工厂供电系统设计范文

导语：如何才能写好一篇工厂供电系统设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】计算负荷；功率补偿；短路电流；保护装置；接线方案

电能是一种清洁的二次能源，随着对其控制、调节和测量技术的日渐成熟，电能已经成为现代工业生产和国民经济建设中主要的能源和动力的来源。电能既可以很方便地由热能、风能、机械能等能量变换而来，又可以通过电网方便地输送和供给受电系统使用。然而，一方面供电系统突然中断对工业生产和国民生活可能造成很严重的后果，因此，保证供电系统的稳定性和可靠性显得日益突出。另一方面节约能源是供电系统最重要的工作之一，而且能源节约对国家长期经济发展和建设具有十分重要的战略意义。

1 供电系统的基本设计要点

为合理有效地选择供电系统中各电气设备、导线电缆以及供配电方式，准确的把握整个系统的负荷分布、功率因数以及最大可能电流（即短路时电流）十分必要；

1.1 负荷计算

要使的工厂电气系统的各部分电气设备得以正常的运行，其中电气元器件和线缆必须选择合理，供电系统除了必须提供稳定适宜的工作电压以及频率外，还有一个重要的指标就是满足负荷电流的要求。负荷计算有多种基本方法，其中最常用的是需要系数法。

1.2 无功功率补偿

功率因数是供电部门考核的一项重要经济性能指标。用户的功率因数过低时会使大量的无功功率在电网中往复来回并在输电线路中被损耗掉，从而降低了输配电效益。提高功率因数不仅对供电企业有利，同样也有利于受电单位。通常，供电单位对受电系统的功率因数要求为最大负荷时一次侧不低于0.90，又由于变压器和电力线路中存在各种损耗，故一般取0.92。提高功率因数的具体措施：确定需要补偿的容量后选用合理的补偿装置进行人工补偿；选择得当容量的电动机机组和变压器组、尽量防止电机设备的轻载或空载、增大电气系统设备元器件的检修频率、尽量使用同步电机取代其他形式电动机。

1.3 短路电流的计算

短路发生的原因，设备绝缘层的损坏，误操作，自然灾害等不可抗拒因素；短路的形式有三相短路，两相短路，单相短路，两两接地短路等；短路产生的后果，短路电流远大于正常电流，系统中发生短路时会产生极大的电动力和 极高的温度，致使电气设备受到损害和破坏；短路时系统中的电压陡降，严重影响到用电设备的正常运行；短路时系统中的保护装置动作，将故障部分切除，造成停电事故；严重的短路会影响到电网的稳定性；发生不对称短路时，短路电流将产生很强的交变电磁场，形成电磁干扰。

可见，一旦出现短路事故对整个供电系统的危害极其严重，因此尽可能地减小短路事故的发生率在整个工厂电气系统中显得特别必要。电力系统中，发生单相短路的概率最大三相短路的概率最小；然而发生三相短路情况时的电流幅值最大，因而常以三相短路电路时的电流值为短路电流的计算值。

2 供电系统的保护装置设计

为保证工厂供电系统的正常运行，必须在系统中安装各种不同类型的电气保护装置，主要包括过电流保护和过电压保护。

2.1 过电流保护

熔断器的保护方式，适用于高低压供电系统；低压断路器的保护方式，对于低压电气系统的可靠性和可操作性有比较高要求时可以适用；继电器的保护方式，适用于对供电系统可靠性和可操作性要求较高的高压供电系统。过电流保护装置的基本要求：选择性，速动性，可靠性，灵敏度。首先，线路设计应该注意其合理布局和密集性分析。由于工厂油污较大，容易导致线路老化变形，甚至出现线路的，严重影响企业的安全生产运营。线路在设计时应充分考虑其合理走向，保证走向的安全性。另外，由于企业生产过程中温度较高，线路布局过于密集容易产生磁力效应，从而影响生产的安全。合理的线路布局设计加上合理性的密集度设计能从根本上保证企业电气系统的安全。其次，线路设计时应保证足够的防火空间。由于电气系统线路设计的隐蔽性，决定了其防火空间的有限性，而有限的防火空间下，一旦发生火灾等灾害就会导致大面积的灾害形成，危害企业的整体安全。因此，在企业电气系统设计时应注意保障足够的防火和救灾空间。在企业电气系统设计时应注意保障足够的电气操作空间，一方面可以保障电气在运行过程中的安全性和电气自身寿命的延长，另一方面也可以保障在维修电气系统时可以有足够的空间进行维护。足够的操作空间使得电气系统之间的距离拉大，其相互的磁力影响减小，对于维修人员及电气操作人员的身体健康有重要的意义。因此，在设计企业电气系统时应注意保证足够的操作性空间。

2.2 过电压保护

过电压指电气设备或线路所承载的电压大大超出额定电压，严重危害设备正常工作的情况。供电系统中过电压分为内部过电压和雷电过电压两大类。

（1）内部过电压的产生由供电系统内部的开关操作、负荷剧变或故障等原因引起。经验表明，供电系统内部过电压的电压值一般低于系统正常运行时额定电压的4倍，所以系统内部过电压对整个受电系统的影响不大。

（2）雷电过电压亦称外部过压，当工厂电气系统受到外部自然界的强烈的电磁坏境干扰，如雷击而引起的过压，其致使供电系统的瞬时电压幅值有可能达到几十万千伏，瞬时电流的幅值也有可能增至十几万安，因此这种情况下整个工厂电气系统中的设备和元器件以及线缆都存在极大的危害，必须要尽量加以防范。雷电过压的两种基本形式：直接雷击和间接雷击。

（3）雷电过电压的保护设备主要有闪接器和避雷器。

3 供电系统电气部分的主接线方式的设计

主接线也称主电路，表示供配电系统中对电能进行的输送和分配的电路。其基本性能指标：安全、可靠、灵活、经济。

高压供配电接线：高压供配电部分担负从电力系统受电并向各车间变电所供配电的任务。如图1所示，为具有一定代表性的高压供配电接线方案。

3.1 变电所常用的主接线方式

变压器组___线路接线法，当变电所只存在单独供电线路与唯一变压器时，可用这种接线法处理。单母线接线法，常用于对电能聚集和输配；其具体又可以分为分段和不分段两种接线方式。桥式接线，指在两路供电进线之间跨接一个断路器。

3.2 总降压变电所与独立变电所主接线方式

单电源进线的总降压变电所主接线；双回路电源进线总降压变电所主接线。单电源进线独立变电所主接线；双电源进线独立变电所主接线

3.3 车间和小型工厂变电所的主接线方式

只装有一台主变压器的小型变电所主接线；装有两台主变压器的小型变电所主接线。

总之，工厂供电系统的设计是一项综合各方面因素在内的系统性工程。理论值的准确计算为电气设备容量和线缆截面的合理选择提供了重要的理论参考和依据，初步保证了工厂供电系统电气部分的稳定性和可靠性；优化的主接线方式和无功功率补偿后的工厂供电系统，一方面保证了供电系统的稳定运行，另一方面也节省了部分开支，为企业和供电部门带来了一定的经济效益。在保证供电系统安全性和可靠性的前提下兼顾供电的质量和经济性原则是今后工厂系统供电设计者努力的方向。

篇2

关键词：煤矿供电系统；无功补偿技术；优化设计

中图分类号：TM714 文献标识码：A

1.无功补偿的原理

低压无功功率补偿的原理主要是通过控制电网输出功率中的无功功率。在电网中，输出的功率主要有两部分，即有功功率与无功功率。有功功率可以直接消耗部分电能并把电能转换成机械能、热能、或者化学能。无功补偿的作用和原理可由图1来解释：

设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为Q，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为Qc，使电源输出的无功功率减少为Q′=Q-Qc，功率因数由cosφ提高到cosφ′，视在功率S减少到S′。

视在功率的减少可相应减少供电线路的截面和变压器的容量，降低供用电设备的投资。例如1台1000kVA的变压器，当负荷的功率因数为0.7时，可供700kW的有功负荷，当负荷的功率因数提高到0.9时，可供900kW的有功功率。同一台变压器，因为负荷的功率因数的提高而可多供200kW负荷，是相当可观的。

可见，因采用无功补偿措施后，电源输送的无功功率减少了，相应的也使电网和变压器中的功率损耗的下降，从而提高了供电效率。

由电压损耗计算公式

可知，采用o功补偿措施后，因通过电力网无功功率的减少，降低了电力网中的电压损耗，提高了用户处的电压质量。

在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机，包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R与电感L串联的电路，其功率因数为

将R、L电路并联再接入电容C之后，电路如图2（a）所示。该电路的电流方程为：

由图2的相量图可知，并联电容后电压U与电流I的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流I的相位滞后于电压U，这种情况称为欠补偿。

若电容C的容量过大，使得供电电流I的相位超前于电压U，这种情况称为过补偿，其相量图如图2（c）所示。

2.宏吉煤矿供电系统无功补偿技术优化设计

（1）优化方案的确定。将主变电所之前的两组1440kvar电容器中的其中一组进行改造，将其改造为1800kvar的电容器，并进行自动无功补偿方式的应用；将另一组改造为2700kvar的固定补偿，同时，结合1800kvar磁控电抗器来对整个系统进行全面调节，这样，当系统运行负荷相对较多时，可有效满足负载对于无功方面的需求；若运行的负荷相对较少，过补的容量不足1800kar时，采用MCR将过补无功功率进行消除，若过补的容量超过了1800kva时，将对1800kvar的自动补偿电容进行自动切除，剩余通过磁控电抗器进行消除。

（2）设计方案的实施。经调研采用了银湖电气设备有限公司的无功自动补偿装置，并在主变电所进行了安装和运行。系统主要包括了真空接触器、TBBC高压并联电容、GWk-Z无功自动补偿装置、磁控电抗器及其相关控制装置等。其不仅可以对该煤矿供电网络无功功率进行线性跟踪，还可以以无功负荷改变情况为依据对补偿电容进行自动投切，以便对系统的功率因数进行调节。GWK-Z无功自动补偿装置主要是以模糊控制策略为依据，采用控制器对电压无功进行综合性控制。电容器组主要是通过真空接触器进行投切，若控制器所检测的无功功率大于设定值时，控制器能够以需要为依据对电容器组的级数进行投切，并将控制信号发出，对高压真空开关进行自动化合闸，此时电容器组即可投入到运行中。反之，控制器将发出信号断开高压真空开关，此时，电容器将停止工作。

结语

自宏吉煤矿采用无功自动补偿技术以来，功率因数有了显著的提高，日均功率因数维持在0.98以上，并获得了十分可观的社会及经济效益，有效减少了网损，对系统的谐波进行了有效的抑制，实现了无功电流的大幅减少，节约了大量的增容费用，推动了煤矿供电系统电能质量的逐步改善。

参考文献

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关键词：SIS(Supervisory Information System in plant level)：PI(Performance

前言

SIS（Supervisory Information System in plant level，厂级监控信息系统）是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统，是处于火电厂集散控制系统DCS以及相关辅助程控系统与全厂管理信息系统MIS之间的一套实时厂级监控信息系统。

1 SIS系统设计依据

SIS系统遵循有关国家标准、行业标准和国际标准或工业标准。如下所示：

《计算机软件工程规范国家标准》

《计算机开放系统互连国家标准》

《信息系统安全技术国家标准》

《信息技术开放系统互连OSI登记机构的操作规程》

GB/T17859《计算机信息系统安全保护等级划分准则》

《能源部电力行业计算机管理信息系统总体设计规范》

《电力工业计算机管理信息系统建设规范》

《火力发电厂电子计算机监视系统设计技术规范》

2  SIS系统设计原则

本系统建设的总原则为：

总体规划：应根据信息化建设的总目标来规划设计应用功能。本着“先基础，后高级”的原则，避免制造空中楼阁；本着“先实用，后完善”的原则，按优先等级，逐步实施技术先进性.

3　PI数据库简单介绍

3.1 PI数据库是什么

从你的生产过程获得数据的一套实时数据管理系统

3.2 PI数据库特点

PI实时数据库系统能够安全稳定可靠地运行，与接口机和客户端用户不会发生接口阻塞和通讯中断的事件。PI服务器存储数据点(tag)的类型有整型、实型、字符型、开关量和二进制数值。

PI系统管理员利用系统管理工具PI-SMT和EXCEL就能完成数据建点工作。PI系统管理员要整理出需要进入PI实时数据库系统的仪表位号，以及它们的属性值，这些属性值包括位号描述、工程单位、“零”值、量程、历史数据保留精度等。PI系统管理员在系统运行期间可以随时添加、删除和修改PI数据点(tag)，PI接口软件会自动接受这些变化而无需重新启动接口软件。PI系统管理员可以通过网络远程对PI服务器进行添加、删除和修改PI数据点(tag)。

4　新电公司SIS系统整体结构

新电SIS系统采用分布式结构，采用当前极为流行的B/S和C/S相结合的体系架构，即数据库服务器、应用服务器（WEB服务器）、客户端三层结构。

新电SIS系统建立一套PI系统主服务器和一套PI系统镜像服务器，两套服务器之间通过电力专用物理隔离装置进行物理隔离。由于实时数据库系统是整个大唐国际新余发电公司生产信息的集成平台，它的可靠性、稳定性非常重要，为此采用两台IBM  X3650服务器构成实时数据库系统主服务器，主服务器负责存储装置控制系统的生产数据。采用一台IBM X3650构成PI镜像服务器，PI系统镜像服务器则是完全同步复制PI主服务器的数据，并为MIS网用户提供服务。为每套生产装置设置一台PI接口机，通过相应接口程序将生产数据采集后传送到PI主服务器，为了确保DCS控制系统和PI系统主服务器以及PI接口机的安全，要求建立SIS系统专用网络，网络布线和网络设备要求独立建设不与MIS管理网共用，同时在PI主服务器与PI镜像服务器之间，PI主服务器与生产控制系统之间设置电力专用物理隔离装置，这样才能有效地阻止来自MIS网的安全威胁。数据应能在离其最近的数据源上网，以提高数据的实时性。实时数据库系统所处理的数据点（TAG）容量是可扩展的。厂长、总工、专工和运行人员可以通过PI实时数据库来了解现场装置的生产情况，在与局域网相连的每个用户的PC机上安装PI客户端软件或通过IE的方式来浏览PI服务器中的生产数据。管理层每个办公室的电脑上看到的生产数据与DCS系统保持同步。电厂实时数据库系统的建设采用统一规划、分步实施的策略，首先把装置最重要的数据采集上来，其它一些数据或新建装置今后等条件成熟或接口情况改善后逐步与PI系统相连。系统结构图如下所示：

5　SIS系统与控制系统通讯的实现

具体部署：

1#、2#机组DCS：

1#、2#机组DCS控制系统分别采用了龙源正合、上海新华的控制系统，DCS的数据已经通过数据发送程序发送到1#、2#机组DCS网络上，我们通过一根双绞线连接到DCS网络的交换机上，然后通过物理隔离器，将数据送到1#、2#机组接口上。在接口机上需要安装龙源正合、上海新华数据接收软件和太极计算机股份有限公司开发的接口程序将数据发送到PI服务器中。这样就可以实现1#、2#机组控制系统到PI系统的数据通讯。

脱硫DCS:

脱硫DCS控制系统采用了龙源正合的控制系统，在灰硫控制室部署一台二级交换机通过光纤与#1、2#机组集控室中的交换机相连。DCS系统的数据已经通过UDP的方式广播到DCS网络中，我们通过一根双绞线将物理隔离器与DCS网络交换机相连，数据就可以透过隔离器发送到PI接口机上，在接口机上需要安装龙源正合数据接收软件和太极计算机股份有限公司开发接口程序将数据读出来并发送到PI服务器中，这样实现脱硫控制系统到PI系统的数据通讯。

RTU控制系统：

在其系统上安装PI数据库软件，太极计算机股份有限公司根据通讯协议开发相应的接口程序与远动系统进行数据通讯，首先将远动系统的数据采集到PI接口机上的PI数据库中，然后通过PItoPI数据同步软件将数据通过物理隔离装置传送至PI双机服务器中。

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【关键词】无功补偿 功率因数 损耗

1 无功补偿的原理

一般说来，使用无功功率来产生所需的磁场所需要的电气设备，特别是电动机和其他感应装置。无功功率不是消耗电能，所谓的无功功率。但没有它，电气设备（特别是电机和其他感应设备）不能正常工作。在配电网中，我们需要一种补偿电容器，也称为功率电容器。线的电流与电感电流相反。只要连接到线路号的电容器和负载电感元件来匹配，他产生的电容电流可以很有效地消除或减小线路电感电流，即是消除或减小负载对电网无功。这将减少电力线路和变压器设备的负担，提高电力线路和变压器设备的利用率，减少电线路的加热量。然后，在电气线路上的补偿电容器的安装被称为无功功率补偿，也被称为无功功率优化。

电网中的电力负荷，如电动机、变压器等，大部分都是感应电抗，在运行过程中，需要对这些设备提供相应的无功功率。电容式设备在电网中安装后，由感应电抗消耗的无功功率小功率可以被提供给感应负载，以提供无功功率。减小了电网中的无功功率，降低了输电线路的传输损耗，提高了电网的运行条件。这种方法被称为无功功率补偿。

2 影响功率因数的主要因素

功率因数的产生主要是由于在电力设备工作在沟通的过程中，除了积极的功耗，但也需要无功功率。当有功功率的确定，如无功功率、功率因数将会改善。在极端情况下，当一个问题= 0时，功率因数为1。它的本质是提高功率因数较低的电力设备的无功功率需求

2.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

异步电动机定子和转子之间的气隙是异步电动机的无功功率的主要因素。无功功率和无功功率负载无功功率异步电动机，附加价值两部分组成。无功功率消耗的主要成分是空载无功功率，它与负载的大小无关的因素。因此，为了提高电力系统的功率因数和企业的功率因数，变压器不应该在低负荷运行和低负荷操作。

2.2 供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响

当电源电压高于10%的评级，因为磁饱和的影响，无功功率会增加很快，据相关统计，当电源电压等级是110%，一般工厂的无功功率将增加约35%。低于额定电压和无功功率相应降低，从而提高功率因数。但低电压会影响电气设备的正常运行。因此，应采取措施保持电力系统电压的稳定。

2.3 异步电动机和变压器励磁无功功率波动的电网频率降低

异步电动机的励磁电流和变压器有很大的影响，导致系统无功功率损耗增加，从而导致更低的功率因数。

3 无功补偿的合理配置原则

从电力网无功消耗的基本情况看，各级电网无功功率消耗的网络和输电和配电设备消耗一定量的无功功率，特别是在低压配电网络。为了减少无功功率的传输，提高输电和配电设备的效率，无功补偿设备的配置应根据以下原则合理布局：

（1）总体平衡和局部平衡的组合；

（2）电力部门和用户的组合补偿。在低压配电网无功功率用户的消费约占50% ～ 60%，剩下的在配电网络无功功率消耗。因此，为了减少网络中的无功功率尽可能实现补偿和平衡，必须由电力部门和用户一起进行补偿；

（3）结合色散补偿和集中补偿，传播是耶和华说的。色散补偿，指的是在配电网络无功补偿，如配电线路、配电变压器，电力设备的用户。集中安装在变电站集中补偿高容量电容器补偿，主要是主变压器本身没有功率损耗补偿，并减少输电线路没有电，这减少了供电网络无功功率损失，但这并不减少配电网的无功功率损失。

4 配电网中常用的无功补偿方式

无功功率补偿可以提高电压质量，提高功率因数，是电网所采用的节能措施之一。配电网无功补偿系统各部分的变化，在各用户安装无功功率补偿装置；在高、低压配电线路分散安装的并联电容器；配电变压器低压侧与厂房配电网之间的并联电容器和并联电容器安装在单电机附近，集中或分散就地补偿。

4.1 就地补偿

地方补偿是最经济、最简单、最有效的方式来补偿。在局部补偿方式中，电容器直接连接到电气设备，中间只对熔断器保护、电气设备输入电容器随着投入、切除的一个方面，实现最方便的自动无功功率补偿，用电气设备切除线圈电容放电线圈。它的优点在于：

（1）就地无功补偿、谐波无功功率补偿，减小了补偿点对高压共接点的功率分配损耗，节能效果明显；

（2）就地补偿，解决了低压电网电压波动引起的负荷冲击，无法解决高电压补偿问题；

（3）降低了供电和配电系统的实际输出容量，提高了低压变压器的供电能力，保证了设备的可靠性；

（4）局部补偿几乎没有受到背景谐波的影响，从而保证了补偿装置工作的可靠性和设计的准确性。

4.2 分散补偿

4.3 集中补偿

5 无功补偿的效益

（1）提高用户的功率因数，提高电气设备的利用率。

（2）减少能源消耗，因为线太长，节约电能。

（3）减少无功功率消耗的主变压器容量，提高变压器供电的能力。

（4）合理控制电力系统的无功功率，提高电力系统的电压水平，提高电力系统的电能质量，提高系统的抗干扰能力。

（5）在动态无功补偿设备，适当的控制器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线路的传输容量和稳定性。

（6）静态无功补偿器安装（SVS）也可以提高电网的电压波形，减少谐波和负序电流的问题来解决。电容器、电缆、电机、变压器、等，以避免高次谐波造成的额外的功率损耗、局部过热，提高设备运行的稳定性，先进性。

参考文献

[1]程浩忠，吴浩.电力系统无功电压稳定性[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]何仰赞.电力系统分析（下册）[M].武汉：华中科技大学出社，2002.

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[关键词]工作票；管理系统；SSH框架；B/S

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0286-01

1 引 言

近几年来，科学技术，尤其是计算机应用技术的迅速发展。计算机技术中Web技术的广泛普及，其中在电力系统中的应用也越来越多，与电力企业中的各种工作的结合也越发紧密。由于电力企业设备日趋复杂，电力部门工作也日趋专一化，手工填写处理工作票的传统方式已不能满足电力企业的要求，计算机技术应用于电力安全生产，自动和智能化为导向的方法已成为电力企业的发展趋势。通过网络连接到各部门的电力企业中，以此来共享网络中的资源，不同的部门可以协同工作。

2 系统需求分析

2.1系统设计

发电厂工作票管理系统的开发，能够适应如今网络的发展，具有很高的推广价值和良好的发展前景。因此，该系统的设计，以满足用户包括运行人员、检修人员、工作负责人等需求的同时还要保证其人性化，满足用户实现基本工作票功能和易于操作的系统需求。根据系统需求分析、系统的架构设计，系统详细设计，建立内部单一的、公共基础设施的可扩展的网络，提高网络的智能服务，确保了各种软件之间的兼容性。支持和保证发电厂工作票管理系统的相互对接和有效集合。

2.2 工作票流程

发电厂工作票管理系统的工作票的种类包括电气第一种工作票、电气第二种工作票、热力机械工作票继电保护安全措施票等。

2.3 工作票业务流程分析

工作票大体的流程是工作流的启动、工作票签发、运行人员接票、工作许可人许可开工、工作负责人确认、工作完成或延期及工作许可人终结工作票几个阶段。后台系统接收到用户指令后，将根据该指令来进行向下执行操作，或查询并检查信息管理系统中的数据库，完成由用户指定的操作，之后关闭该业务。

2.3 用户角色分析

对于用户角色的分析，首先要根据发电厂工作人员的性质分组进行管理，然后根据各组人员的不同分工分析其各自的角色和所承担的任务。

在工作票的办理中，所包含的角色有工作负责人、工作签发人、工作许可人和值长等。

2.4 系统功能概要设计

了解完成系统所需要的业务需求和功能需求以及工作流程以后，针对系统的功能需求和各个用户、部门进行功能概要设计。

发电厂工作票管理系统分为以下两个部分，分别是工作票管理和用户管理。

1.工作票管理

工作票管理包括新建工作票、编辑工作票、查询工作票、删除工作票、签发工作票、工作票危险点维护、打印工作票和终结工作票。

2.用户管理

根据系统要求，用户管理包括两部分，分别是系统用户管理和用户权限管理，系统用户包括员工、部门和管理员，管理员有相应的权限来建立或者管理用户、用户组，并且委托相应的权限，权限包括菜单权限和操作权限。

3 系统架构设计

3.1 系统技术架构

工作票管理系统采用B/S的三层体系结构，结合SSH技术，以及工作流、 AJAX 、 JavaScript 、 XML等技术，以 Oracle 作为数据库服务器，从而实现由人工填写和传递纸质的工作票到通过计算机新建工作票和传递的转变方式。

采用 B/S 的三层体系结构能够保证系统的易用性，加强系统的稳定性和安全性。

3.2 数据库设计

工作票管理系统以 Oracle 作为数据平台，它的功能非常齐全，并具有姣好的可扩展性。Oracle 数据库是一个面向对象的数据库。

根据它的特点，设计了系统所需要的数据库表来存储工作票中的数据。下面截取Oracle部分数据库表。

1.userinfo表：用于存储用户的信息，包括它的ID、登录名、姓名、密码、所属部门以及此用户拥有的权限。

2. orgeninfo：用于存储部门的信息，包括电力部门的ID、电力部门的名称、备注以及此部门拥有的权限。

3. workticketinfo：用于存储工作票的信息。

4. worktaskinfo：用于存储工作票中的工作任务信息。

5. safeworkinfo：用于存储安全措施的信息。

当用户进行新建或处理工作票时，该工作票的信息就会自动保存到各个数据库表中，以此来供用户或者部门人员等进行查询。

4 发电厂工作票管理系统的实现

在研发发电厂工作票管理系统时，在J2EE平台上，为构建“强内聚、弱藕合”的系统结构，整合Struts、Spring、Hibernate三个框架，构建并实现了本系统的表现层、业务逻辑层、数据持久层。系统的实现过程与详细设计过程都将在本章介绍，以介绍实现过程为主。

4.1 系统架构的实现

在MyEclipse环境中，创建一个web的动态工程，导入Struts2、Spring、Hibernate的三个框架，配置好系统中的web.xml、struts.xml、hibemate.xml等配置文件，这些文件是实现系统分层的关键文件，配置好这些文件可以更好地运行程序，本系统的架构是由Struts2、Spring和Hibernate所集合成的SSH框架。

4.2 工作票生成模块

4.2.1模块简介

新建工作票需要用户在工作票列表中新建所需要填写的工作票，然后填写单位、班组、工作票状态、工作负责人、工作班成员等内容。而且很多都有自动辅助填写的功能，帮助用户能够快速完成填写工作票的操作。

4.2.2工作票生成实现活动图

由于系统具有辅助填写工作票的功能，所以可以默认填写工作票，只需要更改工作内容等信息，也可以直接新建工作票。新建工作票的活动图如图所示。

新建完成工作票后，之后根据工作票的办理流程，可以继续完成签发工作票、接受工作票、批准工作票、打印工作票和终结工作票等功能操作。

结论

本文介绍了发电厂工作票管理系统的相关技术和研究现状，按照发电厂工作票管理系统的生命周期对程序的功能进行划分，并运用面向对象的思想，在各个功能模块再从逻辑上进行细分。在程序设计时系统对各个功能做了充分的需求分析。本文选取了系统数据库中关于数据表的设计，数据库设计过程中很多次推倒重来，多次返工，多次摸索逐步找出规律最终实现了数据库的设计。

参考文献

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关键词：风能太阳能；风光互补发电；公路机电外场设备

中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0096-02

随着新疆公路里程和道路服务水平的不断提高，近年来公路发展呈现两个特点：一是在城镇化较高的区域交通量增长迅速、路网加密，对全程监控、信息诱导等监控外场设备需求明显提高；二是公路不断向城镇稀少、地形复杂的山区延伸。目前公路沿线的外场设备主要有监控摄像机、车辆检测器、气象检测器。随着公路沿线外场设备数量和密度的需求不断加大，设备供电方式的选择直接影响道路运营成本，外场设施供电难度大的问题也日益凸显。

1 交通运输部、新疆交通运输厅对公路外场监控设备布设的要求

2012年交通运输部了《关于高速公路监控技术要求、高速公路通信技术要求和公路网运行监测与服务暂行技术要求的公告》（交通运输部公告2012年第3号）。三项“技术要求”的同时，对指导和规范公路网运行监测与服务系统的建设、运行与管理，保障全国高速公路和重要国省干线公路以及重要公路设施的稳定运行，加强国家干线公路网运行监测与科学管理，提升国家干线公路网安全性能和服务质量，提高公路突发事件应急处置能力和公共服务能力，实现国家干线公路网“可视、可测、可控”的发展目标以及为人民群众提供安全、畅通、便捷、绿色的公路出行服务等方面具有重大而深远的意义。《公路网运行监测与服务暂行技术要求》明确提出通过建立部、省两级路网监测点网络，实现对重要通道上的重要路段、长大桥隧和区域交通状态等的实时监控，并为已建、新建、改（扩）建的（高速）公路的监测体系提供技术保障。其中，新建高速公路应同步建设监测设施与系统，已建成高速公路应逐步完善监测设施与系统，国省干线公路应结合路网改造与养护工程逐步升级监测设施与系统。

2 新疆公路外场设备采用风光互补电源系统的优势

众所周知风能和太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性：白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补使得这样的系统在资源上具有最佳的匹配性，可实现连续、稳定发电。所以，风光互补新能源供电系统也是资源条件最好的独立电源系统。

2.1 新疆自然环境优势

新疆地处欧亚大陆腹地，属于温带大陆性干旱气候，太阳能资源丰富，仅次于青藏高原，居全国第二；风能资源也较丰富，属于全国风能资源三大丰富地区之一。根据新疆公路沿线外场设备分布情况，站点布设区域平均风速可达3m/s，而目前小型风力发电机启动风速2.5m/s，可以确保风力机正常启动工作。

2.2 供电稳定性

目前新疆全区外场设备一般在易接市电（离居民区近）的地方，采用接市电方式供电，但受电缆线路老化、损坏及缴费等情况的影响，随时存在停电可能性，造成数据缺失，直接影响公路沿线监控、交通量、气象等数据。在戈壁、沙漠公路、山区等无法接市电的地方，交调设备目前采用太阳能光伏板单一供电，但多在阴、雨、雪天气和蓄电池充电不足情况下，太阳能板供电不足，无法为设备提供正常电源，造成数据缺失，也直接影响公路沿线交通量等数据。风光互补发电系统同时利用太阳能和风能发电，对气象资源的利用更加充分，可实现昼夜发电。在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统可提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性。独立供电，在遇到自然灾害时不会影响到全部用户的用电。

2.3 维护难易度及推广性

市电供电地埋电缆更换困难，需开挖沟、拆除旧电缆、重新铺设新电缆，维护难度较大，推广程度受电网布线制约。太阳能供电后期维护主要定期更换蓄电池，更换方便，维护难度小，推广程度受环境、气象规律影响。风光互补供电相对于太阳能供电增加了风力机，后期维护主要定期更换蓄电池和进行风力机保养。风光互补供电系统为低压供电，运行安全、维护简单，电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降。蓄电池更换方便，风力机保养较简单，维护难度略大于太阳能供电，远小于市电供电。

2.4 经济效益和社会影响

以往监控外场设备采用埋地电缆方式接引市电供电，一般在离电源点三公里以上的地方，供电线路的建设成本占比就较高，随着里程的增加，线路上消耗的电能也多，还需要设升压系统，投资成本逐渐增大。而风光互补供电是独立供电源，不需要埋设输电线路，无线路消耗电能，有明显的经济效益。而且，当前高速公路沿线监控外场设备供电采用的低压电缆被盗现象十分严重，运营管理部门每年投入电缆维护费用较高，影响公路正常运营管理。采用风光互补供电方式可以解决道路沿线低压电缆被盗的问题，还可以降低投资成本、节省后期运营费用。

基于目前新疆地区外场设备的供电现实，风光互补系统不受电源点的影响，充分利用新特的资源优势，现场施工和安装都较方便，综合效益好。相比传统的设备供电方式，风光互补还具有节能减排、集约友好、无后期电费支出、免除电缆铺线等优点。本项目拟提出经济、环保、安全、稳定的外场设备供电方式――风光互补供电，它的推广应用将开启新疆外场设备供电方式的新篇章，具有重大现实意义。

3 国内外风光互补发电研究现状

1981年，丹麦的N.E.Busch和KΦllenbac首次提出了将风能和太阳能相结合应用的初始问题，但是系统非常简单，只是由风力机和光伏电池组件拼装而成。美国的C.L.Aspliden在有关风能、太阳能混合转换系统的气象问题上进行了一定的探索，1982年我国的余华扬等也提出了太阳能-风能发电机的能量转换装置，风光互补发电系统的研究从此开始进入快速发展和实际利用阶段。

4 目前外场设备供电中存在的问题

新疆公路机电外场设备供电方式的决策模型。

新疆风光互补供电系统供电效率的影响因素及其量化指标。

新疆不同地区外场设备风光互补供电系统的最佳组合。

通过对外场设备风光互补或太阳能供电系统蓄电池的维护研究，延长蓄电池的使用寿命和预报警功能。

5 结语

基于目前新疆地区外场设备的供电现实，风光互补系统不受电源点的影响，充分利用新特的资源优势，现场施工和安装都较方便，综合效益好。相比传统的设备供电方式，风光互补还具有节能减排、集约友好、无后期电费支出、免除电缆铺线等优点。提出经济、环保、安全、稳定的外场设备供电方式――风光互补供电，它的推广应用将开启新疆外场设备供电方式的新篇章，具有重大现实意义。

参考文献

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摘要：为满足贵州分公司氧化铝厂对安全防盗的要求，保障电力设施的安全，实现对监控区域的全天候24小时全方位安全监控，针对氧化铝厂的实际情况设计出电缆防盗监控系统。

关键词：电缆；监控系统；传感技术；光纤

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2013）16018502

0引言

中国铝业贵州分公司氧化铝厂系大型冶金企业，电缆桥架密布于厂区各车间及道路之上。由于厂区位于城郊结合部，厂区面积较大，电缆桥架上的电缆经常被盗，每次被盗损失少则几万元人民币，多则十几万人民币，更重要的是严重影响了该厂的正常生产。因此，该厂安装用于电缆桥架的防盗监控系统非常必要，对促进企业安装生产具有重要的现实意义。

1系统设计方案概述

为满足氧化铝厂对安全防盗的要求，保障电力设施的安全，实现对监控区域的全天候24小时全方位安全监控，我们拟采用基于光纤的区域防入侵系统作为检测设备，当有报警产生时联动报警设备和视频监控系统，将监控画面调至报警区域及时了解现场情况，做到对破坏事件提早预警及时制止。

针对该厂的实际情况对安防监控系统做出以下方案：

拟计划将防范区域划分为五个防区，每个防区布设两道防线，分别对各个防区进行单独监控，对防区采取联网检测，报警联动视频监控系统，实施全天候24小时监控。

2电缆防盗安防系统组成

2.1系统功能

区域防入侵系统基于光纤传感技术，实现对入侵事件的定位和报警，可应用于弹药库、政府机关等重点区域和设施及化学工业品区。该系统解决了常规防范技术（红外对射、激光对射等）易受外界环境、恶劣天气影响以及常规震动电缆防爆应用限制等问题。本系统具有极高的报警准确率，极低的误报率，能更有效的保护重点区域和设施的安全。

本系统是利用光纤传感技术构建的周界防范系统，在抗干扰、防爆性能、信号识别程度等多项技术指标上都优于传统周界防范方法，更能满足重点区域防范的要求。

2.2系统原理

采用专用光缆作为入侵振动检测传感器，将防范区域划分成多个子区域，形成区域立体防入侵检测网；当某个分区中的光缆受到外界入侵事件的扰动，引起光缆中传输的激光的特性产生变化，系统主机对光信号进行分析处理，并结合尖端专利技术实现对入侵事件的精确报警。系统同时将报警信息以手机短信或其它通信方式同步发送到指定人员的手机和远程服务器上，也可通过外部接口实现与其它系统的联动。系统原理图如图1所示。

图1系统原理图2.3系统功能特点

系统主要由区域防入侵系统主机、传输母光缆、传感光缆、及远端服务器组成。

系统使用专用光缆铺设在防区的不同区域，形成一个多点联合立体式防御网。并且不同防区也可以实现对入侵地点的定位。

当有人员企图攀爬墙壁时，触动传感光缆的顺序为：墙外地埋光缆墙体内嵌光缆墙头护栏光缆墙内地埋光缆。这种判断入侵的方式是经过分析入侵人员的动作后确定的。

系统只有在墙头护栏光缆先于墙内地埋光缆产生振动时才会确定有入侵事件发生从而开始报警。这样就极大程度上杜绝了天气、飞鸟、蹬踏墙壁等误报事件的发生。

此外，本系统还留有丰富的外部接口，如网口、串口等，能够与视频监控系统等进行联动。

2.4系统组成

（1）区域防入侵系统由区域防入侵系统主机、传感光缆、区域适配器、远端服务器等几个部分组成。

（2）区域防入侵系统主机可根据实际情况安装在机房室内或室外，通过合理的布设传感光缆和适配器可将整个区域分成若干防区，以便于管理。单个系统最多可同时监控10个防区。

（3）区域防入侵系统主机可根据需要配备网络接口、光纤接口、短信发送模块、数据串口、工业电视接口等多种接口，同时支持多种通信方式及辅助功能。

2.5技术优势

（1）产品更安全、更稳定。

针对周界防范及边界防范，目前市面上有很多种产品，但均存在一定的技术缺陷。

①红外对射法、激光对射法：易受地理环境和恶劣天气的影响等缺陷，比如：大雾、大雨、大雪和沙暴等恶劣天气时，产生误报或者失效。

②特种电缆（电磁感应振动电缆、驻极体振动电缆、泄露电缆）、智能电子脉冲防范法：不能满足特殊区域的防爆要求。

红外探测器激光探测器

③分布式传感光缆。

分区立体式防御，提高报警准确率，降低误报率。

采用光缆作为传感和传输介质，无电磁信号泄露，符合工业防爆安全要求。

杜绝了恶劣天气（大雾、大风、大雪、大雨、沙暴等）对于系统正常工作的影响。

多种外部接口，强大的扩展功能。

对比可见，使用传感光缆进行周界防范，可以克服红外、激光、特种电缆等技术的缺陷，更安全、更稳定。

（2）技术成熟度高。

该产品采用国家“863”的项目“油气管道光纤安全预警技术与装备研究”课题的核心技术。融合相关防入侵技术和产品的功能特性和优点，在西气东输苏浙沪现场进行了大量的试验，并取得了良好的效果。

3防区划分方案

根据所需布设区域情况，本方案设计拟划分五个防区，五个防区由一台区域主机进行统一控制，远程服务器可以实时监控各防区的安全状态。将远程终端安装在配电室内，当防区产生报警时，联动视频监控系统，对监控区域实行全面监控，布设示意图如图4所示。

图4防区布设示意图4防区布设方式

根据现场照片，本方案拟将在走线槽顶部铺设第一道传感光缆，将传感光缆紧贴走线槽道布设，将光缆固定在走线槽道上。将第二道传感光缆布设在走线槽内，将其捆绑在电缆中间，每隔1米固定一次，这样当有人触动高压电缆时，将会产生振动，从而报警，布设两道防线以确保不会发生漏报现象，保障了防范区域的安全。具体铺设及固定方式还需要根据现场实际情况而定。光缆布设位置示意如图6所示：

图5防区布设图图6光缆布设位置示意图5视频及报警系统

光纤防盗检测主机检测到某区域振动后，即输出触发控制信号，该信号可连接到报警器和视频录像机，进而实现报警和视频联动。

5.1视频监视系统

视频监视系统由若干红外摄像机和视频录像机组成。

（1）红外摄像机。

考虑到整个系统的夜间监视功能，采用红外摄像机，能对监视范围实现昼夜监视。

（2）视频录像机。

对多路摄像机来的动态图像实现解码监视，并在LCD显示器上实现多路显示，可实现与外部信号的联动，控制录像和拍摄。

考虑到电缆桥架的布局和今后摄像机的扩充，采用16路视频录像机，在直线段采用枪式摄像机，桥架弯道处采用球形摄像机。

5.2报警联动系统

报警系统主要由若干现场的声光报警设备，当相应防区的光纤震动时，主机输出对应的开光信号，开光信号直接控制交流声光报警设备动作，实现现场的声光报警，对偷盗者具有震慑作用。

6结语

通过给该厂安装用于电缆桥架的防盗监控系统，将会对促进企业安装生产具有重要的现实意义。一方面通过防盗监控系统可以有效的监测电缆的被盗；另一方面能够保证厂区生产的正常进行。

参考文献

[1]兰林俊，黄继海，陈胜军.基于GPRS的远程家庭防盗监控系统设计[J].计算机安全技术，2008.

[2]郑海春，姜玥.智能无线防盗监控系统设计[J].信息与通信，2007.

篇8

【关键词】火电厂 热工仪表 电伴热系统 取样管 设计 实现

如果火电厂当中的锅炉、除氧器以及除盐水箱等相关设备均在露天的条件当中进行存放的话，与其相关的热工自动化设备也将随之被设置在室外当中。基于此种情况，为了能够让热共自动化设备能够正常且安全的运作，在冬季室外气温较低的施工环境下，应该对用于蒸汽、水以及燃油的导压管进行防冻处理，包括流体压力仪表、流量仪表、液位仪表的导压管等等。此外，在设置防冻装置时需要注意采用蒸汽伴热保温与电伴热保温相结合的方式来进行，其中的电伴热保温方式是以电热元件作为最基础的热源，是属于最为稳定的热源方式之一，在火电厂的生产运营中起到了很好的保温防冻作用。

1 电伴热系统的工作原理

电伴热即为在绝热层与被伴热管道当中用于加热之用的高分子类材料，其主要的作用是采用电热所产生的能力来对在取样过程当中丢失的热量进行填补，继而让其能够保持在一个最为合乎标准的范围当中。电伴热电缆的组成部分如下：半导体高分子材料、合金母线（两根）、内部高分子绝缘、合金屏蔽网以及外部高分子聚合物护套。其中，半导体高分子材料需要经过特殊的工艺手段制造而成，并且在整个结构当中起到了最为主要的发热作用。电伴热电缆的组成材质为抗高温性极强的镀锡铜合金，其不但具有恒定功率的特性，同时还比较不会受到外界其他影响因素的干扰。此外，含氟聚合物护套还能够为电缆带来一层额外的附加保护膜，使其能够在极度恶劣的化学环境当中也能够较好的应用。

通过热胀冷缩的原理我们能够了解到，如果伴热电缆所处环境的温度较低，那么用于导电的化学高分子材料即会形成收缩现象，继而形成能够让伴热电缆开始产生热量的电流；反之，如果伴热电缆所处环境的温度较高，高分子材料就会出现膨胀现象，并同时阻隔碳粒的相聚和回路的形成。这种情况会导致电路短路，伴热电缆所能够产生出来的热量会大幅度减少。为此，导电化学高分子材料温度的高低与否能够受到外界的环境温度影响。

2 伴热电缆特性分析

自控温电伴热带组成部分如下：导电塑料+平行母线（两根）+绝缘层+金属屏蔽网+防腐外套。这些组成部分当中最重要的发热部位即为由特殊工艺制作得来的导电塑料。如果伴热带所处的环境温度比较低，那么伴热带的热量就会随之产生并升高；如果周边环境的温度较高，伴热带的热量就会随之减少。如果周边环境的温度出现了上升趋势，塑料的状态又会从膨胀状态转为收缩状态，继而让碳粒的阻断现象发生改变，回路形成后让伴热带的温度随之提高。在上文中所提到的温度调节过程当中所能够起到最重要作用的即为材料本身的特性，由于它能够随着外界环境的温度而发生变化，所以它本身的温度不会出现忽高忽低的情况。此种自控型的伴热带并不需要温度控制器辅助就可以有效的对自身的温度进行调节和控制，并且同其他产品相比还具有如下几个优点：热量发散的较为均匀、能够折叠和挤压、不会出现局部温度过高的现象、可以随意拼接、安装过程简单易操作、后期保养简单以及耐温性超强等。

3 电伴热系统的设计

3.1 同热力计算相关联的原因

3.1.1 保温层的厚度

不一样的用于保温的材料会由于工作环境的变化发生改变，并且保温层的厚度也会有着比较明显的差别。通常情况下，我国的保温层厚度基本会控制在10毫米到30毫米之间，如果管线的标注显示为“30/25”的话，那么就说明保温层的内部厚度是30毫米，外部厚度为25毫米；如果管线标注显示为“25”的话，那么就说明此种为单层保温层，外部的厚度为25毫米。

3.1.2 保温材料的导热系数

假设仪表取样管路的保温层厚度已经确定，那么为了能够保证保温效果，在对保温材料进行选择时应该选择系数比较小一些的。在进行设计的时候应该尽可能的选择硅酸铝作为最基本材料。笔者选取了东北地区的一家发电厂作为本篇文章的说明案例，其中压力测量取样管路长度L1是15米，外径d是15毫米，取样管内部当中的温度t1是90摄氏度，周边环境的最低温度t2为零下25摄氏度，本电厂所采用保温材料为硅酸铝，系数λ是0.044W。

3.1.3 管线内的介质温度

如果按照发电厂的工艺特点来进行考虑的话，取样管内部当中的介质温度能够分成高、中、低三种。其中，高温介质所包括内容如下：过热蒸汽、再热蒸汽、省煤器进口给水以及过热器减温水等等；中温介质包括：凝结水和除氧水等等；低温介质的主要内容即为常温水。通过这些完全不同的介质温度能够帮助我们选择不一样伴热电缆，继而在符合保温需求的基础之上达到控制成本的最终目的。高温介质应选择带有恒定功率功能的电伴热电缆，中温和低温应选择带有自控温功能的电伴热电缆。

3.2 电源设计

电伴热电缆所应该使用的电源应该是220V的交流电源，为此，在设计电源过程当中应该注意在主要厂房之中选择一面墙体来设置电源柜，以此来保证其能够完全满足整个厂房当中电缆对电源的需求。通常情况下，电伴热的电源柜需要将位置选定在锅炉的运转层面之中，电源电量的来源主要是左右两路的380V电源，即为MCC A段和MCC B段，而后再通过自动切换、盘内小母线以及熔断器分配为保温箱形成供电回路。

通过上文中的示例我们可以知道，如果已确定取样管的长度为15米、介质温度t1为90摄氏度、米功率为20W/m的话，那么就需要在保温箱当中设置1000W的加热器、60W的白炽灯。如果电缆的电流为1.37A，即可选择容量为2A的支路微型断路器、容量为10A的主回路微型断路器。

4 电伴热系统的施工安装的特点

如果是在实际的工程当中，电伴热系统的施工方案通常有如下两种：针对中、低温管道选择自调控电缆；针对高温管道选择MI电缆。其中，前者的安装流程如下：首先，在直径为12-15毫米的仪表管外部设置一层保温材料，注意将材料的厚度控制在10-15毫米之间，为了能够对一些外部的热量进行隔离，可以再加包一层铝纸；其次，将自调控电伴热线铺设完成；最后，完成最终正式保温层的设置。此种施工方案应该选择温度调节器来进行温度控制，并且能够很好的解决不能够准确测量导压管长度的现象。在选择自调控电缆时应该注意的是，由于此时的蒸汽温度比较高，所以应该尽可能的对保温层的厚度进行增加，从根本上杜绝因热量过高而出现的烫伤事故。另外，此种方案具有了剪切随意、安装便捷以及维护轻松的优势。

MI电缆方案的安装流程如下：将MI伴热带设置于导压管的外部，而后再完成外层的保温设置即算完成。此种电缆方案虽然从理论的角度来看是非常简单且有效的方式，仅仅需要设置单层的保温层即可，并且还具有计量准确、安全系数高、使用时间较长的优点。然而在实际的操作当中，此种方案却具有无法后期更改、制造时间过长以及其他的控制器使用问题。基于此种情况，MI作为恒功率的伴热电缆之后，在所有的回路当中都需要单独设置一个温度调控器，如果高温蒸汽已超过400-500高温的话，那么一般的温控器探头就不能够承受这样的高温，继而在无形当中增加了整个建筑工程的成本。

5 结束语

综上所述，电伴热系统的适用范围较广，不但能够应用到蒸汽伴热的各类场所当中，同时还能够很好的改善因蒸汽伴热而带来的各种问题。为此，在今后的过程当中应该对电伴热的施工方案进行更加合理的设计，继而达到减少投资和缩短工期的最终目的。

参考文献

[1]周曼妮.仪表电伴热系统在石化装置中的应用[J].石油化工安全环保技术，2009，25（4）：13-16.

[2]张继伟.电伴热在核电站仪表及测量管道保温中的应用[J].仪器仪表用户，2007，14（1）：42-43.

[3]郭岩.电伴热技术在电厂的应用[J].哈尔滨职业技术学院学报，2007，12（3）：88-89.

作者简介

林琳（1984-），男，吉林省镇赉县人。现为中电投北部湾（广西）热电有限公司助理工程师。研究方向为热工自动化。

韦家鑫（1985-），男，广西壮族自治区桂平市人。中电投北部湾（广西）热电有限公司助理工程师。研究方向为热工自动化。

篇9

二次雷达的天线驱动系统是由交流驱动电机提供旋转动力的，电机经过变速齿轮箱减速为雷达天线提供低速运转，同时另一个交流油泵电机为变速齿轮箱提供足量油保障变速齿轮箱的齿轮稳定运行。当天线驱动电机和油泵电机其中任何一个出现故障时，都将直接影响二次雷达系统的稳定运行，严重时甚至将直接导致台站关闭。

天线驱动电机和油泵电机的运行状态可以通过电机启动时的声音和电机表面温度来判断，即电机故障时可能会出现声音异常、表面温度升高等现象。另外当环境温度过高或过低、油不足等情况出现时也会影响电机正常工作。

二次雷达天线电机监控系统在不影响雷达正常工作的情况下，实现对环境温度、电机温度、变速齿轮箱油位、电机或变速齿轮箱运转声音的检测、记录，当环境温度、电机温度超过工作温度时发出报警通知值班员。

一、监控系统设计方案

1.系统主要功能：

交流驱动电机、交流油泵电机、环境温度检测;在不损伤电机基础上，利用表面温度传感器直接感应电机表面温度，并转换为电压的模拟量传送到控制主机。

表面温度传感器是由温度电阻和变送器构成，当温度变化时温度电阻的阻值将发生线性变化，温度电阻的阻值变化转换为0―20mV的电压送入监控报警主机。

变速齿轮箱、交流驱动电机、交流油泵电机声音检测;在电机房安装高保真拾音器，当设备运转异常时，拾音器拾取的声音通过光端机、光缆送入音响，使值班人员可以及时听到设备的运转声音。

实时图像监视;在电机房安装一台高清摄像机，拾取设备运转状态、变速齿轮箱油位，设备漏油情况及整个电机房图象情况。

2.系统原理及框图：

温度温度传感器采集到的温度变化信号送到报警主机后通过光钎收发器、光缆传到值班室的控制电脑上记录和显示温度变化情况，摄像机采集的图象及拾音器采集的声音信号经光端机、光缆传送到值班室的硬盘录像机上记录和显示图象及声音。系统原理图如下：

图1 二次雷达电机监控系统原理图

图2 塔台及值班机房部分示意图

二、主要设备的功能及参数

1.瑞智先科C2881报警主机

模拟量输入可方便的设置电压或电流型探头，兼容各种模拟信号设备接入;

R322/485通讯方式可选;

开关量报警输出;

可方便的查询和导出监控的数据记录;

2.查询工作站（联想R4900V）

CPU：E6600

内存：2G

硬盘驱动器：160G

3.索尼SSC―CB575R摄像机

650线高清图像

1/3英寸960H EXVIEW HAD CCD

焦距2.5mm

日夜功能转换

数字降噪

4.温度传感器

测量范围：温度-20℃～70℃，湿度0～ 100%rh

测量精度：温度±0.5在25℃时，湿度±3%rh在25℃时

5.快鱼拾音器

监听面积：10～50平方米

频率响应：20HZ～20KHZ

灵敏度：-35db

信噪比：75db

指向特性：全向性

处理电路：数字降噪，AGC声音

6.多功能光端机

传输1路视频信号、1路音频信号、1路电话信号

三、设备安装

为提高系统的防雷和抗干扰能力，信号采用光缆传输，光缆沿塔台电机房到值班机房原有桥架，敷设到值班机房的工作台地板下面，设并用尼龙扎带捆扎。

电机温度传感器分别安装于交流驱动电机、交流油泵电机外壳的工艺孔，环境温、湿度传感器安装与空调同一面墙上，减少空调的影响。

摄像机安装在于变速齿轮箱油位相对应的墙壁上，便于采集油位图像。

拾音器固定在距电机最近的墙壁上。

报警主机固定在塔台电机房墙壁上，光钎收发器、光端机安装在壁挂的控制箱内。

查询工作站、硬盘录像机安装在值班室的工作台上。

摄像机图像显示与查询工作站通过KVM切换，共用一台显示器。

安装示意图如图2所示。

四、系统接线规范

1.RS232端口连接

RS232接口用于连接电脑，和电脑通讯的接口。

RS232接口接线定义如图3所示。

2.开关量输入接口

开关量接口输入，可接烟感、红外、门磁、浸水检测、市电检测等开关量设备。

开关量输入接口接线定义如图4所示。

提示：开关信号（烟感、漏水检测、市电等）接入：DI1、Com1为一组;DI2、Com2为一组;不区分正负。

干接点信号、电平信号接入：DI1、Com1为一组;DI2、Com2为一组;DI接正，Com接负。

3.模拟量接口

模拟量接口输入，可接入温湿度探头，电压、电流互感器等设备，并可通过拨码开关设置其类型（电压/电流型）。

模拟量输入接口接线定义如图5所示。

拨码开关设置：

拨码开关拨至A时，设置对应的设备为电流型;拨码开关拨至V时，设置对应的设备为电压型。

4.输出端口

输出端口用于接开关量设备（如风机等），报警输出及485温湿度探头。

输出接口定义如下（图从左至右）：

序号 端口标识 功能说明 描述

1-2 DO1 开关量1输出 接开关量设备（如风机等），可实现远程控制

3-4 DO2 开关量2输出

5-6 DO3 开关量3输出

7-8 DO4 开关量4输出

9 ALARM（+、-） 报警信号输出+（12V） 接声光报警器

10 报警信号输出-（GND）

11 RS485（A、B） 485通讯A 接485温湿度探头、电量变送器

12 485通讯B

13 12V 12V电源输出 接485温湿度探头电源

14 GND 12V电源地

五、结束语

篇10

［关键词］强电；弱电；接地型式；联合接地

1.概述

接地在电气技术中是指将电力系统或电气装置的某些导电部分，经接地线连接至“地”（通常指接地极）。是为保证电气设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施，一般来说，接地通过金属导线与接地装置连接来实现。常见的接地装置有：埋入地下的接地极、建构筑物中的等电位联结预埋板以及等电位连接端子盒等。而电子技术中的接地，可能与大地毫不相关，只代表电路中的一个等电位。如常见的电子电路图中那个三横的符号。接地系统的设计和施工不仅关系到设备的正常运行，还关系到生产过程中的人身安全，因此接地系统的设计和施工是建筑电气（强电）和弱电设计和施工中的重要组成部分。

2.电气（强电）接地

2.1电气施工中的接地分类

电气接地可以分为以下两种

功能性接地：为了保证设备（系统）的正常运行，或为了保证系统和设备达到正常的工作的要求而进行的接地，也称工作接地。例如变压器中性点接地、电压互感器一次绕组的中性点接地能保证一次系统中相对地电压测量的准确度等。

保护性接地：为了保证人身和设备的安全而进行的接地，其中又可以分为：（1）保护接地。电气装置外露导电部分和装置外导电部分在故障情况下可能带电压，为了降低此电压，减少对人身的伤害，把正常情况下不带电、而在故障情况下可能带电的电气设备外壳、支架和大地接连起来叫保护接地。保护接地的作用就是降低接地点的对地电压，避免人体触电危险。（2）过电压保护接地。为了防止过电压对电气装置和人身安全的危害而进行的接地，例如防雷接地。针对过电压的起因，电力系统必须采取防护措施以限制过电压幅值。如安装避雷线、避雷器、电抗器，开关触头加并联电阻等，以合理实施绝缘配合，确保电力系统安全运行。（3）防静电接地。为了消除静电对电气装置和人身安全的危害而进行的接地。

2.2建筑电气常用低压配电接地型式和保护配置

按照在实际低压配电系统中接地连接方式的不同，可将低压配电接地分为TN，TT，IT三种型式，而在建筑施工中常用到TN和TT这两种接地型式。

2.2.1TN系统

电力系统有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。按中性线与保护线组合情况，又可分为以下三种型式：

（1）TN－C系统

工作零线（N）与保护零线（PE）共用，如图1所示。对于TN－C系统在设计和施工中应该注意：1）当电气设备相线碰壳，直接短路，短路电流较大，可采用一般过电流保护电器切断电源。2）PEN线不仅通过正常工作不平衡电流，还作安全保护线用。如果PEN线通过电器被单独开断或隔离，则正常工作时由于负荷不对称，造成零位偏移就可能使电气设备外露可导电部分带电；如果把PEN线同相线一起隔离或开断，本身不会有危险的，但一旦PEN极接点发生损坏，发生虚接现象，则如同断线一样也会造成严重人身安全事故。因此《低压配电设计规范》　GB50054-2011中严格规定“TN-C系统中不应将保护接地中性导体（PEN线）隔离，严禁将PEN线接入开关电器”。3）TN-C系统的缺点。PEN线断线：当三相四线制线路所接各相负荷不对称时（即使设计是平衡的，运行中也可能不平衡），会使断线点后零位偏移，除了引起各相电压大幅波动外，还会将断线点后PEN线上的高电位通过PEN线传到所有电气设备外露可导电部分（即使切断电源的设备也因为PEN不被隔离而带电），从而造成大范围的人身触电事故。所以PEN线应重复接地，然而重复接地也只能一定程度的降低接触电压，并不能从根本上消除危险。如果实行等电位联结来避免触电，不但耗资和安装工程量大，技术上也往往不能完全办得到。如为防止通过人体手到脚的电流通路引起触电，应将混凝土楼板钢筋和首层混凝土地面也列入等电位联结范围内。这对于预制钢筋混凝土楼板和首层混凝土面来说，技术上是较困难的，经济上也是不合理的。因此TN－C系统不推荐在工程中采用，事实上在现在的工程中也很少应用。

图1

（2）TN－S系统

TN-S系统中，整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是分开的，如图2所示。对于TN－S系统，在设计和施工中应该注意：1）当电气设备相线碰壳，直接短路，故障电流大，可采用一般过电流保护电器切断故障线路。如线路较长，可在线路首端装设RCD切除故障线路。2）当N线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE线也无电位，这是区别于TN－C的重要特点，也是TN-S系统安全性好的重要原因.3）TN－S系统的N线不宜重复接地，因重复接地后对断N线保护设备故障不明显，且使干线首端不能装设RCD。PE线重复接地可进一步降低设备外壳和大地之间可能的故障电压，故推荐PE线重复接地。

TN－S系统是现在建筑电气工程中常用的接地型式，但配电主干线使用五芯低压电缆将加大有色金属消耗，增加工程投资，所以在同样保证安全运行的情况下通常采用下面所述的TN－C－S系统。

图2

（3）TN－C－S系统

TN－C－S系统，如图3所示，当PE线与N线从某点（一般为进构筑物处）分开后就不能再合并，且N线绝缘水平应与相线（L）相同。

对于TN－C－S系统设计和施工中应该注意：1）当电气设备发生单相碰壳，直接短路，短路电流较大，可采用一般过电流保护电器切断电源。如线路较长，可在线路首端装设RCD切除故障线路，但PEN段不能装设RCD，PE与N线分开段可采用RCD。2）PEN线严禁接入开关。3）PEN线在进构筑物处分开处应重复接地。如不重复接地，PEN线断线后系统情况同TN－C系统相同，而且断线点后N线上的高电位通过PE线传到所有电气设备外露可导电部分，从而造成大范围的人身触电事故。对此类由PE线引入的高电位所造成的触电事故，剩余电流型漏电保护电器将不起保护作用的。如分开处重复接地，故障情况就同TN－S系统，大大提高了安全性。

配电主干线使用四芯电缆有助于节约有色金属，减少工程投资，进入建筑物重复接地后PE和N线分开又可以满足配电安全要求，是现在较常采用的接地型式。

图3

2.2.2　TT系统

电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用保护线接至与电源中性点接地无电气联系的接地板上，简称保护接地或接地制，如图4所示。TT系统设计和施工中应该注意：（1）TT系统发生接地故障时，故障电路内包含有外露导电部分接地极和电源接地极的接地电阻。与TN系统相比，TT系统故障电路阻抗大，故障电流小。因此在TT系统中推荐采用RCD做接地故障保护。（2）干线首端装设RCD，其后面线路中N线不应重复接地。（3）TT系统的N线断开后，三相负荷如不平衡，中性点电位将升高，使个别相线相电压升高，单相设备可能被烧毁。可安装断零开关，但缺点是：当某一用电设备单相碰壳而保护装置不灵敏时，由于中性点电位升高，会使所有断零开关动作，扩大了事故停电范围，故TT系统要求装设RCD，以弥补此缺点。（4）TT系统装设RCD，须采用四极（三相）和二极（单相），切断相线的同时切断中性线。（5）由城市公用低压线路供电的建筑物，应按照供电部门的规定确定是否采用TT系统，如采用TT系统，进线开关必须采用四极开关。

图4

3.弱电设计和施工中的接地

弱电设计和施工中的接地既有电气接地也有电子接地，但电子接地的“地”不一定是大地，其经典定义应是“作为电路或系统基准的等电位点或平面”。弱电施工中的接地除了是对人员安全、设备安全的考虑外，也是抑制干扰发生的重要手段。弱电控施工中的接地可以分为安全地、信号地、屏蔽地：

3.1安全地

也就是弱电施工中的电气接地。当设备由交流系统供电时，为了保证人身和电子设备的本身的安全，防止在发生接地故障时其外露导电部分上出现超过限值的危险的接触电压，外露导电部分应接保护线或大地，这种接地称为安全地。安全地应与电气设计中的接地型式相一致。

3.2信号地

为了使电子设备在工作时有一个统一的公共参考电位，这种接地称为信号地，属于电子设备中的功能性地。这个“地”，可以是大地，也可以是接地母线，总接地端子等。

信号地按照不同的分法也有很多名称，比如逻辑地、模拟地、交流地、直流地、功率地等等，其实很多是电子设备电路设计中按不同的元件或功能对PCB板上的地所作的称谓。在设计和施工中一般都已按照设备自身的特点在内部作了相应的接地连接。下面具体讨论一下常采用的几种接地方法，而在实际工程中可参照产品说明来实施。

3.2.1一点接地

将各设备中的各种信号地接至已接大地的接地排上，这种接地型式适用于频率低于1MHz的设备，具体工程实施办法可以参照《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》CECS81：96第四章实施。

3.2.2多点接地

各设备的信号地分别以最短的接地线接至接地母线上，以降低各接地线的阻抗，减小各接地线之间的电感耦合及因存在分布电容而形成的电容耦合。

3.2.3浮地

信号地不与大地相连接。采用浮地首先是为了将设备与公共接地系统（信号地接大地通常使用公共接地系统）隔离公共接地系统的干扰，其次是为了防止不同设备在不同接地点接地后可能由地电位差引起环流的干扰。另外浮地还可以使不同电位间的电路配合变得容易。实现设备浮地的方法有变压器隔离和光电隔离。浮地的最大优点是抗干扰性能好。这是建筑电气中现场PLC站最常用的方式。浮地的缺点是由于设备不与大地相连，容易在两者间造成静电积累，当电荷积累到一定程度后，在信号地与大地之间的电位差可能引起剧烈的静电放电，而成为破环性很强的骚扰源。

3.3屏蔽接地

设备为了防止其内部或外部电磁感应或静电感应的干扰而对屏蔽体进行的接地。与信号地一样根据信号的频率高低可进行一点和多点接地，但不可以浮地。

4.联合接地

将建筑物内的电气设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共同接到接地系统，这种接地方式称为联合接地，采用联合接地时接地电阻不得大于1欧姆。但通过部分工程的施工实践，会发现由于有的弱电设备需要屏蔽，获得1欧姆的接地电阻值有困难，因此有部分弱电工程设备会单独接地而不做联合接地。

5.总结

从上述分析中可以看出，强电和弱电接地是相互联系的，盲目的将其分开和合在一起都是不正确的，而应该根据实际工程情况，结合设备和配电系统特点来设计和施工接地和保护方案，以达到接地安全可靠、投资节省合理、施工维护方便的最终目的。

参考文献