用电网新技术。同时需要提出电力工程项目各方案的规模与布局，终期近区电网结构、供电电压及运行方式等内容。
（五）电气计算电气计算
主要包括潮流计算、稳定计算、短路流计算和无功补偿计算。潮流计算是对电力网中电压分布和功率的计算。潮流计算可以计算中电网各网络原件电力损耗、电网各节点电压和电力潮流的分布情况，可以分析各接入系统方案的经济性、合理性和可靠性。稳定计算是对电力工程西戎的各故障情况进行模拟计算分析，确定电力工程系统稳定水平和稳定问题，稳定计算是以潮流计算为基础的，可以校验电力工程系统各个接入系统方案运营是否满足稳定性的要求。短路电流计算是验证故障短路在给定的网架中电气元件产生的不正常的电流值。短路电流计算可以校验电气设备，在发生故障的时候切断短路电流，减少短路带来的损失。无功补偿计算可以减少由于传输无功功率的各网络元件造成的电能损耗。
（六）方案比较分析比较方案
可以使得运算结果符合实际需要，确保电力系统更加可靠、安全，对方案进行横向纵向多层次的分析比较，可以形成最优化的方案，得到的方案设计是最符合实际需求的。
（七）系统专业提资
通过合理的系统设计、可靠的系统电气计算，选出综合条件最优的推荐接入系统方案中，确定电力工程项目的投产时间和建设规模，为电力工程规划设计提供准确的数据支撑和有效的设计依据。
二、电力系统规划设计工作的经验总结
随着我国社会经济的发展，电力系统进入快速发展时期，电力系统规划设计在电力工程设计中发挥着重要作用。如何更好的进行电力系统规划设计是电力工程规划设计中遇到的主要问题。本人认为在电力系统规划设计准备阶段应该了解大网区的基本情况和特点，收集附近地区电力系统情况，并将其录入数据库，作为电网现状的基础资料，了解附近区域电网发展变化情况，将其发展规划录入数据库中，为后续工作提供依据。在电力系统设计的时候应该时刻注意电力系统发展变化，收集更新数据资料库，掌握附近地区变电站、电厂和电力路线的数据资料和分布情况，收集当地负荷情况，计算各类系统电气，配合电力项目工程项目工作，不断更新完善基础数据。
三、总结
电源电路设计方案篇8
关键词播控系统；独立系统；信号检测；手动跳线
中图分类号G2文献标识码a文章编号1674-6708（2016）160-0054-01
随着广播技术的数字化、网络化和自动化，原有的技术形态发生了较大变化，数字设备、光纤和网线链路故障率大幅降低，使得播控系统设计和维护变得相对轻松。但是由于系统的复杂性，由设备或链路造成的事故以及故障发生后处理和应急手段与传统技术不同，故障处理和应急播出比原来更为复杂。广播电台播控系统要充分考虑技术形态的变化，依据原有应急体系，在供电系统、播控系统和传输系统中，以独立的双核心、双链路和镜像热备为原则，避免因单节点或单链路故障引起系统瘫痪，建立并逐步完善新的播控系统。
1供配电安全解决方案和故障处理方法
在供配电方案中，播出负荷供电采用两个独立UpS供电，UpS电池组后备时间应满足设计负荷工作30分钟以上，UpS与工艺电两路电源采用“双电源自动切换开关”，具备自动和手动互投功能。具体安全解决方案如下所述。
1）UpS电源和外电工艺电通过“双电源自动切换开关”具备自动和手动互投功能，正常运行时，开关连接到UpS供电，当UpS供电出现问题，自动切换到外来工艺电，保证供电正常；2）播控系统中主要设备如核心矩阵、音分和编/解码器都采用双电源设备，分别接入不同的UpS；3）对于只能选择单电源设备或内部是双电源（只有一个电源输入接口），通常接在主路UpS上，备路UpS预留电源插排，随时手动更换连接到备UpS上；4）配置在机柜上的两路UpS，每路电源接线板都要预留可连接所有设备的电源扩展插口，以备某一路电源长时间断电时手动连接到另一路。
以上设计方案基本解决了由外电供电故障或一路电源故障造成的设备断电。供配电的UpS和切换开关具有检测和报警功能。在故障应急处理时，遵循以下原则。
1）根据电源报警提示判断故障点，比如是哪一路UpS供电出现问题，检查电源切换开关是否自动切换工艺电，如果没有自动切换，必须手动完成，然后通知技术部门进行维护；2）但某一路电源出现故障，应手动把设备电源连接到另一路电源，当修复好之后，恢复到原连接方式。
2切换和控制系统安全解决方案和故障处理方法
播控网络系统与制播网络系统非常相像，互为热备（核心矩阵）的双核心，完全独立的两套控制和传输镜像系统。镜像系统要求：所有的链路和在链路中关键设备都是完全相同的。广播电台广播技术播控系统一般按照10套节目进行规划，并设有2套备播机房。总控系统采用2台StUDeRSCoRe数字音频矩阵为核心音频矩阵。每台矩阵由3台计算机控制，一台计算机通过maDi卡对矩阵信号进行检测，另一台通过R232接口对矩阵进行切换控制，还有一台作为日志存储查询，3台计算机协调工作。除了对直播室信号源和其它信号源（中央台信号、转播信号、应急节目和垫乐信号等）进行调度和监听外，直播室播出信号通路的自动应急切换也通过矩阵完成。这种设计方案使系统结构简单，主备路完全相同，出现故障时能互为对照解决。
切换和控制系统安全解决方案和故障处理方法如下所述。
1）当直播室信号输出出现故障（音频节目中断、单声道、反相或电平过低等），在SCoRe矩阵系统中，设置三级应急功能，第一选择直播室两路信号作为热备；第二选择总控室备用播出站信号（录播节目）；第三选择应急垫乐节目，所有的监测和切换都是自动完成；2）如果监测界面或独立检测系统给出报警信息及发出报警声，如果矩阵没有自动切换，通过控制电脑要进行手动切换；3）矩阵通过计算机进行检测和控制，不能判断通路信号的质量，遇到劣播的情况，比如矩阵检测不能判断声音电平正常时，这个信号是正常节目信号还是噪音信号，这就需要人为判断，采用手动方式，在计算机切换界面进行切换。
3独立的通路信号检测报警系统
及时发现问题，并能够及时确定故障点，对尽快处理故障和恢复正常播出非常重要。除了矩阵对输入信号源具有监测和报警功能外，需要建立一套独立的监测系统，对所有信号和每套节目的播出信号关键节点的音频信号节目设置检测点。在播控和传输通路上设置监测点有：1）主矩阵输入；2）备矩阵输入；3）主矩阵输出；4）备矩阵输出；5）主编码器输入；6）备编码器输入；7）主编码器输出（解码后监测）；8）备编码器输出（解码后监测）；9）当地开路接收信号。实时对信号电平、相位和单声道等进行检测和选择监听，并配置彩条监视屏与各机房的视频监控，当监测点出现电平过高、电平过低、单通道、反相等异常时，立刻报警。
这种多点监测方式能够准确判断某件设备或某段线路出现故障，方便值班人员和技术人员应急处理。
4手动应急故障处理
在故障瞬间，技术人员首要的是把信号送出去，应急就是以最快、最简单的方式解决停播问题。建立一套简单可靠、明了直观、易于操作的应急故障处理方法，传统应急跳接法成为解决问题的唯一方法。
在每个设备节点前后配置跳线排，通过两个跳线排之间的跳线连接，可以把正在播出的aeS音频信号跨过故障设备或线路，连接到下一级正常运行设备，确保节目正常传输。
手动应急故障处理必须结合矩阵系统或独立检测系统声光报警提示，技术人员瞬间判断哪个设备或某段链路出现问题，通过应急跳接法处理故障。
当音频矩阵无法正常运行时，由于播控系统采用两套完全独立的镜像设计，需要判断某个矩阵出现故障，通过跳线的方式在这一路完全脱离矩阵独立完整运行。
5传输路由安全方案和应急故障处理
播控中心向各传输中心、发射台（站），配置2种不同的传输路由，分别是：向网络公司（负责全省发射台和传输中心传输信号）主备两路光缆，传输到机房；同时还采用微波电路和卫星无线传输方式，向各个发射台传输的同一信号。在发射台分别取自不同路由主备信号源，采用二选一的方式，对广播节目进行发射。
6结论
保证广播节目安全稳定的播出，在发生故障时能够不造成停播事故，是广播电台技术人员的主要技术工作。从系统建设方面，除了满足技术需求外，尽可能做到冗余备份，在某件设备或某个链路出现故障时，还有备份设备或线路避免造成停播事故。同时，还要具备完善的备份手段，在发生故障时，技术人员能从容进行应急处理，以最短的时间恢复系统。完善的设计解决方案，需要达到人机配合才能完成，还要加强技术人员工作能力和与之配套运维管理体系，才能保证播控系统安全稳定运行。
参考文献
[1]朱伟，师雄.数字声频与广播播控技术[m].北京：中国广播影视出版社，2005.
电源电路设计方案篇9
【关键词】配电自动化系统 配网运行方式 综合性能
1 概述
县级配电自动化系统一次设备、二次设备、配套软件及三种配网的运行方式,通过整套的配网的系统方案,提高城区的配电线路供电可靠性。该系统的软件采用epiD3000系列配网系统,是中国电力科学研究院开发、设计,并在现场实际运行的一套成熟的系统,该系统软件可基于windows2000/nt平台及UniX/window$混合平台,在精心设计的一体化支撑环境下,集成了调度自动化、配网自动化等应用功能,是适应中小型地区电网配调自动化、县级电网配调自动化的新需求,具有一体化设计的综合(配网)调度自动化系统。epiD3000系列配网系统中由一次设备、二次设备、后台系统三大部分组成。
2 统中设备简介
2.1 一次设备简介
系统中的一次设备是指断路器、负荷开关、pt等,断路器、负荷开关为10kV的线路上的设备,能完成实际线路的开断。pt是把线路中的一次电压转换为可供二次设备测量的二次电压及给二次设备提供电源。
系统网络方案如图l所示。
该方案正常供电及故障发生时的动作过程如下(③、④段的故障处理情况与②、①段相同):
(1)送电过程
变电站B1开关合闸,R1感知①段有电后,延时后自动合闸;变电站B2开关合闸,R2感知④段有电后,延时后自动合闸。
(2)正常供电状态
B1,R1,B2,R2处于合闸位置,R0处于分闸位置。
①②段由电源1供电,③④段由电源2供电。
(3)停电过程
变电站B1开关分闸,R1感知①段失电后,延时后自动分闸;变电站B2开关分闸,R2感知④段失电后,延时后自动分闸。
(4)①段故障
瞬时性故障由B1开关的一次或二次重合闸动作恢复永久性故障发生时,B1开关重合闸动作,分闸闭锁,R1感知①段失电,失电延时后,R1分闸;R0感知②段失电延时后,自动合闸。网络重构后如图2所示。
其中,①段永久故障被隔离,②③④段由电源2供电。
(5)②段故障
瞬时性故障由R1开关的重合闸动作恢复(通过保护定值配合避免B1分闸);永久性故障发生时,R1重合闸动作分闸闭锁后(通过保护定值配合避免B1分闸),R0感知②段失电后延时自动合闸,合到故障上后分闸闭锁。网络重构后如图3所示。
其中,②段永久故障被隔离,①段由电源1供电,③④段由电源2供电。
2.2 电压一时间型负荷开关方案
在实际应用中,负荷开关方案在多分段的情况下,可以不依靠主站和通信来隔离故障。采用电压一时间型负荷开关作为分段开关,负荷开关具有关合故障电流能力而不具有分断故障电流能力。系统通过负荷开关对故障状态下的电压变化的分析和变电站出线开关来判断、隔离故障。如图4所示。B1,B2为变电站的出线开关,R0～R2采用负荷开关作为线路分段开关。在开关R1、R2靠近电源侧安装pt,开关RoS,侧都安装pt。断路器+远方终端单元(RtU)来对变电站出线开关B1、B2实施。如负荷开关+馈线终端单元(FtU)来对线路开关R1、R0、R2实施。本负荷开关具有失压分闸的功能。
该方案的送电过程、正常供电状态及停电过程同重合器方案一致。故障处理过程如下:
(1)①段故障
瞬时性故障时,B1开关分闸,R1感知到①段失电后立即分闸,R0感知②段失电后,开始计时,B1一次重合闸动作成功,R1感知到①段得电后,延时合闸,R0感知②段得电后,计时复位;永久性故障发生时,Bl开关分闸,R1感知到①段失电后分闸,R0感知②段失电后,开始计时,B1开关一次重合闸动作,合闸到永久故障上,R1感知短时间内得电后失电,脉动闭锁。B1开关二次重合闸动作,合闸到永久故障上闭锁,R0计时时间到,自动合闸。网络重构后如图5所示。
其中,①段永久故障被隔离,②③④段由电源2供电。
(2)②段故障
瞬时性故障,B1开关分闸,R1感知到①段失电后分闸,R0感知②段失电后,开始计时,B1开关一次重合闸动作成功,R1延时后合闸,R0感知②段得电后,计时复位;永久性故障发生时,B1开关分闸,Rl感知到①段失电后分闸,R0感知②段失电后,开始计时,一次重合闸动作,R1感知①段得电延时合闸到故障上,B1开关再次分闸,R1开关在短时间内得电后失电闭锁。R0开关脉动闭锁,计时复位。B1开关二次重合闸动作成功,①段得电,网路重构后如图6所示。
其中,②段永久故障被隔离,①段由电源l供电,③④段由电源2供电。
2.3 馈线自动化(Fa)方案
在实际应用中,对于线路较长,分段较多的网络,还可采用主站控制的方式即馈线自动化(Fa)方案。馈线自动化方案由主站的配网软件采集故障记录,通过软件分析及下达合分命令,来完成配电网的故障隔离、恢复供电。此方案要求变电站出线开关,具有电流保护和重合闸功能,线路上负荷开关为具有关合短路故障电流能力的负荷开关,馈线终端单元(FtU)是具备故障记录和判别能力的远传智能装置。本方案的实现必须有主站控制系统和完备的通信系统为基础,设备投资较大,但它对各种配电网络的适应性较强,故障定位准确,能够一次性完成网络的重构。用负荷开关方案的设备来完成本方案。如图7所示。
该方案线路的送电过程,正常供电状态及停电过程可以用主站软件对相应设备进行遥控操作。故障处理过程如下:
(1)①段故障
瞬时性故障时,B1开关分闸,B1开关一次重合闸动作成功;永久性故障发生时,B1开关分闸,重合闸失败后闭锁。系统软采集开关B1、R1上报信息分析后,主站发出命令要求R1开关分闸,R0开关合闸,网络重构后如图8所示。
其中,①段永久故障被隔离,②③④段由电源2供电。
(2)②段故障
瞬时性故障,B1开关分闸,B1开关重合闸动作成功;永久性故障发生时,B1开关分闸,重合闸失败后闭锁。主站软件系统采集开关B1和R1上报的信息分析后,主站发出命令要求R1开关分闸,B1开关合闸。网络重构后如图9所示。
其中,②段永久故障被隔离,①段由电源1供电,③④段由电源2供电。
电源电路设计方案篇10
关键词：110kV变电站；直流系统；接线方式
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
变电站直流系统是变电站二次系统中主要的组成部分，它主要提供继电保护、自动控制测量、信号等控制负荷以及断路器储能电源，交流不停电装置电源、事故照明电源等动力负荷。近年来，随着电力技术的发展，国家相关部门明确规定新、扩建或者改造的变电站直流系统的馈出线网络应该采用辐射式供电方式，不应采用环状式供电。因此，本文结合笔者的工作实践，提出了某厂新建110kV变电站直流系统的优化方案。
一、工程概况
某厂新建110kV变电站投入使用。变电站进线来自电网公司某变电站的110KVi回和ii回。主变压器配置3台63000kVa，运行方式为：2用1备；110kV主接线采用扩大外桥接线方式；35kV设计出线回路12回，35kV为双母线分段接线方式110kV回路正常运行为分列运行，最大运行方式为110kV单回路带2台主变，工作电流最大可达661a，供电能力达到115mw。
二、变电站接入系统现状
站内装设2台100kVa35/0.4kV干式曲折型变压器，作为站用低压电源，分别挂35kVi段、ii段母线，由pLC控制备用电源自投完成备自投功能，另外从下级35kV降压站引入一回380V电源作为第3备用应急电源。该站采用直流系统接入，电压采用220V，配置2套100a・h免维护铅酸蓄电池作为直流电源，供变电站的操作电源及事故照明。
三、变电站接入系统设计
3.1直流系统的配置
本站直流系统配备有2套，1用1备，系统网络采用环网式供电方式，每套直流系统配置馈线屏一面，馈出线共16回，其中5个回路为备用回路，16个回路中有10个回路采用额定电流为32a的小型断路器，6个回路采用额定电流63a的断路器。直流回路空气开关配置如表1。
馈线回路直流系统配置中i段、ii段直流母线上带有主控制室保护计量装置屏(深圳中电)直流电源i、ii路、逆变装置直流电源i、ii路、1#、2#消弧线圈自动消谐装置电源110kV－Compass组合电气控制电源、1#、2#站用变及母联断路器控制电源、35kV保护测控装置电源、1#、2#、3#主变消防系统电源、110kV线路保护装置电源、110kV－Compass组合电气储能电源、35kV断路器储能电源、充电机出口开关。
3.2直流系统分析
因该站最初设计方案建设工期较长，所以在施工时候没有提出方案的修改工作。笔者曾参与整个站的工程建设，在施工中发现了变电站直流系统环网结构存在缺陷：当直流馈线支路中某控制回路产生故障时，其它控制回路将断开供电回路，导致无法进行设备使用及操作，所以必须对直流系统接线方式进行优化。实际上，从各电压等级变电站分析，辐射式供电和环网式供电并不相互矛盾，应该对其进行优化，将两者有机地结合统一起来。
3.3直流系统优化方案
考虑到110kV电压等级侧的直流馈线网络，主控室保护计量装置屏(深圳中电)中未将110kV侧以及主变装置电源相互独立。按设计分析，直流系统预留备用回路不够，因此需要进行整合，取消主控室中电装置直流电源馈线回路，3台主变保护测控电源、外桥保护测控电源分别从直流母线上取，设置独立空气开关馈线回路。改造直流回路空气开关配置如表2。
从配置表可以看出主变控制屏电源单独从直流母线上取，主变保护、差动、高低后备、非电量可以从主变保护测控装置电源处，分接出2路电源，电压切换装置电源又分接1路电源，形成整屏的辐射。
35kV高压配电室各出线柜的保护装置，由于单元数量较多，与设置在主控室的直流屏距离较远，馈线网络宜保留现有环网式直流供电，如改为辐射式，需要增加大量电缆数量及空开数量，必要时还要增加馈线屏，投资较大。此外35kV断路器储能电源已经与控制保护电源相互独立，所以不需要进行优化。
直流母线分段开关在正常运行时断开，优化后的直流系统空开必须配置专用直流空开，不采用交直流两用型空气开关，上下级空开配置应保证2～4级级差，电源端选择上限，网络末端选择下限。
3.4优化后的直流系统
优化后的直流系统馈线减少了许多公用部分，每个重要负荷回路相互独立，完全进行了电气隔离，当某个回路发生接地短路故障，不会影响其他回路供电情况，可以快速准确确定接地故障，提高了查找的速度，大大提高了供电的可靠性。此种接线方式，馈线回路清晰，便于直流系统的运行维护工作：方便运行操作人员操作与维护，而且降低了因误操作造成直流大面积停电的可能性。
但优化后的直流系统施工难度较大，需要将二次回路测量、控制、信号等接线进行区分，增加了电缆长度及直流空气开关的数量，必要时还需要增加直流馈线屏。由于原设计及场地限制，只能在现有直流馈线屏上利用备用电源，新增设直流馈线回路，因此必须一次规划合理，充分利用直流系统的余留度进行施工。
此方案针对变电站现有的设备及资源进行优化，对其它早期变电站采用直流环网供电方式的系统改造，具有一定的借鉴及推广价值如新建厂区中的变电站，可以考虑多增设几面馈线屏，按间隔性质作用进行分类配置，虽然增加部分投资，但在整个站的投资中只占到极小的部分，从变电站长远运行情况看是值得的，不但方便设备操作维护，而且设备可靠性有了很大提高，保证了供电系统的安全稳定运行。
四、结束语
总之，直流系统作为变电站二次系统中的重要组成部分，其运行直接关系到变电站设备以及电网是否能够安全可靠运行。本文结合某厂新建110kV变电站直流馈线系统改造进行分析，在工程建设中提出了优化方案：结合电力发展新技术，将变电站直流系统供电模式由环网式改造为辐射式与环网式相结合的模式，才能使供电系统安全可持续发展。
参考文献
[1]GB/t19826-2005．电力工程直流电源设备通用技术条件和安全要求[S]．
[2]DL724-2000．电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护规程[S]．