第一篇：供電系統(tǒng)中交流與直流傳輸方式的利弊分析

供電系統(tǒng)中交流與直流傳輸方式的利弊分析

F0403012孫逸翔5040309349授課教師張峰

摘要：交流高壓輸電和直流高壓輸電是現(xiàn)今兩種較為成熟的遠距離輸電模式。前者已經(jīng)有了很長的發(fā)展歷史，技術(shù)相對成熟，在人們的日常生活中得到廣泛應用；后者自五十年代起，開始被人們重視，在海底電纜等情況下相較交流輸電有著無可替代的優(yōu)勢。本文針對兩種輸電方式的原理和利弊做出一定的分析和討論，并結(jié)合國家重大工程運用現(xiàn)有的基電知識進行大致的了解和研究。并在最后對二者的發(fā)展前途進行了科學的展望。

關鍵詞：高壓直流，高壓交流，有功功率，無功功率，變壓器，耦合，整流，濾波，換流，三峽水利樞紐

概述

編寫說明編寫目的：通過對于交流和直流供電系統(tǒng)的簡要分析，掌握交流和直流輸電的相關初步知識，同時和書本學習的內(nèi)容相結(jié)合，鞏固書本知識。并且聯(lián)系實際（三峽水電站等），關注國家重要工程。

適應對象：電院二年級擁有基電知識的同學。

定義

變壓器：利用電磁感應的原理來改變交流電壓大小的電路元件。在電氣設備和無線電路中常用來升降電壓匹配阻抗等。

整流器：利用電子管或晶體管把交流電變成單方向流動的電流的電路元件。

濾波器：由線圈和電容器組成，用以把不同頻率的電磁振蕩分離開，只讓所需要的頻率通過的電路元件。

換流站：采用半控型的晶閘管器件，利用相控進行交—直和直—交兩種變換的電力系統(tǒng)。

緒言

從80年代中期開始，著名的發(fā)明家愛迪生就開始致力于將各種關于電力的設想化為現(xiàn)實的研究工作中，并取得了豐碩的成果。但愛迪生一直都傾向于采用直流電來處理和考慮問題，以至于在愛氏1887年年滿40之際有人提出用交流電取代直流電的設想的時候，他非但嗤之以鼻，還在以后的長久日子中引發(fā)了關于到底應該采取直流還是交流的激烈爭論。

從當時的情況看來，如果采用直流電輸送電力，由于功率在傳導電線的內(nèi)阻中迅速損耗，以至于發(fā)電廠輸送電力的距離最遠不超過一英里。如果這種狀況繼續(xù)下去，那么除了大城市外，別的地方也許就得不到電力。此外，采用直流電輸送的電力得把電壓局限在250伏之內(nèi)，如果超過這一標準就會燒毀燈絲，或危及用戶的安全。于是另一種想法應運而生：能不能將電壓提高，以利于遠距離輸電，然后在輸入用戶或工廠之前，再將電壓降下來。

為了能夠解決這個升壓和降壓的問題，人們很自然地想到了采用交流電，因為這樣才可以用變壓器來達到升降壓的目的。而實際的各種嘗試也的確證明了這種想法的可行性。所以后來出生在奧匈帝國克羅地亞的尼古拉·蒂斯拉的技術(shù)原理在喬治·威斯汀豪斯的支持下，終于將交流電引向?qū)嶋H應用。

而此時，固執(zhí)的愛迪生的直流電傳輸理論終于逐漸失去了主導地位，在而后的百年的時間里逐漸被人遺忘。

但是，直流電傳輸方式是不是真的就沒有任何可取之處呢？答案顯然是否定的?，F(xiàn)在已經(jīng)部分投產(chǎn)的我國三峽水電站的輸電模式中，就有2965公里的直流輸電線路。為什么三峽工程沒有采取已經(jīng)被經(jīng)驗和時間證實了的輸電方式而選取了看似已經(jīng)被人拋棄的方法呢？其中自然必然有一定的道理，我們此次便會去一探究竟。最后對這兩種經(jīng)典輸電方式作一番比較。

交流電輸電系統(tǒng)特性

當初歷史選擇了交流電，是有其必然原因的。實踐證明，交流電具備很多優(yōu)點。交流電動機結(jié)構(gòu)比較簡單，重量較輕，而且供電穩(wěn)定，還可以調(diào)離或調(diào)低，能夠?qū)嵭羞h距離送電。我們可以作如下比較。

由法拉第電磁定律U=BLv作為理論基礎，現(xiàn)今發(fā)

電機的發(fā)電電壓一般在幾千瓦至十幾千瓦之間，而在當

時的直流發(fā)電電壓不過幾百伏特。由于功率P=U×I,在電壓無法升高的情況下，為滿足公眾需求而愈增愈高的功率必然使電流不斷增大。由，線路的功

率損失必然愈為增大。于是人們設想：能不能將電壓提

高，以利于遠距離輸電，然后在輸入用戶或工廠之

直流發(fā)電機模型前，再將電壓降下來。

如果用直流電，這一點就無法實現(xiàn)。但是用交流電，它就可以沿一個方向前進，達到高峰時就調(diào)轉(zhuǎn)方向，再達到高峰時，又調(diào)轉(zhuǎn)方向，每秒鐘調(diào)換多次方向，就為改變電壓提供了條件。1888年，蒂斯拉成功地建成了一個交流電電

力傳送系統(tǒng)。他設計的發(fā)電機比直流發(fā)電機簡單、靈便，而他的變壓器又解決了長途送電中的固有問題。

利用變壓器，可將輸入線路的電壓提高，在送入家庭用戶或工廠之前，再把電壓降下來。

交流電實現(xiàn)電流遠距離輸送的關鍵在于利用變壓器。在送到輸電系統(tǒng)前，利用電廠內(nèi)的升壓變壓器將電壓升高為輸電線路電壓（一般為數(shù)百千伏）。當輸電線路到達負載中心（都市或工業(yè)區(qū)等）附近，設置超高壓或一次變電所將電壓降為161KV或69KV，再輸送到位于負載中心的配電變電所或二次變電所，把電壓降為配電電壓11.4KV或22.8KV再送到配電線路。

理想變壓器及三相組式變壓器的模型如下圖。

第3頁

由理想變壓器的定義式

（1）（2）

若變壓器的初級匝數(shù)為N1，次級匝數(shù)為N2，則匝比

（3）

由上述三式可以得出理想變壓器的VCR為：

至此我們可以知道：；即初級與次級線圈的輸入功率的總和為零。理想變壓器不會消耗功率，而若n取值足夠大，十幾千伏特的u1必然可以升至幾百千伏特。由公式P＝U×I

升高電壓后I值減小，隨之傳輸線路功率損失因之下降。遠距離輸電成為可能。至負載中心之后，仍然利用一理想變壓器將電壓重新將下來，以適用于生活用電。在動力系統(tǒng)方面，交流發(fā)電機和交流電動機也隨這種電路傳輸系統(tǒng)而相應地出現(xiàn)且隨時代進步而不斷得到改進。交流供電系統(tǒng)也就一步步發(fā)展到今天一統(tǒng)天下，趨近完善的境界。下面兩圖即給出三項電系統(tǒng)中的發(fā)電機與電動機基本構(gòu)造模型。

三相交流發(fā)電機模型三相交

流電動機模型

第4頁

直流電輸電系統(tǒng)特性

否定之否定。當初愛迪生與威斯汀豪斯的“電流之戰(zhàn)”雖以交流供電的勝出而結(jié)束。但隨著技術(shù)的進步，作為解決高電壓、大容量、長距離送電和異步聯(lián)網(wǎng)重要手段的直流輸電技術(shù)正越來越受到廣泛的應用。20世紀50年代后，電力需求日益增長，遠距離大容量輸電線路不斷增加，電網(wǎng)擴大，交流輸電受到同步運行穩(wěn)定性的限制，在一定條件下的技術(shù)經(jīng)濟比較結(jié)果表明，采用直流輸電更為合理，且比交流輸電有較好的經(jīng)濟效益和優(yōu)越的運行特性，因而直流輸電重新被人們所重視。1950年蘇聯(lián)建成一條長43km、電壓200kV、輸送功率為3萬kW的直流試驗線路。到60年代，海底電纜的輸電工程幾乎都采用直流輸電，直流輸電方式在跨越寬闊海峽的特殊自然條件下，優(yōu)點更為突出。80年代，可控硅換流器在大型直流輸電工程中嶄露頭角，巴西的伊泰普直流輸電工程，使直流輸電壓達到±600kV，輸電功率達到6 300MW，輸送距離806km，發(fā)展之迅速可見一斑。我國高壓直流輸電雖起步較晚，1977年建成第一條31kV直流輸電工業(yè)性試驗電纜線路。三峽至常州500kV超高壓直流輸變電路也已于今年建成。

直流輸電的再次興起并迅速發(fā)展，說明它在輸電技術(shù)領域中確有交流輸電不可替代的優(yōu)勢。我們通過查找資料，認為直流方式尤其在下述情況下應用更具優(yōu)勢：

（1）遠距離大功率輸電。直流輸電不受同步運行穩(wěn)定性問題的制約，對保證兩端交流電網(wǎng)的穩(wěn)定運行起了很大作用。

（2）海底電纜送電是直流輸電的主要用途之一。輸送相同的功率，直流電纜不僅費用比交流省，而且由于交流電纜存在較大的電容電流，海底電纜長度超過40km時，采用直流輸電無論是經(jīng)濟上還是技術(shù)上都較為合理。

（3）利用直流輸電可實現(xiàn)國內(nèi)區(qū)網(wǎng)或國際間的非同步互聯(lián)，把大系統(tǒng)分割為幾個既可獲得聯(lián)網(wǎng)效益，又可相對獨立的交流系統(tǒng)，避免了總?cè)萘窟^大的交流電力系統(tǒng)所帶來的問題。

（4）交流電力系統(tǒng)互聯(lián)或配電網(wǎng)增容時，直流輸電可以作為限制短路電流的措施。這是由于它的控制系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)快、控制性能好的特點，可以有效地限制短路電流，使其基本保持穩(wěn)定。

（5）向用電密集的大城市供電，在供電距離達到一定程度時，用高壓直流電纜更為經(jīng)濟，同時直流輸電方式還可以作為限制城市供電電網(wǎng)短路電流增大的措施。

我們認為：首先最為關鍵的，是在許多特定場合下直流輸電方式可以減少功率損失。

一、直流輸電無電磁波形式功率損失

根據(jù)麥克斯韋方程組：

穩(wěn)恒電流不產(chǎn)生電磁波，而變化的交流電則會產(chǎn)生波動的E、H矢量。

由坡印廷矢量定義

S＝E×H

其中I即為電磁波的強度。

由此可見，當使用超高壓交流傳輸電流時，由于其dI/dt變大，勢必造成更多能量以電磁波的形式損失，而使用直流輸變則無此問題。

二、直流輸電無動感元件無功功率損失

在高壓交流電線在空氣中架設時，線路與大地構(gòu)成一電容。但由于由空氣作為介質(zhì)的此電容較小，因而對電路傳輸影響不大。但在埋地電纜、海底電纜送電等形式中，由于線路與環(huán)境形成動態(tài)元件模型而產(chǎn)生的功率損失就較為可觀了。線路與大地、海水等直接構(gòu)成電容值較大的電容。根據(jù)阻抗公式

海水及大地中此阻抗Z值可達較小，相當于構(gòu)成一條支路，造成功率損失。而在直流模型下則無此影響，提高了有功功率的傳輸效率。

如同交流輸電中需采用變壓器一樣，直流輸電方式需要以換流站和整流器作為向日常用電轉(zhuǎn)換的必需，來實現(xiàn)整流和濾波。下面我們粗略作一些探討：

整流電路的作用是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，嚴格地講是單方向大脈動直流電，而濾波電路的作用是把大脈動直流電處理成平滑的脈動小的直流電。

整流原理：利用二極管的單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)整流。以全波橋式整流為例，其電路和相應的波形如下圖所示。

若輸入交流電為

則經(jīng)橋式整流后的輸出電壓為（一個周期）

橋式整流電路波形圖

(9)

其相應直流平均值為

(10)

由波整流提濾波電

此可見，橋式整流后的直流電壓脈動大大減少，平均電壓比半高了一倍（忽略整流內(nèi)阻時）。路：

經(jīng)過整流后的電壓（電流）仍然是有“脈動”的直流電，為了減少波動，通常要加濾波器，常用的濾波電路有電容、電感濾波等。現(xiàn)討論最簡單的濾波電路。

電容濾波器是利用電容充電和放電來使脈動的直流電變成平穩(wěn)的直流電。下圖所示為電容濾波器在帶負載電阻后的工作情況。

由電容兩端的電壓不能突變的特點，達到輸出波形趨于

平滑的目的。經(jīng)濾波后輸出的波形如下圖所示。

依據(jù)已做分析，在參閱資料后我們得出如下結(jié)論：

在進行遠距離高電壓輸電時，直流輸電方式有著諸多優(yōu)點。

（1）直流輸電不存在兩端交流系統(tǒng)之間同步運行的穩(wěn)定性問題，其輸送能量與距離不受同步運行穩(wěn)定性的限制；

（2）用直流輸電聯(lián)網(wǎng)，便于分區(qū)調(diào)度管理，有利于在故障時交流系統(tǒng)間的快速緊急支援和限制事故擴大；

（3）直流輸電控制系統(tǒng)響應快速、調(diào)節(jié)精確、操作方便、能實現(xiàn)多目標控制；

（4）直流輸電線路沿線電壓分布平穩(wěn)，沒有電容電流，不需并聯(lián)電抗補償；

（5）兩端直流輸電便于分級分期建設及增容擴建，有利于及早發(fā)揮效益。

故現(xiàn)今遠距離直流輸電方式已得到廣泛應用。我國在長距離輸電的國家電網(wǎng)構(gòu)建中，也已大膽并成功地使用了這種技術(shù)。右圖為舉世矚目的三峽工程，它的多條輸電線路即將采用直流輸電方式。電站向華中及川東輸電距離在６００ｋｍ以內(nèi)，采用交流５００ｋＶ輸電較為經(jīng)濟，向華東送電采用５００ｋＶ直流和１０５０ｋＶ交流混合方式是可行的。采用１０１５ｋＶ線路交流輸電能力可代替４～５回５００ｋＶ交流輸電線路，減少鐵塔用材１／３，節(jié)約導線１／２，節(jié)省造價１０％～１５％，線路損耗減少５０％。直流、交流輸電方式的綜合評價與前景展望

直流輸電的發(fā)展歷史到現(xiàn)在有百余年，在輸電技術(shù)發(fā)展初期曾發(fā)揮作用，但到了20世紀初，由于直流電機串接運行復雜，而高電壓大容量直流電機存在換向困難等技術(shù)問題，使直流輸電在技術(shù)和經(jīng)濟上都不能與交流輸電相競爭，因此進展緩慢。

我們今天的日常生活用電網(wǎng)絡，大多為三相交流供電方式，它擁有短距離內(nèi)輸電便捷、可升降壓、適用性廣等諸多優(yōu)勢。它在我們生活中的主導地位，在短時間內(nèi)，也因而是難以動搖的。

當今，隨著遠距離交流供電的弊端逐步凸現(xiàn)，直流輸電方式在此受到人們的青睞，雖然直流輸電較交流輸電相比存在一些缺點，如：換流器在工作時需要消耗較多的無功功率；可控硅元件的過載能量較低；直流輸電在以大地或海水作回流電路時，對沿途地面地下或海水中的金屬設施造成腐蝕，同時還會對通信和航海帶來干擾。然暇不掩瑜，在遠距離傳輸高壓電流方面，直流輸電已成為先進技術(shù)的發(fā)展方向。

現(xiàn)已有不少國家試制成功直流斷路器和負荷開關，并正在研究利用這些開關設備與直流輸電的控制技術(shù)相結(jié)合，以實現(xiàn)多端直流輸電。

當前對高溫超導的研究也正方興未艾，它在強電方面應用的可能性也與日俱增。超導用于直流輸電要比用于交流輸電更為有利，可以期待在不遠的將來，超導將使電能的傳輸發(fā)生劃時代的變革，并進一步推進直流輸電的發(fā)展。

最后，我們羅列直流供電與交流供電的利弊，以作綜合比較。

（1）流輸電一般采用雙極中性點接地方式，直流線路僅需兩根導線，三相交流線路則需三根導線，但兩者輸送的功率幾乎相等，因此可減輕桿塔的荷

重，減少線路走廊的寬度和占地面積。在輸送相同功率和距離的條件下，直流架空線路的投資一般為交流架空線路投資的三分之二。

（2）直流電纜線路的投資少。相同的電纜絕緣用于直流時其允許工作電壓比用于交流時高兩倍，所以在電壓相同時，直流電纜的造價遠低于交流電纜。

（3）換流站比變電站投資大。換流站的設備比交流變電站復雜，它除了必須有換流變壓器外，還要有目前價格比較昂貴的可控硅換流器，以及換流器的其它附屬設備，因此換流站的投資高于同等容量和相應電壓的交流變電站。

（4）在相同的可比條件下，當輸電線路長度大于等價距離時，采用直流輸電所需的建設費用比交流輸電省。

（5）直流輸電運行費用較省。根據(jù)國外的運行經(jīng)驗，線路和站內(nèi)設備的年折舊維護費用占工程建設費用的百分數(shù)，交流與直流大體相近。但直流輸電電能損耗在導線截面相同、輸送有功功率相等的條件下，是交流輸電的三分之二。

可以預見：具有“悠久傳統(tǒng)”的三相交流供電系統(tǒng)將在發(fā)電領域與日常生活領域繼續(xù)體現(xiàn)強大的生命力，而直流輸電方式也將在新技術(shù)變革的飛速發(fā)展中，發(fā)揮愈加巨大的作用。

致謝在本論文的書寫過程中，得到了F0403012班王佑民同學的大力支持，在此表示衷心的感謝。參考書目

陳士軍《直流輸電的優(yōu)勢與前景》

王藹《基本電路理論》

李翰蓀《簡明電路分析基礎》

孫如瑛《三峽工程重大裝備科研工作回顧》

毛江《遠距離高壓輸電及其在三峽工程應用的探討》 李其榮《愛迪生傳》

西安交通大學 電機學網(wǎng)絡教學系統(tǒng) 中國科學技術(shù)大學 物理實驗網(wǎng)絡課程 高峽出平湖——三峽工程網(wǎng)站 國務院三峽工程建設委員會網(wǎng)站

第二篇：直流系統(tǒng)典型故障分析與對策

直流系統(tǒng)典型故障分析與對策

設備工程部 張建全

【摘要】本文介紹了直流系統(tǒng)的常見配置、絕緣監(jiān)察裝置的原理和數(shù)學模型，針對發(fā)電廠直流系統(tǒng)的接地、交流竄入直流、寄生回路等典型故障，分析了不同故障產(chǎn)生的原因及分析方法，總結(jié)了應對直流系統(tǒng)典型故障的對策，以期為設計、檢修及維護人員的直流改造、設備驗收、故障消除等工作提供一定的參考。

【關鍵詞】直流系統(tǒng) 直流接地 交流串入直流 寄生回路 引言

直流系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，為一些重要負荷、繼電保護及自動裝置、交流不停電電源（UPS）、遠動通訊裝置、控制及信號回路提供穩(wěn)定可靠地工作電源。發(fā)電廠直流系統(tǒng)所接設備多、回路復雜，常因回路設計不完善、誤接線、元件生產(chǎn)工藝落后以及在長期運行中環(huán)境的改變、氣候的變化引起的電纜及接頭老化等問題，不可避免的會出現(xiàn)直流接地、交流串入直流、不同直流系統(tǒng)間形成寄生回路等故障，這些故障不僅會造成直流電源的短路、引起熔斷器熔斷或電源開關斷開，使電力設備失去控制電源；甚至會引起信號裝置、繼電保護及自動裝置、斷路器的誤動或拒動，引發(fā)電力系統(tǒng)故障乃至事故，從而對發(fā)電廠、電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅。因此關于直流系統(tǒng)的可靠性與安全性以及如何迅速有效的解決故障等問題，得到了研究、設計、檢修及維護人員的廣泛關注。2 直流系統(tǒng)的配置、絕緣監(jiān)察原理和數(shù)學模型 2.1 直流系統(tǒng)的常見配置

直流系統(tǒng)的常見配置如圖1所示。直流系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，每個子系統(tǒng)都有獨立的充電機、蓄電池組和絕緣監(jiān)察裝置。兩個直流子系統(tǒng)通過直流分電屏分別提供兩組直流母線KM1（控制母線電源1）、BM1(保護母線電源1)和KM2（控制母線電源2）、BM2(保護母線電源2)。將保護裝置的直流電源與操作控制的直流電源分開，以保證雙重化配置的兩套保護的直流電源、兩個控制回路的控制電源相互獨立[1]。

圖1 直流系統(tǒng)的配置

2.2 絕緣監(jiān)察裝置的原理和數(shù)學模型

直流絕緣監(jiān)察裝置的原理如圖2所示，虛線內(nèi)為主機內(nèi)部分，主機檢測正、負母線對地電壓，通過對地電壓計算出正負母線對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時，裝置報警。

圖2 直流絕緣監(jiān)察裝置原理

其中，R+為直流正母線對地電阻值，R-為直流負母線對地電阻值，V1為直流正母線對地電壓值，V2為直流負母線對地電壓值，R1、R2為裝置內(nèi)設定電阻，R1=R2，數(shù)學模型如下：

當K1閉合，K2打開，測得一組V1,V2實際數(shù)值，得出方程（1）

V1/V2=（R1//R+）/R-（1）

當K1斷開，K2閉合，測得一組V1’,V2’實際數(shù)值，得出方程（2）

V1’/V2’=R+/（R2//R-）（2）聯(lián)立方程（1）、（2）即可求得正、負母線的對地電阻值R+、R-，當計算值R+、R-低于設定值時，裝置報出正、負接地告警信號。3 直流系統(tǒng)典型故障及分析 3.1 直流系統(tǒng)接地

直流系統(tǒng)接地故障因其發(fā)生率高、危害性大而成為發(fā)電廠電氣維護工作中的一個頑疾。在豐潤熱電公司兩臺機組運行5年發(fā)現(xiàn)的電氣二次缺陷中，直流系統(tǒng)接地故障占有很大的比例。僅2011年涉及直流接地故障就有5次之多。

當直流系統(tǒng)發(fā)生一點金屬性接地時，因其不能形成回路，不會產(chǎn)生短路電流，故不會影響設備繼續(xù)運行，但是必須及時消除。否則，再發(fā)生另一點金屬性接地，就有可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動；造成直流保險熔斷，使繼電保護及自動裝置、控制回路失去電源，從而引發(fā)電力系統(tǒng)嚴重故障乃至事故[2]。

3.1.1直流正極兩點接地導致誤動

直流正極兩點接地有使繼電保護及自動裝置、斷路器線圈誤動的可能，如圖3所示，若A、B兩點接地，則KA1、KA2的接點被短接，KM將誤動跳閘。若A、C兩點接地，則KM接點被短接從而引起相關開關誤跳閘。同理，正極兩點接地還可能造成誤合閘，誤報信號。

圖3 直流系統(tǒng)接地情況圖

3.1.2直流負極兩點接地導致拒動

直流負極兩點接地有使繼電保護及自動裝置、斷路器線圈拒動的可能，如圖3所示，若B、E兩點地，則KM線圈被短接，保護動作時KM線圈不動作，開關不會跳閘。若D、E兩點接地，則LT線圈被短接，保護動作及操作時開關拒跳。同理，負極兩點接地開關也可能合不上閘，信號不能報出。3.1.3正負極兩點接地引起熔絲熔斷

當直流正負極兩端兩點接地時，如圖3所示，當A、E兩點接地時，將引起熔絲熔斷。當B、E和C、E兩點接地,保護又動作時，不但斷路器拒跳，而且熔絲會熔斷、可能燒壞繼電器的觸點[3]。3.2 交流串入及耦合電容對直流系統(tǒng)的影響

在電廠、變電站現(xiàn)場除了直流回路外，還存在著大量而廣泛的交流回路，例如照明及墻壁電源、低壓電動機交流控制、電壓互感器以及電流互感器二次回路等。由于他們的一端是連接大地的，這些回路與直流回路串電時，不僅導致直流系統(tǒng)接地[4]，甚至引起保護及自動裝置的誤動作。

2010年6月豐潤熱電公司1號機機爐PC A段進線等三個進線開關跳閘，跳閘前DCS系統(tǒng)檢測到直流負母線發(fā)生過接地故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)某端子箱內(nèi)交、直流相鄰端子有短接燒黑痕跡，確定因此發(fā)生了220V交流電串入直流負端。直流負端串入交流電壓后，DIC對DI的電位某些時刻超過動作電壓值，同時因為DI端存在的耦合電容導致DI端的電位不能發(fā)生突變（電容特性），導致DI的兩端存在大于動作值的電位差，測控裝置檢測到DI動作，開關發(fā)生跳閘。

圖4 模擬實驗原理圖

我們對相關測控裝置進行了交流串入直流的模擬實驗，原理如圖4所示，K1、K2、R1、R2為絕緣檢查裝置內(nèi)部元件，監(jiān)察原理如2.2所述，在控制回路負端加入交流220V電壓，當耦合電容達到0.4μF時，光耦發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。

從而可以得出結(jié)論：因控制線路教長而存在耦合電容，當耦合電容達到一定量時，若發(fā)生直流負極接地或負極串入交流電源信號時將導致光耦電路產(chǎn)生電平變位。同理若直流正極或外部分閘接點下口線路發(fā)生交流串入，風險等同。3.2 寄生回路造成接地假象

2013年8月，豐潤熱電公司I、II段兩獨立直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置同時報警，I段母線發(fā)負接地信號,I號絕緣監(jiān)察裝置顯示正母線對地電壓為230V，負母線對地電壓0V；II段母線發(fā)正接地信號,II號絕緣監(jiān)察裝置顯示正母線對地電壓為0V，負母線對地電壓-230V。同時啟備變B套保護裝置告警。經(jīng)查在B套保護裝置的操作箱內(nèi)“顯示與復歸”板件端子焊點處有短路燒黑痕跡。其板件原理圖如圖5所示，板件元件布置情況如圖6所示。

圖5 顯示與復歸原理圖

圖6 板件實際布置圖

因板件焊點9J1ac4和焊點9J1ac5在板件上的距離接近，制造工藝不良，再加上環(huán)境變化及積塵的影響導致了兩個焊點間的短路。從而形成寄生回路將II段直流正電與I段直流負電短接。兩段直流短接后形成了一個端電壓為460V的電池組，中點對地電壓為零，又因為每組直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置均有一個接地點（原理見2.2），短路后直流系統(tǒng)中存在兩個接地點。所以II段直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置判斷為正極接地，I段直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置判斷為負極接地。4 直流系統(tǒng)典型故障相應對策

鑒于直流系統(tǒng)的重要性、故障造成的危害性以及現(xiàn)場環(huán)境的復雜性，如何將風險降至最低，如何將缺陷消除于萌芽，如何迅速有效的解決故障成為繼電保護設計、制造和檢修維護人員緊迫問題。為此，本文針對上述直流系統(tǒng)典型故障進行分析并總結(jié)相應對策，已期能夠為相關人員提供一定的參考。

（1）對于運行環(huán)境復雜、環(huán)境惡略的場所的直流電纜，在設計、建設施工期間的電纜選型應考慮足夠的備用芯，檢修維護人員可利用設備停修的機會，對直流回路進行絕緣測試做好記錄，并進行劣化分析。對于絕緣水平低，或出現(xiàn)接地芯線時可及時更換。當直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地故障時，雖不至引起危害，但必須及時消除，以免發(fā)生兩點接地給系統(tǒng)造成影響。對于直流系統(tǒng)接地故障的查找方法和注意事項可參見相關規(guī)程，本文不再贅述。

（2）為避免交流串入直流的影響，應在端子箱或屏柜端子處將交流端子做明顯的標識，并與直流端子以明顯距離隔開。同時直流回路繼電器與交流繼電器、接觸器、小開關等設備保持相當?shù)木嚯x，以免交流回路的電壓切換中產(chǎn)生電弧將交流電壓引入直流回路[2]。為避免直流長線路耦合電容的影響，可在控制回路，特別是跳合閘出口回路加裝大功率的重動繼電器。

（3）對于設備數(shù)量多、回路復雜的發(fā)電廠直流系統(tǒng)，由于輸煤、除灰、廢水等輔助系統(tǒng)的工況和環(huán)境惡略，建議將這些輔助系統(tǒng)的直流電源與主系統(tǒng)的直流電源分開布置，以提高主系統(tǒng)運行的可靠性。

（4）為防止出現(xiàn)寄生回路并造成影響，除了在直流回路的設計、改造、施工、驗收中嚴格審核把關外，還可以在定期檢驗過程中以測量兩組獨立的直流系統(tǒng)之間的絕緣的方法進行檢驗。對于板件內(nèi)回路應盡可能采用弱電源設計，且兩組不同的直流回路之間應留有足夠的絕緣距離，提高制造工藝，以防焊點接近虛接而形成寄生回路。

（5）加強日常巡檢及特巡力度、保持電纜溝排水通暢，定期清掃灰、粉塵、檢查接線端子發(fā)熱情況，二次回路退出運行或多余的電纜頭應包扎好，工作完畢注意清理現(xiàn)場勿將金屬零件遺留屏內(nèi)，保持好設備的運行環(huán)境。

參考文獻

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[3]毛錦慶，等。電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答 中國電力出版社，1999；

[4]余育金 變電站直流系統(tǒng)接地故障分析、查找及處理 廣西電業(yè) 2007.1（82）90-91；

第三篇：實驗二：模擬信號數(shù)字化傳輸系統(tǒng)的建模與分析

實驗二：模擬信號數(shù)字化傳輸系統(tǒng)的建模與分析

08電子信息工程（3）班

E08610308 陳建能

一、實驗目的

1.進一步掌握 Simulink 軟件使用的基本方法； 2.熟悉信號的壓縮擴張； 3.熟悉信號的量化； 4.熟悉PCM編碼與解碼。

二、實驗內(nèi)容

1.設計一個13折線近似的PCM編碼器模型，能夠?qū)θ≈翟赱-1;1] 內(nèi)的歸一化信號樣值進行編碼；

2.設計一個對應于以上編碼器的PCM解碼器；

3.在以上兩項實驗的基礎上，建立PCM串行傳輸模型，并在傳輸信道中加入指定錯誤概率的隨機誤碼。

三、實驗原理

1.信號的壓縮和擴張

非均勻量化等價為對輸入信號進行動態(tài)范圍壓縮后再進行均勻量化。中國和歐洲的PCM數(shù)字電話系統(tǒng)采用A律壓擴方式，美國和日本則采用μ律方式。設歸一化的話音輸入信號為x?[?1,1]，則A律壓縮器的輸出信號y 是：

?Ax??1?lnAy???sgn?x?(1?lnAx)??1?lnAx?1A1?x?1A

其中，sgn(x)為符號函數(shù)。A律PCM數(shù)字電話系統(tǒng)國際標準中，參數(shù)A=87.6。Simulink通信庫中提供了“A-Law Compressor”、“A-Law Expander”以及“Mu-Law Compressor”和“Mu-Law Expander”來實現(xiàn)A律和? 律壓縮擴張計算。

壓縮系數(shù)為87.6的A律壓縮擴張曲線可以用折線來近似。16段折線點坐標是

11111111111111??x???1,?,?,?,?,?,?,?,0，，，，1?***643216842??76543211234567??y???1,?,?,?,?,?,?,?,0，，，，1?88888888888888??

其中靠近原點的4段折線的斜率相等，可視為一段，因此總折線數(shù)為13段，故稱13段折線近似。用Simulink中的“Look-Up Table”查表模塊可以實現(xiàn)對13段折線近似的壓縮擴張計算的建模，其中，壓縮模塊的輸入值向量設置為

[-1,-1/2,-1/4,-1/8,-1/16,-1/32,-1/64,-1/128,0,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1/4,1/2,1] 輸出值向量設置為

[-1:1/8:1] 擴張模塊的設置與壓縮模塊相反。2.PCM編碼與解碼

PCM是脈沖編碼調(diào)制的簡稱，是現(xiàn)代數(shù)字電話系統(tǒng)的標準語音編碼方式。A律PCM數(shù)字電話系統(tǒng)中規(guī)定：傳輸話音信號頻段為300Hz到3400Hz，采樣率為8000次/秒，對樣值進行13折線壓縮后編碼為8bit二進制數(shù)字序列。因此，PCM編碼輸出的數(shù)碼速率為64Kbps。

PCM編碼輸出的二進制序列中，每個樣值用8位二進制碼表示，其中最高比特位表示樣值的正負極性，規(guī)定負值用“0”表示，正值用“1”表示。接下來3位比特表示樣值的絕對值所在的8段折線的段落號，最后4位是樣值處于段落內(nèi)16個均勻間隔上的間隔序號。在數(shù)學上，PCM編碼的低7位相當于對樣值的絕對值進行13折線近似壓縮后的7bit均勻量化編碼輸出。

四、實驗程序、注釋、運行結(jié)果及運行結(jié)果說明 系統(tǒng)總圖：

子系統(tǒng)1：

子系統(tǒng)2：

參數(shù)：

傳輸話音信號頻段為1000H z，采樣率為8000次/秒，對樣值進行13折線壓縮后編碼為8bit二進制數(shù)字序列。PCM編碼輸出的數(shù)碼速率為64Kbps。

運行后：

五、心得體會

本次實驗是信號的量化編碼和解碼，一開始主要還是建立模型，然后就是設置參數(shù)，最后便可以得到所需的結(jié)果。剛剛的時候都不知道從何下手，也不知道該求什么，最后慢慢看書，慢慢地調(diào)試，最后終于弄好了。

第四篇：風險與機會并存——債券籌資方式的利弊分析

風險與機會并存——債券籌資方式的利弊分析

債券是國家政府、金融機構(gòu)、企業(yè)等機構(gòu)直接向社會借債籌措資金時，向投資者發(fā)行，并且承諾按規(guī)定利率支付利息并按約定條件償還本金的債權(quán)債務憑證。作為企業(yè)來說，使用債券籌資具有以下的優(yōu)缺點：

一、債券籌資的優(yōu)點。

（１）資本成本低。債券的利息可以稅前列支，具有抵稅作用；另外債券投資人比股票投資人的投資風險低，因此其要求的報酬率也較低。故公司債券的資本成本要低于普通股。

（２）具有財務杠桿作用。債券的利息是固定的費用，債券持有人除獲取利息外，不能參與公司凈利潤的分配，因而具有財務杠桿作用，在息稅前利潤增加的情況下會使股東的收益以更快的速度增加。

（３）所籌集資金屬于長期資金。發(fā)行債券所籌集的資金一般屬于長期資金，可供企業(yè)在１年以上的時間內(nèi)使用，這為企業(yè)安排投資項目提供了有力的資金支持。

（４）債券籌資的范圍廣、金額大。債券籌資的對象十分廣泛，它既可以向各類銀行或非銀行金融機構(gòu)籌資，也可以向其他法人單位、個人籌資，因此籌資比較容易，并可籌集到較大金額的資金。

二、債券籌資的缺點。

（１）財務風險大。債券有固定的到期日和固定的利息支出，當企業(yè)資金周轉(zhuǎn)出現(xiàn)困難時，易使產(chǎn)業(yè)陷人財務困境，甚至破產(chǎn)清算。因此籌資企業(yè)在發(fā)行債券來籌資時，必須考慮利用債券籌資方式所籌集的資金進行的投資項目的未來收益的穩(wěn)定性和增長性的問題。

（２）限制性條款多，資金使用缺乏靈活性。因為債權(quán)人沒有參與企業(yè)管理的權(quán)利，為了保障債權(quán)人債權(quán)的安全，通常會在債券合同中包括各種限制性條款。這些限制性條款會影響企業(yè)資金使用的靈活性。

第五篇：地鐵通信系統(tǒng)傳輸中的常見問題及應對方案分析

地鐵通信系統(tǒng)傳輸中的常見問題及應對方案分析

【摘 要】近些年，城市固有的面積增加；城市內(nèi)的地鐵體系，也要延展原有的建造范圍。精準的通信信息，能折射出地鐵系統(tǒng)現(xiàn)有的運行狀態(tài)，及時去發(fā)覺潛藏故障，并著力去化解。因此，通信體系內(nèi)的信息傳輸，關聯(lián)著地鐵安全。要明晰常常見到的傳輸疑難，在這樣的狀態(tài)下，探究可用的應對路徑。

【關鍵詞】地鐵通信系統(tǒng)；傳輸；常見問題；應對方案

城市內(nèi)的多樣地鐵，都凸顯出了方便優(yōu)點，并縮減了原有的運輸能量。地鐵通信這一類別的體系，涵蓋著偏多的傳輸問題。要接納微機協(xié)同下的應對技術(shù)，查驗出這樣的傳輸疑難，增添地鐵信息帶有的精確性。要制備出多樣方案，然后解析現(xiàn)有的傳輸狀態(tài)，篩選出最佳情形下的那種方案。

1.現(xiàn)有的傳輸問題

地鐵搭配著的傳輸系統(tǒng)，是通信類系統(tǒng)以內(nèi)的側(cè)重成分，在地鐵帶有的通信網(wǎng)中，這樣的傳輸體系，搭建起了通信傳輸帶有的總網(wǎng)絡，維護著多樣地鐵的慣常運行。通信傳輸這一類別的系統(tǒng)，涵蓋了精準的、速率很快的多樣信息，整合了圖像、信息內(nèi)的數(shù)據(jù)、關聯(lián)著的文字。地鐵通信這一過程，要接納如上的傳輸體系，如地鐵帶有的無線通信、地鐵以內(nèi)的精準時鐘、獨特的閉路電視、其他情形下的同步體系，它們都要銜接著傳輸體系。地鐵通信，應供應帶有可靠特性的信息，因此，傳輸體系，也搭配著很高的層級要求。

地鐵搭配著的通信傳輸，應接納光纖數(shù)據(jù)這一類別的設備，以便搭建起可用支持。利用好現(xiàn)有的通道環(huán)網(wǎng)，預留出特有的備用通道，增添信息涵蓋著的穩(wěn)定性。通信傳輸要銜接著多樣接口，能安設可用的網(wǎng)絡設施，及時去接納信息。在建構(gòu)的初始時段內(nèi)，就確認出了現(xiàn)有的用戶類別、現(xiàn)有的用戶數(shù)目；在后續(xù)時段內(nèi)，很難去更替這兩個類別的數(shù)值。完備的這種體系，還要整合起實時特性的業(yè)務，以及帶有非實時特性的業(yè)務。

從現(xiàn)狀看，現(xiàn)有的傳輸體系，很難與交通帶有的要求契合。地鐵傳輸這一類別的體系，涵蓋了光纖傳輸、泄露電纜的特有傳輸、無線情形下的集群通信、路站的特有管控、體系內(nèi)的路控電話、體系內(nèi)的中繼器。通常情形下，通信帶有的傳輸流程，可以分出如下層級：首先，體系內(nèi)的調(diào)度員，會發(fā)送特有的信息；經(jīng)由體系內(nèi)的管控中心，以及無線情形下的移動傳遞，運送給既有的集群基站。其次，體系內(nèi)的基站，經(jīng)由電纜，把如上的信息，運送給多樣車站內(nèi)的中繼器。再次，中繼器會延展如上的信號，傳遞給預備好的泄漏電纜，以便接收。如上的傳輸路徑，只可以搭建起地鐵內(nèi)的互通渠道，很難與公眾帶有的要求契合。由此可見，要改造陳舊的這種技術(shù)，摸索出更適宜技術(shù)。

2.可用的應對方案

2.1建構(gòu)起開放網(wǎng)絡

OTN框架下的傳輸網(wǎng)絡，帶有凸顯的開放特性，針對體系內(nèi)的專網(wǎng)。專用情形下的地鐵網(wǎng)絡，涵蓋了偏多的業(yè)務類別；然而，業(yè)務帶有的數(shù)目卻偏少。在這樣的狀態(tài)下，適宜安設OTN的新穎網(wǎng)絡。這一類別的網(wǎng)絡，銜接著專用電路固有的接口，但它沒能建構(gòu)起可用的聯(lián)網(wǎng)。SDH框架下的互聯(lián)接口，能與現(xiàn)有的互聯(lián)狀態(tài)契合。OTN這樣的網(wǎng)絡，接納了特有的復用方式，把體系內(nèi)的電信號，更替成體系內(nèi)的光信號。這樣一來，TDM會折射出多樣信息。復用方式，應銜接著光信號帶有的收發(fā)板。

OTN框架下的獨特節(jié)點，經(jīng)由光纖帶有的鏈路，去運送消息。光纖鏈路建構(gòu)起了反向循環(huán)的特有環(huán)路，涵蓋了體系內(nèi)的所有節(jié)點。如上的循環(huán)線路，帶有互補特性：一旦體系內(nèi)的一個路徑被損毀，另一個這樣的路徑，可以維持住現(xiàn)有的傳輸狀態(tài)，從而促動環(huán)路自愈。然而，OTN這種體系，要經(jīng)由節(jié)點疊合，予以建構(gòu)，這也添加了額外耗費。

2.2綜合業(yè)務帶有的通信路徑

SDH這種傳輸體系，建構(gòu)了綜合業(yè)務情形下的傳輸路徑。同步數(shù)字的特有傳輸模式，帶有凸顯的可靠特性，也帶有高層級的通用特性。從現(xiàn)狀看，SDH框架下的新穎傳輸，被安設在高鐵、多樣的電力架構(gòu)內(nèi)，創(chuàng)設了網(wǎng)絡傳輸帶有的根基。SDH接納了統(tǒng)一接口，能兼容體系內(nèi)的多樣設備，以便促動協(xié)調(diào)工作。如上的傳輸路徑，也帶有自愈特性，能延展資源的實效。

然而，建構(gòu)在SDH之上的支撐路徑，接納了點之間的特有電路交換。經(jīng)由啟動的網(wǎng)絡，要安設這樣的鏈路，就應搭配著水準偏低的那種寬帶。與此同時，SDH這一傳輸路徑，也沒能安設視頻類的接口，以及廣播銜接的接口。只有銜接起多樣設備，才可運轉(zhuǎn)，這就添加了管控難度。

2.3建構(gòu)起異步傳輸

新穎的ATM，帶有異步傳輸?shù)奶匦?，適宜被安設在綜合寬帶這一類別的網(wǎng)絡內(nèi)。這樣的傳輸路徑，涵蓋了范疇很大的節(jié)點，能融匯進多樣設備，以便互通。ATM接納了異步態(tài)勢下的時分復用，融匯進了多媒體，便利了地鐵帶有的圖像傳遞，因此帶有高端性能。然而，ATM特有的自愈環(huán)，若要倒回，則很難被管控。從現(xiàn)狀看，很難經(jīng)由體系內(nèi)的路由器，搭建起特有的迂回保護。如上的管網(wǎng)，還要重設固有的路由通道，以便運算。這就很難升至期待中的通信速率。

2.4彈性凸顯的分組環(huán)

帶有彈性的獨特分組環(huán)，是RPR這一新穎路徑。RPR這樣的路徑，建構(gòu)在IP根基之上，能促動體系內(nèi)的互聯(lián)。網(wǎng)絡管控帶有穩(wěn)固性，且能支撐住多樣業(yè)務。如上的傳輸路徑，密切銜接著地鐵帶有的視頻、多樣語音，能供應合規(guī)的網(wǎng)絡組合。RPR接納了特有的環(huán)狀拓撲，這種簡便架構(gòu)，卻能涵蓋進體系內(nèi)的一切節(jié)點，搭建起了順暢的互通路徑。RPR安設了最佳情形下的時鐘發(fā)布，可以維持住體系內(nèi)的網(wǎng)絡同步。然而，RPR現(xiàn)有的研發(fā)廠家，還存留著互通疑難，沒能縮減造價。

3.結(jié)束語

地鐵建造，應銜接起多樣專業(yè)，在確保建造成效時，也要限縮耗費量。通信體系帶有的傳輸問題，是地鐵安全這一層級內(nèi)的關鍵疑難。微機框架下的傳輸路徑，帶有開放特性，能延展原有的信號范圍。然而，搭建出來的傳輸路徑，還沒能被完善。要解析可用的傳輸辦法，以便增添這類傳輸帶有的實效性。[科]

【參考文獻】

[1]趙軍鋒，趙景召.地鐵通信系統(tǒng)的應用分析[J].通信技術(shù)，2013（01）.[2]蔡寶勇.地鐵通信傳輸系統(tǒng)[J].科技傳播，2012（03）.[3]張昕.地鐵通信系統(tǒng)可靠性評測[J].科技視界，2013（03）.