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[论文摘要]:通信电源是向通信设备提供交直流电的电能源,是整个通信电信网的能量保证。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的保护系统构成。通信电源系统的设备多,分布广,不仅单个电源设备的可靠性会影响系统的可靠性,电源系统的总体结构也会对自身的可靠性造成很大的影响。
一、通信电源的发展现状
(一)供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能,从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
(二)通信电源设备的更新换代
近年来,随着技术的进步,特别是功率器的更新换代,新型电磁材料的不断使用,功率变换技术的不断改进,控制方法的不断进步,以及相关学科的技术不断融合,通信电源在系统的可靠性、稳定性,电磁兼容性,消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
(三)现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路,半桥电路和全桥电路,各有优缺点。一般认为,在中、小功率场合,采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
(一)开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。
(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下,通信直流电源产品体现了如下的发展态势:
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式,暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高,推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高,但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定,一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟,以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入,通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律,一般而言,技术的生命周期包含四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,种种迹象表明,通信直流电源的核心技术,开关电源技术基本上开始步入成熟期:效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高,未来几年甚至十几年内,通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段,直至有一天,一种新的电源变换技术出现,通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展,就像开关稳压技术替代线性稳压技术,给电源带来了革命性的变化。
(三)通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段,其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步,国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池,有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池,由于其材料、结构和技术上的先进性,在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
中国1.钒电池(VanadiumRedoxBattery)。钒电池(VRB)是一种电解值可以流动的电池,目前正在逐步进入商用化阶段。
2.燃料电池。燃料电池是一种化学电池,也是一种新型的发电装置,它所需的化学原料由外部供给,如氢氧燃料电池,只要外部供给氢和氧,经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用,就能产生0.9V电压的直流电能,同时产生大量的热能.
3.电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展,通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统,大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂,人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度,这对电源设备的监控管理提出了新的需求,保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时,数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势,数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4.通信电源的环保要求。环保问题,一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求,降低电源的输入谐波,不但可以改善电源对电网的负载特性,减少给电网带来严重污染的情况,还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面,是材料的可循环利用和环境的无污染,这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期,人们主要集中研究电源的输出特性,较少考虑到电源的输入特性。例如:传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路,其输入电流呈脉冲状,导通角约为π/3,波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染,使电网波形失真,实际负荷能力降低,对于三相四线制的电网来说,还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献:
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[2]《浅析全球通信电源技术发展趋势》.
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[4]孙向阳、张树治,《国外通信用蓄电池技术研究的新进展》.
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[7]王改娥、李克民,《谈我国通信电源的发展方向》.
[8]王改娥、李克民,《我国通信电源的发展回顾与展望》.
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[10]《全球通信电源技术发展呈现五大趋势》.
关键词:掘进机; 电控箱; 煤矿
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.244
掘进机电气系统是设备的控制核心,控制着各个电机的启动停止,同时对掘进机其他组成部分的工况进行监控和综合保护,与液压系统及水路系统互相配合,可控制整机完成掘进生产作业。
1 电气系统概述
掘进机电气系统主要由隔爆兼本质安全型掘进机控制箱(以下简称 电控箱)、隔爆兼本质安全型按钮操作箱、隔爆型声光报警装置、隔爆型照明灯、隔爆型控制按钮、低浓度甲烷传感器以及整机多个工作机构部分的电机组成。其总体布置如图1所示。
2 电气系统构成
掘进机电控箱大多采用PLC可编程逻辑控制器作橹骺氐ピ,人机界面采用彩色液晶显示屏,这种控制系统的优点是编程简单、性能稳定、系统主参数以及故障可视化,方便日常检修维护。电控箱位于掘进机整机的左后方,左右箱门和接线腔盖板均用标准螺栓与箱体紧固连接,保证安装于内部的电气元件不受外界恶劣环境影响。电控箱壳体由钢板焊接而成,壳体分为上下两个腔,均为隔爆型结构。下腔为电气件安装腔,腔内装有驱动板、控制板(两块)、视窗板及隔离开关等;上腔为接线腔,腔内装有数组接线柱。
控制板分两块,一块左门板,装有FX3U系列可编程控制器及模拟量模块、本安电源等。另一块右门板,装有中间继电器、电机集成保护器、开关电源等电气件。
视窗板装在电控箱体的前侧中间部分,有四个显示窗口,依次装有电压表、电流表以及两块焊接有LED指示灯的发光板。其中电压表显示系统供电电压、电流表显示切割电机的实时电流,两块发光板指示系统故障及各个电机的故障。
电控箱的上腔为接线腔,其中有一组陶瓷接线端子用于连接电控系统的供电电缆,五组接线端子用于连接整机电机和十二个七芯接线端子用于连接系统元件,此外接线腔内装有两个接地端子用于连接地线。电控箱两侧及背面设置有不同尺寸的十六个电缆引入装置,供控制箱与其它元件连线。
与电控箱配套连接有一个隔爆兼本质安全型按钮操作箱,操作箱箱体采用钢板焊接而成,分为本安元件腔和隔爆元件腔两部分。本安元件腔布置有十二个操作按钮,用以控制各个电机的启动停止,通过一根19芯控制电缆与电控箱连接;隔爆元件腔布置有一个液晶显示屏,用以显示电控系统的主要参数,例如电压电流,电机温度,电机运行状态等,当电控系统出现故障时,该显示屏也会实时显示故障内容,方便使用者及时排除故障。显示屏通过一根7芯控制电缆与电控箱连接。
电控箱及操作箱外观如图2所示。
3 小结
本论文研制的掘进机电气系统具有防护等级高、体积小、操作简便、集成有多种保护等优点,可长期工作在煤矿隧道等恶劣环境中。该电控系统人机界面采用工业用液晶显示屏,工业用液晶显示屏可图文显示,显示容量大,参数及故障直观可见;同时系统采用总线通信技术,可减少大量接线,拆装十分方便。
参考文献:
[1]王正华,吴翠艳.掘进机技术的发展[J].选煤技术,2006(增刊):57-59.
[论文摘要]工学结合、校企合作的教学模式是通信电源高职教学改革的需要,本文从多个角度阐述了工学结合的实践内容,提出了工学结合的教学方法及思路。工学结合把以课堂为主传授知识的教学环境与直接获得实际经验和能力为主的生产现场环境有机结合起来,极大地提高学生的实践动手能力,有利于培养适合行业、企业需要的应用型人才。
一、工学结合教学模式是高职教育改革的必然趋势
教高[2006]14号文件《关于实施国家示范性高等院校建设计划、加快高等职业院校改革与发展意见》明确指出,高职教育要坚持以“服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合的发展道路”的办学方针。工学结合、校企合作可以充分利用学校、企业和研究机构的教育资源和教育环境,以培养适合行业、企业需要的应用型人才为目的的教育模式,把以课堂传授知识为主的教学环境与直接获得实际经验和能力为主的生产现场环境有机结合起来。实践和推广工学结合、校企合作的教学的新模式,集中体现出以社会需求为导向、以专业特色求发展、以教学质量为基础的高职教育特色。
通信电源是移动通信设施的“心脏”,对通信事业发展起着举足轻重的作用。随着通信事业发展,移动通信已进入千家万户。联通、移动等通信行业企业新增建设了大量基站,目前通信基站大量使用了小容量的开关电源、小容量的蓄电池以及小容量的ups等设备,而电源系统的维护在安全保障、可靠性等方面的有着相当严格的要求与规范,一旦通信电源发生故障而停止供电,必将导致通信中断。因此各大通信运营商对通信电源越来越重视,对高技能、高质量、高素质的电源专业人才有迫切需求。通信电源专业培养的学生有很多毕业后从事基站代维的工作,但基站电源的维护是一个将所学专业知识进行综合运用的过程,既需要有较扎实的理论知识,又要有很强的动手操作能力。然而,现实情况是,有些学生就业后一开始工作显得无所适从,上不了手,而很多通信运行企业难以招到合适的人才。
产生这一矛盾的原因,主要是我们的教育与企业实际仍然脱节,学院专业教学的就业针对性不强,学生实践能力和就业能力较弱。由于学校不甚了解社会对职业岗位的要求,专业知识教学与日新月异的通信新技术的发展不相适应,难于解决实训实施设备,缺乏职业技能培训手段,行业企业在职业教育尤其是职前教育中参与力度欠缺,校企结合紧密程度不足。因此,工学结合教学模式是高职教育改革的必然趋势
二、工学结合教学模式的主要实践内容
发展学校和行业、企业之间的多种形式的合作,逐步做到专业培养过程中每一个环节和通信企业电源专业技术需求紧密衔接。这样既有利于实训教学和学生就业,更重要的是能及时得到企业的反馈,促进办学、提高教育质量。工学结合教学新模式,可以从以下几方面内容实践:
(一)因时制宜开展课堂教学,与时俱进设置专业课程
教材的编制和选用既要注重理论性,更要注重实践性的分析,每年都要坚持修订和充实教材内容,增添新的课程,提升专业教学内涵,使学生的专业知识更广。学院实训基地目前已配有空调实训室、电力实训室(包括高低配、开关电源、ups、交流配电瓶、通信用蓄电池等)、监控实训室和油机实训室。教学内容方面新增加了基站电源维护、概预算、工程设计、专业英语、cad等课程以及交流电等电工专业课程,拓宽了学生的专业知识。有的放矢开展项目式的课程设计,在课程设计中,结合实际的工程案例,让学生了解实际的开发工程,了解市场信息及掌握专业发展动态,从而使学生真正做到学以致用。
(二)加强学校实训基地建设,不断完善和更新实训基地设备设施
实训基地的设备设施与通信行业企业相配套,随着通信电源技术发展而不断更新,保持设施和设备的先进性,不断改善学校实训实习的环境。学生进入实训基地就像置身与企业工作现场,使整个教学过程完全贴近企业生产第一线,贴近社会实际。加强学生通信电源基本技能训练,传输设备相关技能训练,交换、软交换设备相关技能训练,基站、天馈设备相关技能训练,宽带、数据设备相关技能训练,相关仪表仪器测量专业技能训练。通过各种基本技能的实训,使学生具有扎实的专业功底,以适应今后社会通信事业发展的需要。
(三)着力提高教师素质
专业教师不但要在专业知识更新和理论上不断进修充电,而且学院还要利用寒、暑假安排专业课教师到通信企业以普通员工身份顶岗实习,每年不少于一个半月,通过教师实习,与企业加深接触,体验市场和企业的实际需求,从而对我们学生的培养及适岗培训课程设置有深刻的体会。同时,安排教师参加各种新技术培训,了解和掌握通信领域前沿科技发展脉搏,了解企业所需,收集各种案例,用于教学。
(四)加强产学研结合的实践教学
遵循以学生就业、服务信息产业的宗旨,学院与有关企业紧密合作,建设通信职业技能鉴定站、通信行业企业通信电源培训基地,同时积极推动各大运营商在院校电源培训基地的组建。建立和健全师资库,聘请通信行业专家和企业生产技术骨干来院授课,使通信电源教学更贴近实际。学院每年利用暑假组织和安排通信电源专业教师到对口企业实习,从而掌握了大量第一手资料,增强了教学的针对性和前瞻性。还邀请浙江卧龙灯塔电源有限公司工程师讲授蓄电池活化方面的内容,学生学到书本上学不到的知识。
(五)推进“任务驱动”教学法,推广案例教学
鼓励学生自发组建项目小组,根据各项目小组的特长,承接相应的项目设计、施工、在指导老师的辅助下,完成从设计到施工的整个过程。让学生带着来源于企业的“任务”展开教学活动,引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”,从而得到清晰的思路和熟练的方法,解决问题,得出结论。同时积极鼓励和引导学生参加电力机务员高级工考试和电工证考试,获得各种技能。加强对校外实习学生的走访,深入企业调研,合理分析培养目标岗位群体和要求。教学方法主要有:
1.工学交替教学法 及时开发与企业同步的实训实践项目,创造真实的企业环境和工作情境,通过移动等通信运营商,建立通信电源实训基地和校外实习合作伙伴等措施,使得通信电源课程更加完善,设备更新速度与企业同步,企业锻炼机会增多。
2.案例教学法 在社会越来越重视创新性、应用型人才的背景下,利用行业背景收集大量真实企业案例,经过课程组教师精心设计,开设案例讨论课,提高学生分析问题和解决问题的能力,加深对课程的理解,有利于理论知识与实际经验结合和转化。
3.体验式教学法 利用行业背景和校企之间的良好合作,在大量的企业培训课程中使其与学校教学有机融合,使学生接受企业文化熏陶、获得一线一手培训内容,同时让企业员工更多了解学生,增强社会影响力。
4.互动式教学法 倡导教师与学生之间进行平等的对话和讨论。教师和学生通过实训实习获得的感受和体会相互交流,取长补短,达成共识,共同提高。不同的教学内容和教师所采取的互动式教学方法的具体形式可以有所不同。
三、工学结合教学模式的理论意义及应用价值
工学结合的教学设计不同于以往一般的课堂授课——实验室实验——企业实习模式,是高职教育一种新的教学改革思路。新教学模式强调四性:即增强专业设置的针对性、增强课程内容的实用性、增强教学过程的实践性、增强学校和企业的伙伴合作性。以学生获得知识技能为切入点,联合企业专家遴选出本课程所对应的岗位典型工作任务,结合校内外实训实习基地的条件,以学生认知和技能的获取为依据进行。在综合机务员技能鉴定大纲的指导下,通过设计典型工作任务,创造虚拟的企业环境和工作情境,灵活施行“校内——校外——校内——校外”的教学方式,结合企业实时动态,形成立体化教学内容。建立校外通信能源实训基地,提高实验实训课比例,设备更新与企业同步,学生到企业锻炼机会增多,增加实践经验、加强实践和理论的反复验证。开发实验实践项目,培养特色鲜明的学生。通过完善电源实训中心功能,包含系统维护功能,系统分析、系统设计、工程施工等实践功能,增加学生的动手实践感知能力,提升了其可持续发展的能力,较好解决了通信电源专业培养生员紧贴社会和企业需求,对社会、企业、学院、学生是多赢的教学改革成果。
通信电源专业是浙江邮电职业技术学院在1958年建校之初创办的专业,是学院乃至全国的重点基础专业。学院2004年升格为高职院校以后,通信电源专业成为学院首批重点专业之一。学院除了每年向社会输送通信电源高职学生90人左右,还承担大量的浙江省移动、电信等各大通信运营商及代维公司电力机务人员的培训、鉴定、竞赛等任务。近年来,学院紧贴社会和企业需求,围绕工学结合的教学模式,探索教学改革,取得了显著效果。
(一)创造了真实的企业情境,设计全面的实践项目,把以课堂为主传授知识的教学环境与直接获得实际经验和能力为主的生产现场环境有机结合起来,极大的提高学生的实践动手能力,有利于培养适合行业、企业需要的应用型人才。
(二)积极开展校企合作,在双赢、互利基础上为通信企业搭建培训平台。基地为学校提供了科研项目、签“订单”培养学生,提供教学实习等,学校为基地提供培训业务,开展科研,输送优秀毕业生等,以此促使教学、科研全面提升,带动招生、就业良性循环。由于企业培训与日常教学有机融合,推行体验式的企业案例教学,开设案例讨论课,感受企业文化,加深课程理解,有利于理论经验向实际经验的转化。
(三)以工学结合为切入点,采用工学交替教学模式,增强学生学习目的性、能动性,进一步培养其实践技能和职业能力,及早自我规划职业生涯,有利于学生实践能力的锤炼、实践经验的积累,以及创新精神的培养,最终培养出真正符合社会需要的高素质技能型人才。
近三年来,有效的教学手段和完善的教学实践环境大大促进了课程的建设。其中,通信电源课程荣获浙江省“精品课程”,用人单位对本专业学生的综合职业能力的认可度大幅提升,通信电源专业毕业生一次就业率达到95%以上,真正实现了学生、社会、学校多方共赢的良好局面。
参考文献:
[1] 国家教育部,财政部教高.关于实施国家示范性高等院校建设计划、加快高等职业院校改革与发展意见[z],2006.
论文摘要:在通信行业中,人们通常把电源比喻为通信系统的心脏。近年来,电信网全方位快速发展,同时也给从事电源维护管理工作的人员提出了许多新的问题。由于电源设备正处在新老并存、逐步更新换代的时期。基于此,本文就通信电源的维护和管理方面谈几点想法。
引言
由于历史发展的原因,当前通信电源供电体制基本上是以集中放置、集中供电方式为主,有人值守、故障维修为主。而电源的负载,如传输、交换、数据、移动等专业的维护方式正朝着集中监控、集中维护、少人或无人值守方向发展。通信基站是通信网络系统中的重要组成部分,保证任何情况下的正常供电,是保证通信网络安全运行的重要环节。为此各通信基站内均配备了较先进的电力电源供电系统,包括开关整流设备、免维护蓄电池、油机等。这些设备是保障供电稳定和连续性的重要设备,对这些设备维护的好坏,不仅影响电源系统设备的寿命和故障率,而且直接涉及通信网络的平稳运行。
一、通信电源概述
从远古时代以来,阳光、空气、食物和水一直是人们赖以生存的必需品,而今在科学技术飞跃发展的时代,电也已成为人们的必需品。因为有了电,我们的生活才有了欢乐。正是由于通信系统的安全优质运转,无处不在的通信电源则是坚实的基础和根本保障。实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势,是现代通信网的要求,也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化,符合开放式通信协议。若电源系统不能输出规定电流,电压超出允许波动范围,杂音电压高于允许值时间并持续10s以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60s者均判定为故障。为此,要保证通信电源系统的可靠性,有条件的通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入,并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备,采用模块化、热插拔式结构以便于更换,并合理配置备份设备。任何新技术、新设备未经充分验证、试运行前均不得进入供电系统。供电方式要大力推广分散供电,使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统,这也是今后通信网络容量和规模不断扩大、各种新业引入的新要求。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间,要经常分析运行参数,预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平,采用集中维护、远程遥信、遥测维护。在实施过程中,三遥点的设置要合理,绝不是越多越好,要以可靠性、实用性为基本原则,宜简勿繁。
二、电源系统使用中应重视的问题
电源系统目前广泛使用高频开关电源系统设备,其智能化程度高,电池采用了免维护蓄电池,这虽给用户带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,确保使用安全。
2.1按电源系统的使用要求和功率余量大小来分,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行。工作性质决定了电源系统几乎是在不间断状态下运行的,增加大功率负载或在基本满载状态下工作,都会造成整流模块出故障,严重时将损坏变换器。自备发电机的输出电压、波形、频率和幅度应满足电源系统对输入电压的要求,另外发电机的功率要大于开关电源设备的额定输入功率,否则,将会造成电源系统设备工作异常或损坏。
2.2电池应避免大电流充放电,理论上充电时可以接受大电流,但在实际操作中应尽量避免,否则会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大且温度升高,严重时将造成容量下降,寿命提前终止。在任何情况下都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深循环寿命越短。在容量试验或放电检修中,通常放电达到容量的30%-50%就可以了。
2.3铅酸蓄电池的容量和电解液的比重是线性关系,通过测量比重可以了解电池的存储能量情况。阀控式密封蓄电池是贫液电池,且无法进行电解液比重测量,所以如何判定它的好坏,预测贮备容量已成为当今业界的一大难题。用电导仪测电池的内阻是判定蓄电池好坏的一种有参考价值的方法,但尚不能准确测定电池的好坏程度。目前,最可靠的方法还是放电法。在可靠性、经济性、可使用性、维护性等方面综合比较,应选用四冲程油机为原动机发电机组。四冲程油机结构简单,采用多缸均衡做功、增压等一系列成熟技术适合于大容量机组的要求。其噪音小、污染小、性价比高。使用中把机组产生的热量排到室外,保证机组周围环境湿度不超过指标要求。
三、电源系统的维护与检修
当电源系统出现故障时,应先查明原因,分清是负载还是电源系统,是主机还是电池组。虽说开关电源系统主机有故障自检功能,但它对面而不对点,对更换配件很方便,但要维修故障点,仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障,显示的故障内容则可能有误。对主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新启动,否则会接连发生相同的故障。再好的设备也有寿命期,也会出现各类故障,但维护工作做得好可以延长寿命并减少故障的发生,不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作,预防在任何时候都是安全运行的重要保障。高频开关电源设备在正常使用情况下,主机的维护工作量很少,主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区,空气中的灰粒较多,灰尘将在机内沉积,当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常,并发生不准确告警。另大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。蓄电池除有存储直流电能的功能外,其等效电容量的大小与蓄能电池容量大小成正比。因此,维护检修蓄电池的工作是非常重要的,虽说蓄电池组目前都采用了免维护电池,但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但因工作状态对电池的影响并没有改变,不正常工作状态对电池造成的影响没有变,所以蓄电池的工作全部是在浮充状态,在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电,以达全组电池的均衡。放电过程中如有一只达到放电终止电压时,应停止放电,继续放电须先排除落后电池后再放。核对性放电不是追求放出容量的百分比,而是关注并发现和处理落后电池,经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故,以免放电中落后电池恶化为反极电池。平时每组电池至少应有8只电池作标示电池,作为了解全电池组工作情况的参考,对标示电池应定期测量并做好记录。在日常维护中需经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动腐蚀现象,检测连接条压降;电池外观是否完好,有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常等。免维护电池要做到运行、日常管理周到、细致和规范,保证设备保持良好的运行状况,从而延长使用年限;保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠。这是电池维护的目的,也是电池运行规程中包括的内容和运行规则。当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏的电池时,应及时采用相应的方法恢复和修复,对不能恢复和修复的电池要换掉。但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起,否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换,以免影响到电源系统和设备主机。
参考文献:
关键词:建筑电气 ,节能 ,技术
Abstract: China is energy shortage country, in recent years, with the high speed development of economy, energy consumption and demand is gradually increasing, power consumption and rapid growth, how to rational use of energy, reduce the energy consumption, actively develop and promote the construction of electrical energy saving has the very vital significance.
Keywords: electrical building, saving energy, technology
中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:
引言
作为能源消费大国,我国的能源相对短缺,石油和天然气每年都要依靠进口,其次由于其能源利用率低,所以在每平方米建筑中的能源消耗约为发达国家的2至3倍。因此我国建筑电气节能技术论文的发展空间巨大。近年来,电气能源供需矛盾激化,建筑用电是能源消耗的主要部分,所以我国建筑电气节能技术的发展迫在眉睫。如大量使用节能产品,不仅每年可节约用电数十亿度,同时可以延缓温室效应,这样同时造福了经济与社会环境。
1建筑电气节能的主要内容及措施
1.1 空调系统的节能
空调系统的能耗占建筑能耗的40-60%,而且目前空间设备的选型普遍偏大,节能空间较大。
1.1.1建筑设备监控系统(BA)
建筑设备监控系统(BA)主要是对建筑物的空调设备,包括冷热源(制冷主机、锅炉)、水泵(冷冻泵、冷却泵、热水泵、补水泵)、冷却设备(冷却塔)、末端设备(新风机组、组合式空调机组、风机盘管)的监控。从节能角度而言,在保证环境舒适、保证一定的室内温度和湿度的前提下,尽可能减少机组的运行,以节约能源。建筑设备监控系统(BA)在大多数智能建筑中使用,经过了十多年的经验积累,逐渐成熟,理论上其节能效果可达20-30% 。但由于这种系统涉及空调技术和自动控制技术,需要很好的配合和现场二次编程、后期维护技术要求高、成本高等因素,系统的开通率和运行尚未理想,有待完善。
1.1.2主机房模糊控制系统
此技术主要是通过全面的参数采集,运用现代模糊控制技术,对主机房的主机组、冷冻水系统的水泵和冷却水系统的水泵进行控制,实现空调冷媒流量跟随负荷的变化而动态调节,确保整个空调系统保持高效协调运行,降低能耗。这种系统的特点是只集中于主机房的设备,容易实现,节能效果显著,逐步得到推广。
1.1.3蓄冰空调技术
冰蓄冷空调是指在夜间用电低谷时段,开启制冷主机,将建筑物所需空调冷量制备好,并以冰的形式储存起来。在白天用电高峰时段,关闭制冷主机,进行融冰供冷,达到同样降温的效果。采用该技术的意义在于,为用户降低电费的同时,达到电网移峰填谷的目的。
1.2供配电系统的节能
1.2.1正确的负荷计算
供电设计中,负荷计算是确定建筑物容量选择设备的基础,也是节电的基础,负荷计算偏大,必须导致设备选型过大而浪费资源及耗电。目前的负荷计算常用单位指标法和需要系数法。单位指标法是按不同建筑物提出的单位面积变压器容量装置指标,适用在方案设计及初步设计时估算负荷用。需要系数法引自工业企业的负荷计算,现在民用建筑中套用,在施工图设计阶段中用作负荷计算用,作为选择变压器和导线的依据。
1.2.2合理选择变压器负荷率
变压器每天24小时运行,本身有一定损耗,包括两部分,产生于铁芯的铁损和初次级绕组的铜损。制造厂设计时,负载为50~60%范围内,变压器处于经济运行区,即运行最经济,这是降低变压器损耗的一种方法。
1.2.3选用低损耗变压器
目前普遍使用的干式变压器系列已发展至11型。按变压器行业的规定,每一个新的系列均比前一个系列节能。例如新型低损耗干式变压器SCB11型与SCB10型相比,空载损耗平均低10%,负荷损耗平均低10%。
在TN和TT系统接在型式的低压系统中,应选用D.Yn11接线的变压器。这类变压器的优点是三相电流不平衡时,变压器仍可得到充分的利用,也有利于抑制三次谐波,有利于节能。
1.2.4灵活选择变压器容量、台数和供电方式
变压器的单台容量一般不超过2000KVA为宜。对于南方地区,只制冷、只在夏天使用,有明显的季节性。办公大楼空调设备只在上班时使用,此类设备宜使用专用变压器,按季节性或时间性停用。其供电方式应灵活、在变压器间设低压联络开关,可以在一定季节或晚上停用部分变压器,以节约能源。对体育场馆,非比赛用电时可停用部分变压器,用部分变压器供整个或几个场馆用电。
1.2.5合理选用电缆导线截面
合理选择电缆、导线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下,应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面,从而降低电能损耗。
1.2.6改善电力品质
随着电子产品的增多和可控硅调光、变频调速设备的使用,网络中的高次谐波成分增加,使变压器发热增大,中性线电流增大,电耗增大。因此,对建筑物的电气设备应认真分析其产生谐波的可能性和数量。治理谐波的方法就是在电网中装设谐波滤波器。谐波滤波器分无源滤波器和有源滤波器两种。无源滤波器是由电容器和电抗器串联而成,结构简单,且价格较低,用得较多。当网络的非线性负载及谐波较稳定时,应选用无源滤波器装置。当网络的非线性负载变化较大,谐波不稳定,且无源滤波器不能有效工作时才选用有源滤波器。目前对用电设备产生的谐波值很难作出准确的计算,只能凭工程经验估算,运行后再作相应调调整。
1.2.7应急电源的选择
目前使用的应急电源有柴油发电机组、UPS不间断电源、EPS应急电源、蓄电池组等。每一种应急电源各有特点,可以适用于不同的场合。从容量考虑,发电机适合大容量的设备(如消防水泵、电梯),可靠性高,但自起动时间较长、一般要求15秒以内起动并带全负荷。UPS容量较小,但切换时间短,一般为2~10毫秒,特别适用于容量较小、要求切时间短的设备,如计算机房、音响设备。EPS容量比UPS大、但切换时间稍长,在250毫秒以内,适用于照明及动力负荷。从节能角度考虑、UPS和EPS都利用蓄电池作基本电源,需要对蓄电池充电、消耗电能。因此,从节能考虑,宜使用柴油发电机组作应急电源。
2建筑电气节能技术的发展前景
我国的节能体系目前仍处于初级阶段,相比一些发达国家已经建立起的各具特色的建筑节能体系稍有不足。如英国、美国、加拿大、日本等国家先后建立起了节能评估体系,在各国的建筑节能技术实施过程中都依靠该体系的规范和准则,采用定性定量的方法,对电气节能的效果和电气节能技术进行评估。
相比之下,我国的建筑电气节能技术评估体系并没有建立,显示出了相对的不足性。因此需要我国尽快学习先进国家的经验并分析自身的不足之处,扬长避短,这将有利于我国在短时期内取得建筑电气节能技术发展的巨大进步。我国现在实行的建筑节能标准和规定对电气节能内容没有做出具体的规定,加大了操作的难度。所以,国家建筑行业的相关部门有必要对电气节能和建筑节能测评体系的建立采取硬性措施和实施内容的规定。
近几年我国开展的基础数据统计的工作,对各地区不同气候特点评估,已着手对当前用电情况和建筑电气运行的数据统计,在进行比较分析后,就将进行定量分析,针对不同的问题和不同地域的实际情况采取不同的节能技术改造,针对各项新产品和新技术的出现,国家出台对应的鼓励措施,这都有助于科研效果和科研动力的加大,使科研成果快速传换为大范围应用的产品,从而形成科研进步和生活节能的良性循环。在此基础上,国家可指定出操作性强、实施审核简便的科学测评体系,明确划分一些建筑电气节能技术强制性措施,在实施过程中加强管理,使建筑电气节能技术论文发挥实效,以取得长足的发展。我国建筑电气节能技术的发展前景直接关系到建立节约型社会的发展大计,将创造我国经济效益和社会效益双丰收。
3.结语
节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题,而建筑电气节能设计的空间还很大,因此,在这过程中扮演重要角色的电气设计人员,应在设计中精心考虑,反复衡量,除了在安全性、可靠性、经济性等各种技术指标满足功能要求的前提下,同时,电气设计人员还要综合考虑各种因素,将节能技术用到建筑电气设计中,精心思考,反复斟酌,从而真正达到提高效率,节约能源,为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
参考文献
1孙萍.建筑电气与智能化专业本科实践教学改革探讨[J].吉林省经济管理干部学院学报[J],2010,(02):109-112.
关键词:海洋石油;电气安全;现状与未来;
中图分类号:F407 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2015)-06-00-02
一、海洋石油电气技术的发展概况
(一)石油电气技术的形成与发展。海洋石油工程电气技术的发展是与船舶电气技术密不可分。上个世界初,商船就已经开始应用直流电驱动技术照明了,近半个世纪,商船大都采用十六系统供电。随着电网负载不断增长,为了满足驱动力的需求,电压必须相高压方向发展。到了上个世纪五十年代,随着发电机技术的迅猛发展,各国船舶陆续转向交流系统的使用,并且取得了良好的效果。随着海洋运输业向大型化、高速化和自动化方向发展,其电气化水平不断提高,从六十年代起,自动化技术显著提高,这样严重影响着海洋石油电气工程的发展,使得海洋石油电气工程逐渐向智能化、数字化和网络化方向发展。
(二)海洋石油电气国内外概况。海洋石油的开发分为以下几个步骤:海洋地球物理勘探,海洋地址取芯勘探,油田开发方案设计,打生产油井,石油采集与运输。能够利用到海上钻井平台的步骤是海洋地质取芯和打生产井,平台上装通讯、导航、钻井和安全救援等海上油气勘探开所必须的设备。世界第一座海洋石油钻井平台是1949年建造的。1968年德国与意大利共同建造的半潜式钻井平台就安装有交流-直流电动钻机,在海洋石油技术中处于领先地位,借助船舶自动化技术,石油工程电气技术得到了迅猛发展。我国的石油电气技术发展也很快,所有平台都采用交流-直流电动钻机,海洋开发平台已经采用遥控、遥测、遥讯等集成技术。申述半潜式平台的投入大大提高了我国海洋石油电气化技术水平,是我国逐渐跻身于世界深水领域的先进水平。
二、海洋平台电气施工
海洋平台电气工程操作的第一步是电气施工部分,也是最基础最重要的一部。海洋石油电气的安全可靠性和运行维修方面的问题主要有施工质量的好坏来决定。在电气施工中,电缆通道的选择、电气设备的预设位置和电缆的敷设这三方面必须予以高度重视,才可以避免失误的产生,以便更好的完成海洋电气平台的施工。
(一)电缆通道的选取。要想确定电缆通道,首先要明确主干电缆的走向,必须远离油管线及热源,比如水蒸气管线、发电机排烟管、电阻器及燃油管线等。电缆也要避免与热管线交叉,或者采取一定的防护措施,保持一定的安全距离。要考虑电缆桥架的分层布置:电力、通信电缆要分层开来敷设,高压电力电缆与低压电力电缆分层开来敷设等等。还有机电需要注意:高压电缆远离起居室;不相关的电力电缆避开通信室;主电源电缆与应急电源电缆的走向不同,要分开敷设;根据不同情况,电缆束外壁-电缆筒或者电缆框的选择也不同,有防水防爆要求时选用电缆筒,其他情况选用电缆框保护即可。
(二)电气设备预设位置的布置。电气设备由室内与室外两部分组成,室内部分由配电室和主控室设备组成,也是电气设备布置时设计的重点部分。为了满足施工标准,又方便操作和维修,一定要合理布置配电盘柜及配电箱。不能有油管、水管及蒸汽管等可能泄露的管线或者容器存在配电室和主控室周围。此外,也要重点考虑室外危险区内电气设备的布置,不允许布置电气设备也不允许敷设电缆,如果必须要安装,那么所选用的电气设备的防爆等级必须在所在危险区的防爆要求范围之内。
(三)电缆敷设注意事项。敷设电缆时,安装电缆桥架,割焊电缆筒和电缆框,必须要符合电缆的走向。安装电缆桥架时,要求规格、型号要符合施工图纸规范。在割焊电缆筒和电缆框时,不能损伤构造,位置和型号也要合适,为了防水、防爆,不可用电缆框替代电缆筒。在操作舱室顶壁的作业时,特别是电焊、气割舱室顶壁的工作时,如焊接桥架、导线板、电缆筒和电缆框等,必须保护好配电盘、集控台、变压器等已完成安装的设备。要想进行电缆的敷设、电力电缆、主电源电缆、高压电缆与低压电缆的分层敷设,必须保证主电缆通道上所有需要动用电焊、气割的工作都基本完成,且小设备也基本安装完毕。还要区分电力电缆和仪表通信电缆两者接地要求的不同。
三、海洋石油电气系统发展现状
海洋石油电气配电自动化系统是指应用自动化技术,使电网企业能够控制远方,及时观察、协调和控制配电设备系统。配电自动化在我国的发展经过了三个阶段:一、通过开关设备与断路器保护相配合,依靠开关来去除故障。二、通信和和控制系统,是电网自动化发展飞跃的基础,不仅实现了对配电网的远程遥控,还可以通过通讯网络实时呈现配电网的状态参数。三、实现了全网的多功能监控,是真正意义上的配电自动化,集设备管理、地理信息系统、馈线自动化、用户管理、配电运行管理、故障分析等功能于一身。与陆地配电自动化相比,海洋石油电气系统面临更多的技术难题,而且配电自动化技术起步较晚。首先,要想解决跨海供电的问题,为了实现电气联系需要敷设海底电缆,海底电缆分支多,线路较短,配电网在继电保护的上下级配合和故障诊断等方面都有相当的难度。其次,海上空间狭小,海洋石油生产系统的电气设备众多,类型庞杂,各个电气设备之间距离较短,给配电网的管理和参数采集带来了极大的工作量。此外,大部分海洋石油钻井平台都长期工作于海上,依靠系统主电源来支持石油生产,如何有效解决配电自动化的通讯问题,建立安全、稳定的参数采集和通讯网络,也具有一定的难度。所以很多问题给海洋石油电气工程的相关工作带来很大阻碍,急需进行深刻的技术革命,来使海洋石油电气工程相对简单化和高效化。
四、海洋石油电气系统前景展望
伴随着我国智能电网建设的进程的不断深入,电力系统发生了一场深刻的技术革命,智能变电站不断兴建,计算机信息技术、光技术、智能技术融进了电网,对电网各个环节都带来了翻天覆地的变化,电网正在朝着智能、绿色的方向不断发展。对海洋石油电气系统来说,随着光纤通信技术、智能控制技术、遥感和遥测技术、电力系统进行着自动化的变革,更多的新材料和新技术将应用于海洋石油电气系统,用来解决目前面临的跨海供电问题,针对电气设备众多和通讯设备不稳定性等问题也起到很好的改善和提高作用,海洋石油电气系统将更加安全、绿色,配电网的自动化和智能化程度将不断提高。由于海洋石油开采平台电气设备工作的环境恶劣,配电安全就显得十分重要。在越来越倡导数字动画设计有更高要求的当今社会而言,计算机信息技术、光技术、智能技术得到更广泛的关注和投入,结合本文海上石油平台的电气安全问题进行了探讨,研究了海洋石油电气的发展现状以及未来发展的分析,对我国海洋石油电气平台的建设有着高瞻远瞩的意义。
参考文献:
[1]陈亮,冷鸿震,王树达,安晓龙 . 浅谈海洋石油平台防爆电气设计 [J]. 科技信息, 2011(09)
[2]张龙 海洋石油平台电气安全问题探讨[期刊论文]-中国石油和化工标准与质量 2013(24)
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术,通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在
六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在
八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
数字图书馆是网络信息技术发展的结果,在数字图书馆中,已经不仅仅局限于原来的图书、期刊等纸质资源,电子期刊、电子图书、视频等电子文献资源日趋增多,编目、采访、流通等图书馆业务管理都实现了电子化、自动化、网络化,因此,图书馆的数据资源急剧增加,图书馆的自动化管理工作也日趋复杂。数据资源是数字图书馆的“心脏”,对图书馆有着至关重要的作用,数据资源的丢失和破坏,将对图书馆造成致命影响,因此,保护数据资源的安全是图书馆自动化管理工作的重中之重。
网络在给图书馆带来便利的同时,也给图书馆数据资源带来了很大的安全隐患,除了要保证机房良好的运行环境外,还应该从数据备份、磁盘可靠性、双机热备、电源保障及服务器的日常安全维护等多方面来考虑数据资源的安全问题。
下面将结合华北电力大学图书馆的实际情况对数据安全策略以及数据备份进行探讨。
1 数据资源分析
华北电力大学图书馆的数据资源主要分为三大类:
1.1 馆藏数据资源
馆藏数据资源主要包括该馆所收藏的图书、期刊等纸质文献的书目数据、书目数据所使用的相应规范、读者信息以及文献的流通信息等,这些数据是图书馆的核心数据,非常重要。馆藏数据资源的数据变化量非常大。一旦丢失或破坏,数据恢复的难度很大,因此,必须做好这些数据的备份工作。
1.2 电子文献资源
电子文献资源主要包括电子期刊、电子图书、学位论文、各种会议论文、网络视频数据库以及国内外各种网络数据库资源等。
电子文献资源可以分为以下几类:
1.2.1 通过网络远程访问的电子资源
通过网络远程访问的电子资源都有专门的数据库供应商,数据库安装在供应商的远程数据库服务器上,不需要图书馆本地安装和维护数据。
1.2.2 通过本地镜像方式访问的电子资源
本地镜像方式需要将数据库全部安装到图书馆本地服务器上,数据库一般都比较庞大,但是变化不太频繁,在需要时可以由数据库供应商来进行数据的恢复,不需要做本地备份。
1.2.3 通过分布式镜像方式访问的电子资源
分布式镜像方式是将数据库索引安装到本地服务器上,通过网络来获取原文数据。索引数据一般以月或者年度为单位进行更新,本地服务器上只需要备份索引库。
1.3 图书馆自建数据库资源
图书馆自建数据库资源主要包括学位论文提交服务系统数据库、图书馆无线上网系统数据库以及校外访问图书馆资源的VPN系统数据库等,对应系统都提供了相应的备份和恢复方法,备份及恢复都比较简单。
汇文系统作为图书馆的核心管理系统,需要全天候不间断运行,数据要求安全可靠,而且数据的读写操作频繁,因此所配备的磁盘阵列首先必须有很好的冗余性,其次是读写性能。如表1所示,RAIDl是冗余性最高的方式,可以作为首选,但是RAIDl的磁盘利用率很低仅为50%,可以通过增加磁盘的方式来满足系统对存储空间的需求,多组RAIDl镜像磁盘如果直接使用则需要建立多个磁盘挂载点,不便于数据的管理和维护,因此,本文在RAID1的基础上又将各镜像磁盘通过RAID0组成了一块大容量磁盘,从而形成了RAID1+0磁盘阵列。
RA/D1+0磁盘阵列虽然牺牲了一半的磁盘空间,但是充分保证了数据的安全,只有在同一组RAID1中的2块镜像磁盘同时损坏的情况下才会导致数据丢失,其安全性较RAID3和RAID5都要高,而且RAIDl+0不存在数据奇偶校 三类数据资源中以馆藏数据资源最复杂、变化最频繁,同时也是最重要的,因此,馆藏数据资源的安全与备份工作是图书馆自动化管理工作的重点。 华北电力大学图书馆的馆藏数据采用由江苏汇文软件有限公司研制开发的汇文文献信息服务系统(以下简称“汇文系统”)进行管理,本文将重点阐述汇文系统的软硬件安全保障方法和数据备份的实现方法。
2 软硬件保障
2.1 RAID技术
RAID(Redundant Array ofIndependent Disk)是一种由多块磁盘构成的冗余磁盘阵列,RAID可以充分发挥出多块磁盘的优势,加快磁盘读取速度,提高容错性能,使数据更加安全、可靠。
RAID有RAID0~RAID7等多个级别,它们的侧重点各不相同,最常用的是RAID0、ILMDI、RAID3和RAID5,如图1所示。
验因而数据读写(尤其是写)及数据恢复的速度都比RAIm和RAID5有了很大提高,充分满足了系统对数据安全性及数据读写性能的要求。
2.2 双机热备技术
RAID技术仅能从磁盘安全的角度保证数据的安全问题,而当服务器硬件或操作系统出现问题时,要保证汇文系统服务不被中断,则需要引入双机热备技术。汇文系统采用2台HP服务器组成双机热备系统,在系统运行正常时,1台服务器作为主机,另外1台服务器作为备机,2台服务器通过“心跳线”连结,当主服务器出现故障时,EMC AutoStart管理软件通过“心跳”信号监测到主机系统发生故障,并自动将服务转移到备用服务器,从而保证汇文系统不间断运行。
2.3 UPS不间断电源供电
机房的突然断电会导致服务器异常停止工作,不但会导致数据的丢失或损坏,而且会造成服务器和存储等硬件设备损坏,给图书馆带来数据资源的缺失和巨大的经济损失。
为此,该馆在机房内安装了2台山特20kVA的UPS不间断电源,在发生突然断电的情况下能继续供电2小时,如果断电时间比较长或者不可预知,可以选择关闭部分或者全部服务器及硬件设备,在恢复正常供电时再重新开启服务器及硬件设备,以保证数据及硬件设备的安全。
此外,为了保证uPS的安全可靠,还可以配备双机冗余UPS电源,条件允许的情况下还可以安装uPS监控软件,用来监视IIPS的运行状态,及时了解电池状况,以便采取预防措施,还可以设置在断电情况下安全关闭用户系统,以确保数据的安全。
2.4 服务器的日常安全维护
图书馆自动化工作人员需要在服务器上安装网络版杀毒软件、防火墙,定期检查服务器运行状况,及时修复系统漏洞和进行杀毒软件升级,通过查杀病毒、查看系统日志提早发现问题,做到防患于未然。
3 汇文系统数据备份
3.1 数据库备份方法
华北电力大学图书馆汇文系统采用的是Oracle数据库,Oracle数据库的备份方法主要有3种:
(1)冷备份,冷备份的备份比较快,容易归档,容易恢复,但是该方法需要在关闭数据库的情况下才能进行,而图书馆的oracle数据库是7*24小时运行的,这不符合图书馆的实际情况。
(2)热备份即物理备份,可以在表空间或数据文件级备份,备份的时间短,并且备份不影响数据库使用,恢复速度快,但是该方法需要将数据库设置为归档模式,而且需要一个表空间一个表空间地备份,比较复杂,维护比较困难,不能出错,出错后后果严重。
(3)逻辑备份即导出/导入备份,该方法不需要数据库运行在归挡模式下,备份时数据库可正常运行,备份简单,备份及恢复的时间短。逻辑备份根据备份内容可以分为3种模式:
①用户备份:备份某个用户的所有对象以及对象中的数据,业务数据库通常采用这种模式;
②表备份:备份某个用户指定的对象(表);
③完全备份:对数据库所有对象进行备份,主要用于数据库的移植以及系统的备份。
该馆的oracle数据库采用逻辑备份的用户备份方式,手动操作的具体实现方法是:在“命令提示符”窗口输入exp,根据oracle提示进行导出备份,如图2所示。
3.2 汇文系统数据自动备份
汇文系统的数据库是7*24小时运行,因此,为避免进行备份操作时数据变化频繁,备份操作选择在数据操作比较少的深夜时进行,以期达到较好的备份效果,实现方法是将导出备份的命令做成批处理文件,并添加到系统的任务计划,让其在预定时间自动执行。
批处理文件内容如下:
exp userid=system/******@llbsy~file=f:\bak\%date:~11,3%,dmplog=f:\bak\%date:~11,3%.log owner=libsys bufferffil024000
该命令指定了备份文件名、日志文件名和存放路径,其中%date:~11,3%取的是系统时间中的星期信息,目的是存放最新一周的备份信息,每周自动覆盖。为了保证数据的安全,需要每周将备份文件和备份日志用移动硬盘拷出,做馆外保存,以防服务器故障及火灾和其他自然灾害发生时造成数据丢失。
4 结语
为了保证数字图书馆的数据资源的安全,应当全方位、多层次的考虑数据的安全保护方案,切实做好数据资源的备份工作,还应加强自动化管理人员的业务培训,加强安全意识管理,从而保证图书馆业务的正常运转,更好地为读者服务。
近几年来,全球通信技术的发展日新月异,尤其是近两三年来,无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术,呈现出如火如茶的发展态势。在无线通信技术发展的大潮中,广东科技职业学院余爱民教授也积极投身于此,以自己全部的热情付出着……
1963年12月,余爱民出生于湖北省松滋市。凭着对通信技术的热爱,经过刻苦努力,他最终毕业于华南理工大学电信学院电路与系统专业,获工学博士学位。赴广东科技职业学院任职后,他开始承担起计算机应用专业的教研任务。他熟悉多媒体网络、计算机网络通信技术,对计算机宽带无线通信技术有着丰富的实际工作经验,负责组建了国内较大规模的WLAN网络――清新公众无线信息网络,其无线覆盖面积达20多平方公里他熟悉通信系统的电磁兼容技术(EMC),具有较深的理论研究水平和丰富的实际工作经验,特别是在通信基站的防雷方面具有较深的研究,取得专利两项,于国内外发表了较高水平的学术论文多篇,在计算机无线通信及通信系统的EMC方面的研究成果达到了国内领先水平。
一门新兴的学科,一位年轻有为的教授,余爱民凭借自己在无线通信领域的实力获得了业内的一致好评。从事科研工作以来,他先后主持承担各级各类科研项目26项,单是省部级以上的项目就多达18项,累计科研经费400余万元,开发了一系列颇有影响力的成果。他主持的“清新县公众信息微波无线网络”覆盖面积达20多平方公里,是我国目前最大的无线局域网之一,2002年获得清新县科技进步奖,2003年该项目通过了广东省科技厅的鉴定,被认定为国内领先技术,基于WLAN网络,他开发了一套办公自动化软件,并于2003年8月通过了广东省软件评测中心的测评:他主持的“微波无线局域网在山区(或海岛)的应用研究”达到国内领先水平,不仅通过了广东省科技厅的科研成果鉴定,还获得了珠海市2005年度科学技术进步三等奖;此后,他主持的“WaveLAN在信息网络中的应用”研究项目,获得了广东省2006年度科学技术进步三等奖。另外,他所主持的“无线局域网基站的防雷研究和应用”,“宽带无线接入基站抗雷电电磁脉冲(LEMP)电源系统的研究”、“基于SOC技术的医学影像宽带无线通讯系统”也先后通过了广东省科技厅的科研成果鉴定,分别被认定为国内先进和国内领先水平。
如此种种,不一而足,只以“第一完成人”纵观余爱民的科研生涯,便可见一斑。多年以来,在国内外学术期刊和学术会议上,他先后发表学术论文30余篇,其中被三大检索(SCI、EI、ISTP)收录5篇。由中国科学技术出版社,华南理工大学出版社联合出版教材2部:取得国家专利11项,其中发明专利4项、实用新型专利5项,外观专利2项。在刚刚过去的2008年里,余爱民再一次收获了荣誉与信任,被评为省级“千百十工程”培养对象。科研上兢兢业业的他在学术交流上也是倾情以待,身兼数职,从广州市科技项目评审专家组专家、广东省教育厅IT专业指导委员会委员、广东省科技项目评审专家组专家,到国家自然科学基金评审专家组专家,再到国际著名学术团体――美国IEEE的高级会员,余爱民一步一个脚印,在无线通信技术领域留下了属于自己的印记。
言必信,行必果,坚持是一种品行,更是一种态度。无线通信,网络无限,在他脚踏实地的坚持中,一个无线畅通的梦想正在实现着。