电路设计开发流程篇1
关键词：航空;设计光纤;以太网;智能数据;采集装置
中图分类号：tp212;tp274文献标识码：a文章编号：1006-8937（2016）03-0070-02
1背景概述
近年来，我国航空航天技术取得了快速的发展，智能数据采集装置也越来越多被应用于航空设计中，满足了我国航空航天发展的需要。智能数据采集装置是整个航空航天系统中的重要装置，它直接影响了我国航空航天设计的整体性能。将基于光纤以太网的智能数据采集装置应用于我国航空航天设计中，有利于我国航天设计整体性能的优化。
智能数据采集装置在航空航天设计中一般被应用于对相关直流电压及各种开关量进行采集，实现监控系统及告警节点的通信功能。监控系统对它们进行统一的监控和控制。但是，由于相关因素的制约，通信效率相对比较低，带宽也比较小，无论是监控策略还是相关装置的数字化都不够灵活。光纤的通信性能体积比较小，相对比较优越，带宽容量大，抗干扰能力很强。同时其改造成本相对比较低，有利于社会效益和经济效益的同步实现，能够从根本上提升通信质量。
2智能数据采集装置的硬件设计
2.1直流电压采集电路
直流电压采集电路需要直流电压采样通道对相关电路进行选择，然后对直流控制母线和合闸母线进行相应的电压采集。蓄电池组电压和霍尔线圈剩余电流所转换的电压采集电路都可以用这种方式进行电压采集。将其应用于航空航天设计过程中，能够保证其整体采集装置性能的优化，从根本上提高我国航空航天设计水平，实现航空设计过程中各项基础设备的优化[1]。
2.2交流量采集电路
交流量采集电路由交流电压和电流的采集电路组成，能够对进线电源的电压、电流、有功和无功信息进行监控。交流采集电路的原理是在主备二路进线三相交流电压采集通过互感器降压和隔离之后，用aC/DC的有效值将芯片转换成直流电压，然后将相关结果输入芯片中来采集电压值[2]。
光耦继电器选择电路通过相关的芯片来实现，通过对输出管脚进行配置来选择合适的采样通道。降压与隔离电路对采集电流或电压通道的选择是通过电压互感器将输入端和采集端进行隔离，然后通过多路通道复用芯片CD4051实现的。有效值芯片aD736将交流电压转换成直流电压输出，然后经过电阻进行分压和电容滤波，进行相关采样。依据相关的采样数据能够进行相应的数据信息处理和有功无功的相关计算[3]。
2.3开关量采集电路
开关量采集电路主要对各种开关的状态量、控制母线出线开关量、合闸母线出线开关量等状态量进行采集。在航空设计过程中，相关设计人员要认识到开关量采集电路系统的重要作用，结合开关量采集电路的实际发展情况和性能，对其进行优化设计。技术人员可以对开关量采集电路进行设计，依据不同的需求对路数进行不同的设置。
线路数量随着性能的需求变化而变化。设计人员在开关量采集电路的设计过程中要针对实际的航空需求来开展，避免线路设置的盲目性和不合理等。开关量输入的公共端都是相同的，其开入电源都是由内部电路依据相关情况提供的。
2.4开出量控制电路
开出量控制电路是航空设计过程中的重要组成部分。它直接影响了设备的总体性能。开出量控制电路是结合相应的控制策略，对继电器的动作进行自动控制，以满足其告警、控制和状态等相关需求。可以对tLp521芯片的输入端引脚的高低电平进行控制，来实现继电器的相关动作，低电平控制继电器开出。设计人员在对开出量控制电路进行设计的过程中要结合设备的具体运行情况进行合理的规划和安排。
2.5光纤以太网线路
本文通过对传统的串口通信模式进行改变，并将光纤通信应用于以太网线路中，提高整体通信质量。这些通信过程中，采用以太网数据报送文件对传输数据进行封装，以提高数据的传输质量和效率，并结合直流电源系统对数据吞吐量进行相应的要求。
光纤以太网线路主要由网络隔离变压器、光纤收发器、光电转换和收发一体化模块组成。通过相关的硬件电路实现以太网和光纤的桥接。网络隔离变压器采用的是tS6121C芯片，光纤收发器则是采用传输容量为的ip113a芯片[4]。
3智能数据采集装置的软件设计
3.1改进的控制策略
由于发展水平的制约，传统的智能数据采集装置不能满足相关的软件设计要求，通过监控装置实现的，智能数据采集装置对数据的反馈和相关控制命令的执行过程都相对比较复杂。不仅需要对下位装置进行逐个轮询，而且需要在下位装置的相关数据交换完成之后，才能进行下一个数据的交换，不仅浪费时间，而且不利于及时发现数据传输过程中的异常。
将光纤以太网应用于数据采集装置中，能够对控制策略进行相应的提升和优化。当智能数据采集装置在数据和信息的采集过程中发生问题，可以实现实时主动上传，并且对其他数据没有影响。
如果出现故障，能够及时将故障信息反馈给相关的监控装置。然后监控装置结合数据采集的具体情况对实时控制处理信息进行下放。
3.2流程设计
软件流程设计由数据处理、采样和监控装置通信交互三部分组成。技术人员可以通过定时中断对开关状态量进行采集。并根据相关的采集数据和通信信息对相关数据进行解码，严格按照相关要求和流程进行相应的规划，从根本上提升整体设计质量[5]。
4结语
以光纤以太网为前提的智能数据采集装置不仅能够避免复杂电磁环境中受到干扰，而且能够实现数据采集和显示以及故障处理的实效性，有利于监控装置和采集装置进行相关的数据交流，实现了数据交换方式的多样化。
技术人员要充分认识到以光纤以太网为前提的智能数据采集装置在航空航天设计过程中的重要作用，从根本上对智能数据采集装置进行优化，以提高我国航空航天设计水平。
参考文献：
[1]梁彩云，谢业平，李泳凡，等.飞/发性能一体化技术在航空发动机设计中的应用[J].航空发动机，2015，（3）.
[2]陈起磊，王志新.基于DSp永磁智能断路器数据采集系统的分析与设计[J].低压电器，2012，（1）.
[3]蒋莹莹，毛乃虎，张雷，等.基于光纤以太网的智能数据采集装置[J].低压电器，2013，（18）.
电路设计开发流程篇2
[关键词]短路电流，高压厂用电短路电流，低压厂用电短路电流
中图分类号：tm713文献标识码：a文章编号：1009-914X（2014）33-0293-01
一.概述
短路电流short-circuitcurrent：电力系统在运行中相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
短路电流的分析、计算是电力系统分析的重要内容之一。它为电力系统的规划设计和运行中选择电气设备、整定继电保护、分析事故提供了有效手段。供电系统中发生短路时，很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果，就需要计算短路电流，以正确地选择电气设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
二.短路电流的分类
三相系统中发生的短路有4种基本类型：三相短路，两相短路，单相短路接地和两短路接地。三相短路时系统各相仍处于对称状态，故称为对称对路；其他类型的短路皆为不对称短路。在电力系统短路故障中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90%；两相短路较少，三相短路发生的概率最小，但情况较严重。各种短路的代表符号为：单相短路f（1），两相短路f（2），两相短路接地f（1，1），三相短路f（3）。
三.计算条件
1.在对短路的计算中，为了简化计算，常采用以下假设：
（1）电力系统中各电势相角差为零，即短路时系统中各电源仍保持同步。
（2）在电力系统发生短路时，不计计算机、变压器等的磁路饱和，因此可以应用求解线性电路的方法进行网络简化和电量计算。
（3）负荷只作近似估计。异步电动机一般当做恒定电抗；当短路发生在1000Kw以上电动机端点附近时应考虑负荷反馈的影响。
（4）在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻.
（5）所有短路为金属性短路，忽略过渡电阻的影响。
（6）三相系统对称。除了不对称故障处出现局部的不对称外，实际的电力系统通常都当做三相对称的。
2.短路电流周期分量的计算步骤
（1）选取功率基值SB，电压基值UB=Uav（Uav为电网平均额定电压）；计算各元件阻抗标么值，绘出等值电路图。
（2）化简等值电路，求出电源至短路点f的总阻抗X∑。
（3）计算f点三相短路电流周期分量初值及其它待求量，短路电流基准值iB=SB/√3Uav。
3.不对称短路电流的计算
在短路点发生不对称短路时，根据电力系统的接线情况计算出短路点的各序电抗，将不对称短路通过正序等效定则转化为对称短路电流计算。
四.火力发电厂厂用电系统短路电流的计算
（一）火力发电厂高压厂用电系统短路电流计算
1.计算短路电流时，应按可能发生最大短路电路的正常接线方式，不考虑仅在切换过程中短时并列的运行方式。
2.高压厂用电系统短路电流计算应计及电动机的反馈电流，并考虑高压厂用变压器短路阻抗在制造上的负误差。
对于厂用电源供给的短路电流，其周期分量在整个短路过程中可认为不衰减，其非周期分量可按厂用电源的衰减时间常数计算。
对于异步电动机的反馈电流，其周期分量和非周期分量可按相同的等值衰减时间常数计算。
3.当注保护动作时间与断路器固有分闸时间之和大于0.15s时，可不考虑短路电流非周期分量对断路器开端能力的影响，但在下列条件下应计及其影响：
（1）主保护装置动作时间与断路器固有分闸时间之和小于0.1s。
（2）上述时间为0.1s～0.15s，且短路电流的周期分量为断路器额定开断电流的90%以上。
4.100mw及以下机组，应计及电动机反馈电流对电器和导体动稳定的影响，可不计及对热稳定及断路器开断电流的影响。
对于125mw及以上机组，应计及电动机反馈电流对电器和导体动、热稳定以及断路器开断电流的影响。
（二）火力发电厂低压厂用电系统短路电流计算
1.低压厂用电系统的短路电流计算应考虑以下各点
（1）计及电阻；
（2）低压厂用变压器高压侧的电压在短路时可以认为不变；
（3）在动力中心（pC）的馈线回路短路时，应计及馈线回路的阻抗，但可不计及异步电动机的反馈电流。
2.当在380V动力中心或电动机控制中心内发生短路时，应计及直接接在配电屏上的电动机反馈电流。
3.经电缆线路发生短路时，应计及电流周期分量的影响；电流非周期分量是否计及应按电缆的长度与截面的比值考虑。
五.水力发电厂厂用电系统短路电流的计算
（一）水力发电厂高压厂用电系统电路电流计算
1.高压厂用电系统短路电流计算，可不计算断路器开断时的直流分量和短路冲击电流。
2.计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流时正常接线方式，不考虑仅在切换过程中短时并列的运行方式。
3.同时运行的高压电动机总容量不大于1500Kw时，高压厂用电系统的短路电流计算可不计电动机的反馈电流。
4.由发电机端或升高电压侧引接的厂用电源，电源侧系统阻抗可忽略。从地区电网取厂用电源时，应计及系统阻抗。厂用电系统的短路电流的周期分量在整个短路过程中可按不衰减计算。
（二）水力发电厂低压厂用电系统电路电流计算
1.低压厂用电系统的短路电流计算应考虑以下各点：
（1）计及电阻；
（2）采用一级电压供电的低压厂用电变压器的高压侧系统阻抗可忽略不计，对于两级电压供电的低压厂用电变压器，应计及高压侧系统阻抗。
（3）在计算主配电屏及重要分配电屏母线短路电流时，应在第一周期内计及20Kw以上的异步电动机的反馈电流。配电屏以外支线短路时可不计。
（4）计算380V系统三相短路电流时，回路电压按400V计，计算单相短路电流时，回路电压按220V计。
（5）导体的电阻值应取额定温升的电阻值。
2.厂用电变压器容量在315KVa及以下，短路电流计算可不计电动机的反馈电流。
3.当由容量500KVa及以上的低压厂用变压器供电时，应计算主配电屏的短路电流非周期分量，但可不计算分配屏的短路电流非周期分量。
参考文献
[1]张炳达.注册电气工程师执业资格考试专业基础考试复习教程.天津大学出版社.
[2]注册电气工程师考试设计手册电气一次部分.
电路设计开发流程篇3
关键词：电力工程；10kV；配电线路；设计要点
中图分类号：tm726文献标识码：a文章编号：
引言
在电力工程中，对配电线路的设计是否合理，是否能够发挥出其应有的经济效益和社会效益，是当前衡量电力工程是否成功的一项重要标准。配电线路的设计是否合理，造价是否均衡等因素，都影响着供电企业的健康运行。因此，本文将针对在配电线路设计中，配电线路设计的技术要点进行简要的探讨。
1.配电装置选择
①周围环境温度低于电气设备、仪表和继电器的最低允许温度时，应装设加热装置或采取保措施。在积雪、覆冰严重地区，应采取防止冰雪引起事故的措施。隔离开关的破冰厚度，不应小于设计最大覆冰厚度。②选择导体和电器的相对湿度，应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。在湿热带地区应采用湿热带型电器产品，在亚湿热带地区可采用普通电器产品，但应根据当地运行经验采取防护措施。③配电装置的抗震设计应符合现行国家标准《电力设施抗震设计规范》的规定。④设计配电装置及选择导体和电器时的最大风速，可采用离地10m高，30年一遇10min平均最大风速。设计最大风速超35m/s的地区，在屋外配电装置的布置中，宜采取降低电气设备的安装高度、加强设备与基础的固定等措施。⑤对布置在
居民区和工业区内的配电装置，其噪声应符合现行国家标准《工业企业噪声控制设计规范》和《城市区域环境噪声标准的规定》的规定。⑥海拔超过1000m的地区，配电装置应选择适用于该海拔高度的电器和电瓷产品，其外部绝缘的冲击和工频试验电压应符合现行国家标准的有关规定。
2.导体和电器的设计选用
①配电装置的绝缘水平应符合现行家标准《电力装置的过电压保护设计规范》的规定。②设计所选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电。设计所选用的导体和电器，其长期允许电流不得大于该回路的最大持续工作电流；对屋外导体和电器尚应考虑日照对载流量的影响。③验算导体和电器用的短路电流，应按下列情况进行计算：除计算短路电流的衰减时间常数外，元件的电阻可略去不计。在电气连接的网络中应计及具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。④验算导体和电器稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式计算。⑤验算导体短路热效应的计算时间，宜采用主保护动作时加相应的断路器全分闸时间，当主保护有死区时，应采用对该死区起作用的后备保护动作时间，并需采用相应的短路电流值。验算电器时宜采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。⑥导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的短路开断电流，可按三相短路验算，当单相、两相接地短路较三相短路严重时，应按严重情况验算。⑦用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动稳定和热稳定。用高压限流熔断器保护的导体和电器，可根据限流熔断器的特陡验算其动稳定和热稳定。⑧校核断路器的断流能力，宜取断路器实际开断时间的短路电流作为校验条件。装有自动重合闸装置的断路器，应计及重合闸对额定开断电流的影响。⑨裸导体的正常最高工作温度不应大于+70℃，在计及日照影响时，钢芯铝线及管形导体不宜大于+80℃。当裸导体接触面处有渡锡的覆盖层时，其最高工作温度可提高到+80℃。
310kV配电线路初步设计
10kV线路初步设计的线路部分一般分为总的编制说明部分、机电部分、杆塔和基础部分。
3.1线路总的部分线路总的编制说明部分主要包括设计依据、线路走径、工程概况三部分。
线路设计依据让我们从设计的基本原则出发，应符合当地的具体情况，严格执行有关文件规程设计线路。列出工程设计任务书及批准的文号、经审核批准后的电力系统设计文件、上级机关或下达设计任务单位对工程设计的有关指示性文件等，以及与建设单位签订的设计合同。
路径方案要从路径长度，可利用的铁路、公路、水路等交通条件，沿线路地形、地势、水文、地质情况，特殊气象区，污秽地区，森林资源，矿产资源，跨越河流，各种障碍物，选用的线路转角及线路曲折系数等情况，来说明各路径方案的优势。
经过对各路径方案从技术方面、线路的安全运行、经济运行、方便施工、障碍物的处理及大跨越情况等方面全面分析比较，推荐最佳的线路走径方案。
工程概况包括设计线路的电压等级、线路始终点、路径长度，全线路地形情况，污秽区情况，导线和避雷线型号的选取，导线和避雷线悬垂、耐张串的绝缘子型式、片数和金具情况，杆塔和基础型式及数量等情况，通过工程概况能告诉我们工程大体情况。
3.2线路机电部分线路机电部分一般包括气象条件的选择、导线架设技术要求、绝缘子串和金具组装方式、导线的防振等方面内容。
①气象条件的选取如果10kV线路较长或气象区复杂，可分段选取气象区气象资料包括：最大风速的取值、电线覆冰的取值、年平均气温的确定、最高和最低气温的取值、雷电日数的取值。将选取的气象条件分别按最高气温、最低气温、最大风速、覆冰、安装、年平均气温、外过电压、内过电压等情况进行综合数值计算。②导线的技术要求。按照工程设计的要求和电力系统设计，决定导线截面，论证导线型式、规格等，说明导线的主要机械和电气特性。设计说明中包括架设线路导线最大使用应力、安全系数；根据导线的力学特性绘制特性曲线；计算出各种温度下的架设弧垂值，并列出表格。③组装形式。由于10kV线路的杆塔结构、绝缘子形式、导线型号不同，所以绝缘子串有不同的组装形式。一般情况下，采用单串绝缘子串已能满足导线最大综合荷重及断线张力的要求。对于大导线、特大档距、主要交通要道、铁路、河流、大沟或重冰区，单串绝缘子串不能满足设计要求时，采用双串绝缘子串。④导线的防振。导线选取安全系数、最大使用应力和平均运行应力，并考虑线路通过地区的地形、地貌及使用档距情况后，提出它们的防振措施。影响导线产生震动的主要因素：风速、档距与线路架设高度、风向、地形、导线自身应力。
3.310kV线路的杆塔杆塔型式一般主要分为：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔四种杆塔型式。在工程设计中，一般应尽量选用典型设计或经过施工、运行考验过的成熟杆塔型式。在杆塔型式的选择时，必须说明采用直线杆塔或承力杆塔型式的理由，包括各种杆塔型式的特点、适用地区、使用钢材、混凝土量等技术经济指标，综合考虑基础和线路占用走廊等因素后，进行综合的技术经济比较，优选杆塔型式。
参考文献
(1)郑武龙，姜峰远，用于10kV配电线路的便携式电参量在线测量装置的设计电测与仪表，
电路设计开发流程篇4
1电气主接线设计
热电厂规划装机容量为4×300mw，二期工程2×300mw，发电机出口电压20kV，功率因数为0.85；220kV线路4回。220kV系统电抗以100mV・a为基准折到220kV高压母线电抗为0.016。
1.1发电机的选择
查阅《电力工程电气设备手册》[4]，发电机具体参数如下：
型号：QFn-300-2型额定功率：300mw
额定电流：10190a额定电压：20kV
额定转速：3000r/min冷却方式：水氢氢
功率因数：0.85超瞬变电抗：0.1915
1.2主变压器容量及台数的选择
容量的确定
⑴容量为300mw的发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按：单元接线的变压器容量按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。本热电厂的厂用电率为8%，计算功率如下：
mV・a
因此选择容量为360mV・a的变压器作为发电机的主变压器，具体参数如下：
型号：SFp7-360000/220；额定容量：360000kV・a；
连接组别：Yn,d11；额定电压：kV；
阻抗电压：14.3%。
台数的确定
因为发电机与变压器组成单元连接，故选择2台主变压器。
1.3300mw机组主接线
300mw发电机回路设备配置：
发电机与主变压器采用单元接线，在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电。
在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。
发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。
发电机中性点接有中性点接地变压器。
高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器3只。
发电机和主变压器之间的连接母线及厂用分支母线均采用全连分相母线。
1.4220kV电气主接线
通过对原始资料的分析，电厂规划装机容量为4×300mw，二期工程2×300mw。接线形式选择双母线接线方式。其原则性接线图如图2-1所示。
图1-1双母线原则性接线图
1.5厂用电接线及设计
1.5.1厂用电的电压等级
容量为300mw的机组，高压厂用电压采用高压6kV，低压为380V。
1.5.2厂用电源及其引接
由于300mw发电机和主变压器采取单元接线，厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。低压380V厂用工作电源，由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。每台300mw汽轮发电机需要从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为6kV厂用电系统的工作电源，因此该热电厂应设置2台高压厂用变压器，共设置4段厂用高压母线。
1.5.3厂用电接线形式
发电厂厂用电系统接线采用按锅炉分段的接线原则。
1.5.4厂用变压器的选择
该厂用电系统的电压等级为6.3kV，厂用变压器电源引接处的电压为20kV。
(mV・a)
(mV・a)
(mV・a)
选择容量为40000Kv・a的分裂绕组变压器，查《电力工程电气设备手册》[4]选择如下：
型号：SFF7-40000/20；额定容量：40000kV・a；
电压：；半穿越阻抗电压：12.71%；
连接组别：。
1.5.5备用、启动变压器
本次热电厂设计高压厂用变压器的高压侧从220kV母线上引接，降至6.3kV。由上面的分析，选择容量为40000kV・a的分裂绕组变压器，查《电力工程电气设备手册》[4]选择如下：
型号:SFpFZ1-40000/220；额定容量：40000kV・a
连接组别：；额定电压：kV；
半穿越阻抗电压：25%。
2短路电流计算
2.1短路点的确定
由系统图画出电路图，如图3-1所示。
图2-1系统电路图
为选择和校验电气设备，进行短路电流计算，短路点确定如下：
d1点：220kV母线短路
d2点：G1发电机出口处短路
d3点：启动、备用变压器低压侧短路
d4点：G1厂用变压器低压侧短路
2.2短路电流的计算
取SB=100mV・a，UB=UaV,计算电抗的标幺值。
绘制系统的等值电路如图2-2所示
图2-2系统等值电路图
发电机：
主变压器：
厂用变压器：
启动备用变压器：
负荷LD：
2.2.1d1点短路
由图2-2的等值电路图可得d1点短路时的等值电路如图2-3所示。
图2-3d1点短路时的等值电路图
（1）求计算电抗
系统的起始次暂态电流
(Ka)
系统的冲击电流：
（Ka）
发电机提供的短路电流
查短路电流运算曲线，查得相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值分别为：，，
其有名值为：
(Ka)
(Ka)
(Ka)
冲击电流为：
（ka）
2.2.2d2点短路
由图2-2的等值电路图可得d2点短路时的等值电路如图2-4所示。
图2-4d2点短路时的等值电路图
d2点短路转移阻抗图如图2-5所示。
图2-5d2点短路转移阻抗图
求计算电抗
系统的起始次暂态电流
系统的冲击电流：
（ka）
②发电机提供的短路电流
G1提供的短路电流：
查短路电流运算曲线，查得相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值分别为：,,其有名值为：
（Ka）
（Ka）
（Ka）
冲击电流为：
（ka）
G2～G4提供的短路电流
查短路电流运算曲线，查得相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值分别为：，其有名值为：
（ka）
（Ka）
冲击电流为：
（Ka）
2.2.3d3点短路
由图2-2的等值电路图可得d3点短路时的等值电路如图2-6所示。
图2-6d3点短路时的等值电路图
d3点短路转移阻抗图如图2-7所示。
图2-7d3点短路转移阻抗图
（1）求计算电抗
系统的起始次暂态电流
（Ka）
冲击电流为：
（Ka）
发电机提供的短路电流
因为计算电抗Xjs≥3.45，因此短路电流周期分量的标幺值为：
其有名值为：（Ka）
冲击电流为：
（Ka）
2.2.4d4点短路
由图2-2的等值电路图可得d4点短路时的等值电路如图2-8所示。
图2-8d4点短路时的等值电路图
d4点短路转移阻抗图如图2-9所示。
图2-9d4点短路转移阻抗图
求计算电抗
系统的起始次暂态电流：
(ka)
冲击电流为：
（ka）
发电机提供的短路电流
发电机G1提供的短路电流
查计算曲线相应的0s、2s、4s时刻的电流标幺值分别为：
，
其有名值为：
（ka）
（ka）
冲击电流为：
（ka）
发电机G2～G4提供的短路电流
因为计算电抗Xjs≥3.45，因此短路电流周期分量的标幺值为：
其有名值为：
（ka）
冲击电流为：
（ka）
3导体和电气设备的选择
3.1导体的选择
3.1.1220kV主母线的选择
最大持续工作电流为：
220kV及以上室外高压配电装置应选用软导线，并根据负荷电流选择导体截面。
220kV主母线的选择可按经济电流密度选择，导体的经济截面SJ为：mm2
查《电力工程电气设备手册》[4]选用型号为：LGJ-800/55mm2
3.1.2发电机出口母线
300mw发电机出口母线采用全连分相封闭母线。其参数为：主母线ф500mm×12mm(外径×壁厚)圆管形铝母线；屏蔽外壳为ф1050mm×8mm的铝管；相间距离为1400mm。
3.1.3高压厂用变压器分支母线
高压厂用分支选择分相封闭母线，其参数为：主母线ф150mm×10mm圆管形铝母线；屏蔽外壳为ф700mm×5.mm的铝管；相间距离为1000mm。
3.2高压断路器和隔离开关的选择
3.2.1断路器的选择
220kV断路器
最大持续工作电流：
（a）
由短路电流计算可知：
（ka）
（ka）
（ka）
冲击电流：
（ka）
周期分量热效应：
[(ka)2・S]
Un≥UnS,UnS=220kV
in≥imax，imax=991.993a
额定开断电流：inbr≥ipt，ipt=27.21（ka）
根据以上条件，以及本次设计的具体要求，查《电力工程电气设备手册》[4]，选择Lw2-220型断路器（单注式）其参数如表4-1所示。
表3-1Lw2-220型断路器的参数
型号额定工作电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流
（ka）额定开断电流（ka）4S热稳定电流（ka）动稳定电流（ka）
Lw2-22022025225004050125
短路热稳定校验：
[(ka)2・S]
动稳定校验：
ka
ka
6.3kV高压开关柜
厂用电母线最大持续工作电流：
a
由短路电流计算可知：
冲击电流为：ka
启备变母线最大持续工作电流：
a
冲击电流为：ka
根据以上条件，以及本次设计的具体要求，查《电力工程电气设备手册》[4]，选择：GC5-6CF型手车式高压开关柜。
其参数如表4-2所示。
表3-2GC5-6CF型手车式高压开关柜的参数
型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（a）母线系统外形尺寸（宽×深×高）
GC5-6CF67.21000单母线840×1470×2185
3.2.2隔离开关的选择
220kV母线隔离开关的选择
根据设备的选择条件，查《电力工程电气设备手册》[4]选Gw16-220Dw/2500型垂直断口隔离开关，其参数如表3-3所示。
表3-3Gw16-220Dw/2500型垂直断口隔离开关的参数
型号额定工作电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流
（ka）3S热稳定电流（ka）动稳定电流（ka）
Gw16-220Dw/2500220252250030125
Un≥UnS,UnS=220kV
in≥imax，imax=991.993a
热稳定校验：
[(ka)2・S]
动稳定校验：
ka
经过校验所选设备满足要求。
220kV线路隔离开关选择
根据设备的选择条件，查《电力工程电气设备手册》[4]选Gw17-220Dw/2500型双柱水平断口式隔离开关，其参数如表3-4所示。
表3-4Gw17-220Dw/2500型双柱水平断口式隔离开关的参数
型号额定工作电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流
（ka）3S热稳定电流（ka）动稳定电流（ka）
Gw17-220Dw/2500220252250050125
Un≥UnS,UnS=220kV
in≥imax，imax=991.993a
热稳定校验：
[(ka)2・S]
动稳定校验：
ka
经过校验所选设备满足要求。
220kV母线接地隔离开关选择
母线隔离开关用于检修母线时，确保人身安全，选用Jw2-220型接地隔离开关，其参数如表4-5所示。
表3-5Jw2-220型接地隔离开关的参数
型号额定工作电压（kV）最高工作电压（kV）2S热稳定电流（ka）动稳定电流（ka）
Jw2-22022025240100
Un≥UnS,UnS=220kV
热稳定校验：
[(ka)2・S]
动稳定校验：
ka
经过校验所选设备满足要求。
3.3电流互感器的选择
3.3.1220kV电流互感器
最大持续工作电流：
（a）
根据电流和电压条件选择电流互感器的型号的为：LCwB-220(w)3952(w)，其参数如表3-6所示。
表3-6LCwB-220(w)3952(w)型电流互感器的参数
型号额定电流比二次组合3S热稳定电流（ka）动稳定电流（ka）
LCwB-220(w)3952(w)2×1250/55p/5p/5p/5p/0.2/0.240100
热稳定校验：
由已知条件得：
[(ka)2・S]
动稳定校验：
由已知条件得：
（ka）
经过热稳定和动稳定校验，此设备满足要求。
3.3.2发电机回路电流互感器
最大持续工作电流：
（a）
根据电流和电压条件选择电流互感器的型号的为：LmZ1-20母线环氧树脂全浇注绝缘户内型，其参数如表3-7所示。
表3-7LmZ1-20型电流互感器的参数
型号额定电流比次级组合
LmZ1-201250/50.5/0.5/0.5/B/B/B
3.3.3高压厂用变压器高压侧电流互感器
最大持续工作电流：
（a）
根据电流和电压条件选择电流互感器的型号的为：LRD-20,其参数如图表3-8所示。
表3-8LRD-20型电流互感器的参数
型号额定电流比额定一次电流（a）
LRD-201500/51500
3.4电压互感器选择
220kV电压互感器
220kV电压互感器选择成套式电容式电压互感器，其型号为：tYD220/-0.005。
其参数如表4-9所示。
表3-9tYD220/-0.005型电压互感器的参数
型号初级绕组次级绕组剩余电压绕组
tYD220/-0.005220/0.1/0.1
发电机出口电压互感器
发电机出口电压互感器选择单相油浸绝缘式户内电压互感器，其型号为：JDJ-20。
其参数如表3-10所示。
表3-10JDJ-20型电压互感器参数
型号初级绕组次级绕组
JDJ-20200.1
厂用低压侧电压互感器
厂用低压侧电压互感器选择单相浇注绝缘式电压互感器，其型号为：JDZ-6。
其参数如表3-11所示。
表3-11JDZ-6型电压互感器参数
型号初级绕组次级绕组
JDZ-660.1
参考文献
[1]熊信银主编.发电厂电气部分（第三版）.中国电力出版社,2004年8月
[2]戈东方主编.电力工程电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社
[3]董柏林主编.电力工程电气设计手册电气二次部分.中国电力出版社
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[8]何永华主编.发电厂及变电站的二次回路（第二版）.中国电力出版社,2003年9月
电路设计开发流程篇5
文献标识码：a
21世纪的今天，时代经济逐渐的趋向于多元化经济的飞速发展，而城市轨道交通飞速发展的同时，其牵引供电系统作为其核心系统部分，对于电气设备的稳定性和保证牵引供电系统运行的可靠性有着一定的直接影响作用。现如今，对于把如何做好城市轨道交通DC1500V牵引供电系统短路试验的设置始终是人们关注的焦点之一。本文在对城市轨道交通DC1500V牵引供电系统短路试验进行研究时，主要是以某城市轨道交通工程为例，对其解决方案做了主要的分析，并对其做了主要的验证分析。一、实验准备（一）设备的准备轨道交通工程的DC1500V供电系统，一般是有多个110kV主变电所和多个35kV牵引降压混合变电所以及降压变电所[1-2]。试验开始之前，就要保证牵引混合变电所的整流机组处于一种停用的状态，并将漏电保护装置和再生能源吸收装置也处于一种停用的状态，将试验直接快速开关的重合闸功能以及其线路检测功能加以取消，对试验直流快速开关放大器的最大电流系数进行调整，将电流上升率保护关闭。（二）分合闸对接线的控制
对接线进行分合闸控制的过程中，就要在实际的分合闸回路过程中，将一个可控的干节点串联接入，断路器分合闸接线如图1所示，
电路设计开发流程篇6
关键词：煤矿；安全开关；电源；设计
煤炭在我国的能源结构中占有重要地位，我国的煤炭产量占世界煤炭总产量的35%以上。但是，在煤炭的生产过程中，由于各种因素的影响，矿井下会产生大量的易燃易爆气体以及粉尘等，极易引发爆炸以及火灾等事故，对煤矿生产以及工人的生命财产安全造成严重影响。近年来，随着科学技术的快速发展，很多检测仪器、通讯设备、监控系统以及报警装置等被广泛运用到煤矿井下生产过程中。这些用电设备在煤矿生产中，由于各种因素的影响，可能会产生短路、漏电以及电火花等事故，煤炭井下用电安全问题已经引起社会的高度关注。
1煤矿井下安全开关电源电路放电特性分析
在当前我国的能源结构中，煤矿仍然是支撑我国经济社会发展的重要组成部分。在煤矿井下生产过程中，由于各种因素的影响，难免会发生爆炸等危险，造成严重的人员伤亡以及财产损失等。因此，在煤矿井下生产中，应当高度重视安全开关电源设计。根据煤矿井下安全开关电源的要求，应当严格控制电路的火花放电能量，包括电路放电的电流、电压以及放电时间等。同时，煤矿井下安全开关电源还应当具有稳压、限流等功能，并且能够在特殊情况下采取快速切断保护措施，确保满足煤矿安全生产的相关要求。而由于煤矿井下安全开关电源电路中含有很多电容、电感等储能元器件，这些元器件会对电源电流的输出产生直接影响。因此，在对煤矿井下安全开关电源进行设计的时候，首先应当熟悉电容、电感放电等过程，掌握其放电的基本原理，在此基础上，才能设计出符合安全要求的煤矿井下安全开关电源。
1.1煤矿井下电路产生电火花的规律
在易燃、易爆的环境下，电气设备在运行过程中产生出大量的电火花，在达到爆炸性气体临界值的状态下，会引燃周围爆炸性物质，造成严重的后果。因此，必须要重视研究煤矿井下电路电火花的规律，努力从源头消除其危害。大量研究表明，煤矿井下电路放电主要包括三种类型：电弧放电、辉光放电以及火花放电，或者这三种类型同时出现。一般来说，电弧放电是在电压以及电流都不高的情况下出现的，由于某种不稳定的放电经过转化产生。在电流很小而且处于低电压的状态下，因为开关器件所具有的特殊性质，电路发生切换时会产生电弧放电现象。而辉光放电则是在高电压、小电流的情况下产生的。由于这种情况很特殊，在实际的煤矿井下电路运行中非常少见。由于煤矿井下电源电路在一般情况下带有电容和电感的，电路在导通以及断开的过程中，由于击穿了放电间隙，会发生电火花放电现象，这就是火花放电产生的主要原因。
1.2电容性电路放电特性
煤矿井下安全开关电源应当充分满足电气设备性能指标的要求，确保电气设备的安全运行。其中，电容、电感的影响较大。如果取值太大，那么相应的输出短路释放出的能量就会显著增加，而如果取值太小，就会增加开关管中的电流应力，导致输出纹波电压变大，严重影响到输出电压的稳定性。所以，在取值过程中，应当充分考虑到电气设备性能指标的要求，合理的取值是影响煤矿井下安全开关电源设计的关键性因素。在一般情况下，煤矿井下安全开关电源的输出端，会存在较大的输出电容，当出现输出短路等问题时，就会对电源安全性能产生较大危害。一般来说，要想在电容性电路放电过程中点燃气体混合物，就必须要同时满足能量、功率等要求，如果仅仅满足单个条件，即使放电时间很长，也无法点燃气体混合物。在很多时候，人们把电容性电路放电过程分为火花放电、放电维持以及极间放电结束等阶段。大量研究成果表明，在电容性电路整个放电过程中，第一阶段的能量变化最大，因而也是最有威胁性的。随着放电间隙的击穿，放电电流以及瞬时功率几乎在同一时达到最大值。可见，由于电容性电路的放电具有电压变化快、电流变化显著以及放电能量集中等特征，因此，放电引爆混合性气体的破坏后果非常严重。
1.3电感在电容火花放电中的影响
由于煤矿井下安全电源线路回路中同时存在电容、电感这两种储能元器件，而电感的存在会对煤矿井下安全开关电源的设计产生出一定的影响。因此，要高度重视电感及其在电容火花放电中的影响进行研究。研究表明，煤矿井下安全电源电路中的初始电压以及所选取的电感数值的不同，都会对电容火花放电过程中电流的变动情况产生出明显的影响。而由于电阻的存在，会对电容火花放电造成一定的能量损耗，因此，通过串联电感能够在一定程度上减缓电容火花放电的电流增长速率，使其延迟达到电流峰值的时间，从而避免煤矿井下危险环境中可燃气体的爆炸。
2煤矿井下安全开关电源的设计
由于在煤矿井下的易燃易爆的危险环境下工作，因此，与一般的开关电源相比，安全开关电源具有特殊要求。首先，必须有安全保护电路限制能量。依靠安全保护电路，煤矿井下安全开关电源可以有效限制故障状态下火花放电能量，包括限制放电电压、电流以及放电时间等。在安全开关电源的输出功率小，对电压的稳定性要求不高的时候，可以通过在电源输出端进行串联限流电阻的方式降低放电能量。如果安全开关电源的输出功率较大，就应当加入过流、过压多重保护电路，确保安全开关电源的安全输出。其次，重视电气隔离。电气隔离指的是安全开关电源的输出端与输入端要有电气隔离，防止能量由非本安的输入端传递至输出端，对输出端的安全性能产生不利影响。在多路输出时，一定要进行隔离处理，以限制火花放电的能量，充分满足电源线路的安全运行要求。再次，确保不间断供电。在煤矿井下承担着检测、监控以及报警等职能的电器设备必须能够在电网断电之后可以继续工作。然而，煤矿井下的供电质量比较差，经常会出现电网断电的情况，这就要求安全开关电源能够不间断供电，以确保矿井下电气设备的正常工作与运行，提高煤矿生产安全性能。最后，煤矿井下电源电路能够提供多重化保护。电源的隔离、保护以及可靠性组件的设计要确保安全等级的双重化或多重化，根据相关国家标准，煤矿井下电气设备必须满足ib等级要求，保护电路要进行多重化设计。
2.1煤矿井下安全开关电源技术指标及结构设计
根据煤矿井下安全开关电源的工作需要，其设计技术指标主要包括：额定输入电压127VaC，频率50HZ；额定输出电压12V；纹波电压小于2%Vo；开关频率200kHZ。煤矿井下安全开关电源将交流电127V转变成直流电12V。电源结构图如图1所示。交流电经过整流、滤波等环节，成为纹波较大的直流电。在Buck-Boost变换器的作用下，经双重过压、过流保护电路之后，输出12V直流电。由于安全开关电源主要是在煤矿井下这种危险性的条件下使用，因此，为了安全的需要，必须要有双重过压、过流保护电路。煤矿井下安全开关电源结构主要包括输入滤波电路、整流滤波电路、备用电源、Buck-Boost变换器、多重过压、过流保护电路等，最终实现安全输出。其总体结构框图如图1所示。
图1电源总体结构框架图
2.2电路参数设计及选型分析
电路参数设计的主要内容包括功率器件的选型、备用电源以及控制芯片的选取等
首先，功率器件的选型包括开关管和二极管的选型。开关管在进行选型时，Buck-Boost变换器的开关管S选型必须符合下列要求：首先，开关管输出电流的额定值ivt>iLp=1.1a；其次，开关管漏极与源极之间所承受的最大电压UDS，max>1.5（Vi，max+Vo）。而Buck-Boost变换器中二极管的选型应当满足下列条件：峰值电流必须大于变换器的输出电流（1a）；反向最大耐压值应大于输出电压的最大值1.5（Vimax+Vo）≈50V。
其次，关于备用电源的选取。对于煤矿井下安全防爆电源来说，备用电源与主电路之间有很多不同的接线方法，备用电源的种类也非常多，比较常见的是锂电池和铅蓄电池。在很多煤矿井下安全开关电源设计中，电路选用的是额定电压为24V，容量2ah的蓄电池，这种蓄电池在充电完成之后，可达到2小时的工作时长。
最后，在选取控制芯片过程中，通过电压控制技术实现pwm，这只是通过输出电压进行信号反馈，是一个单环控制。在此基础上，通过电流控制型pwm，采用电流控制技术来调节脉宽，在电路结构上增加了电流反馈环，达到控制开关管峰值电流的目的。如果在运行中出现故障，可以限制瞬时峰值电流。由于采用电压和电流两种控制手段，所以，对于电压调整率、负载调整率以及瞬态响应等进行了改善与处理，这是一种比较有效的控制器件。
2.3电容、电感的选取
在煤矿井下安全开关电源的设计过程中，使用到了很多电容和电感，这些电容电感会对电源的安全稳定运行起到极为重要的作用。因此，要高度重视电容、电感的选取。电容有很多类型，包括安规电容、涤纶电容、云母电容以及电解电容等。不同类型的电容会对煤矿井下安全开关电源的性能产生直接影响。例如，使用滤波电容，将会影响到安全开关电源输出电压的稳定性以及抗干扰能力。因此，应该根据容量、特点以及应用场合等的需要选择不同的电容。在电感的设计中，由于电感是煤矿井下安全开关电源常用的元件，一般用作蓄能元件，或者与电容一起用在滤波电路中。煤矿井下安全开关电源设计，在输入整流滤波电路和输出整流电路中，都会使用到电感元件，主要用于平滑电流，避免产生较大电压。
3结束语
安全开关电源是煤矿井下生产的关键性设备，其安全、高效以及稳定等特点，成为煤矿井下供电的重要供电电源。因此，在设计煤矿井下安全开关电源时，应当充分考虑到电路放电特性，研究安全开关电源技术指标，分析电路参数，合理选择电容和电感，确保电路安全运行和煤矿的安全生产。
参考文献
[1]周亚夫，许辰雨.矿用本安电源保护电路的优化设计[J].中国煤炭，2015（1）.
[2]林引.矿用高可靠性本安型传感器电源电路设计与实现[J].煤炭科学技术，2013（6）.
电路设计开发流程篇7
【关键词】LeD路灯恒流驱动电源可靠性容差设计正交试验均匀试验
电子电路内的很多元器件的参数值在分散化加工、外界因素与老化反应的制约性常常会出现与标准值偏离的现象，而电子线路可靠性容差设计能够对上述现象起到缓解作用。本文在整合前人研究成果的基础上，应用了正交试验与均匀试验这两种数学手段，旨在实现优化以eDa为基准的可靠性容差设计方法，确保LeD控制电路输出功率的实效性。
1可靠性容差设计方式方法
1.1正交试验的灵敏度分析
电路灵敏度实质上就是电子电路每个电路元器件参数对其输出特性的敏感程度。通常应用相对灵敏度去判别因素对目标特性造成的干扰程度，其可以用电路输出特性的相对变化量和元器件参档南喽员浠量之间的比值得出来。设f=f（x1，x2，x3…xn），其中f―电路的输出特性，xi―电路的输入特性。如果x10，x20…xn0为n个元器件参数的中心值，可以推导出Sfxi（相对灵敏度）的数学表达式如下：
在电路系统内部元器件类型多样化的情况下，电源灵敏度分析工作也将是繁重的，所以实验设计方式的辅助是优化试验质量的有效对策。正交试验为多因素试验的一种类型，其在整体试验中挑选出关键点开展试验，这些关键点带有匀称性与整齐性特征，具有较高的应用价值。在对LeD路灯恒流驱动电源可靠性容差开展正交试验过程中，通常应用极差分析法达到对其灵敏度分析这一目标。
1.2均匀试验的容差分析
在对LeD路灯恒流驱动电源可靠性容差分析过程中，蒙特―卡罗分析方法具有较高的应用率。其应用原理可以概述为，当电路元部件参数与某种分布形态相匹配之时，借助组成电路系统的一些参数抽样值去实现分析电路性能参数偏差。该统计分析方法所取得的结果和真实值最为贴近，但是需要进行多次试验。
2基于eDa仿真技术的LeD路灯恒流驱动电源可靠性容差设计模式
在eDa仿真技术的协助下，LeD路灯恒流驱动电源可靠性容差设计方法的程序图可以用图1表示出来。
对上述程序图进行解析，可以将LeD电子线路可靠性容差设计方法分解为以下两个过程：过程Ⅰ为程序图中的1～3，其宗旨是明确电路性质与可靠度标准，并借助eaD软件开展仿真工作；过程Ⅱ为程序图中的4～8，在电子线路eaD模型、蒙特-卡罗分析、正交试验、均匀试验等数学方式方法的协助下，对LeD路灯恒流驱动电源的容差进行科学的分析与配置，最后获得确切的容差设计结果。在没有满足标准的容差配置方案的情况下，需要进行9对LeD电路参数进行重新设计与规划。
3探究LeD路灯恒流驱动电源技术标准
众所周知，LeD路灯工作电压值处于较低的层次上，多数为（3.4士0.2）V，单颗LeD芯片功率工作电流在0.20-1.40之间波动，并且为单向传导模式。为了确保LeD路灯功率的正常输出，需要借助驱动电源把220V市电转变为LeD正常工作的特定电压与电流。面对市面上多种LeD路灯驱动电源，在对其选择之时应该对以下几点进行考虑：
3.1输出恒流性优良
参照LeD的电学属性，其安装的驱动电源务必要确保流经LeD电路的电流始终维持恒流状态，也就是对LeD纹波电流施以管控手段，使其电流值始终小于平均电流的20%。
3.2LeD驱动电源的功率因数（pF）应该处于较高的档次上
现阶段市面上销售的驱动电源都备有功率因数指标标准，所以可以借助功率因数校正（pFC）技术去实现提高驱动电源功率因数这一目标。
3.3LeD驱动电源应该体现出高效性
LeD驱动电源效率在有所保障之时，不仅仅可以强化LeD路灯发光明亮度，实现节能降耗这一目标达到节能的目的，同时借助降低能耗量的途径，达到降低LeD表面温度的目标，这样LeD路灯的使用年限就会延长。
3.4驱动电源应该具备抑制电磁干扰（emD）的功能
上述目标的实现，可以采取将emi滤波器安装进LeD驱动电源输入端口的形式，过滤剔除掉电网的干扰，同时预防驱动电源干扰电网。
4结束语
现阶段，LeD路灯驱动电源面对的最大问题就是使用年限过短，而导致这一问题衍生出来出的主要原因在于LeD路灯驱动电源需配置电解电容。应用多样化数学手段可以实现优化eD路灯恒流驱动电源可靠性容差设计方案的目标，从而为LeD路灯恒流驱动电源的可靠性指标的确立及模型的完善奠定基础，使LeD路灯的智能调光优势彰显出来，为无线调光技术的发展铺路垫石。
参考文献
电路设计开发流程篇8
本研究针对1mw的光伏并网发电站工程，采用分块发电、集中并网的发电方式。并结合工程实例，对该工程总光伏组件、并网逆变器、汇流箱等电气组件的性能和设计参数，以及设备选型进行了研究分析。
关键词：
光伏并网发电站；研究；设计
1引言
近年来，我国面临能源严重缺乏的严峻形势。国家对于新能源的开发越来越重视。光伏发电是新能源利用的一个重要途径，在我国获得了飞速的进展。有数据显示，2013年，我国就已一跃成为世界最大光伏装机容量市场[1]。经过100多年的发展，光伏发电系统在生产工艺技术上得到了飞跃的发展。当前，我国太阳能电池多采用多晶硅电池组件。本研究以山东某地1mw光伏并网发电站建设项目为研究对象，设计了该项目的光伏发电系统，以及接入当地电网的方案。
2光伏并网发电系统
（1）光伏并网发电系统设计。本研究以山东某地的光伏并网发电站工程为例。该光伏发电站的装机容量为1mw。设计采用分块发电、集中并网的发电方式，将整个光伏阵列分为4个发电单元。每个单元的装机容量为250Kw。之后将光伏阵列所产电能接入0.4KV低压配电柜，该配电柜设置于新建的10KV变电站中。对所产电能使用变压器升压装置进行升压后接入当地10KV中压交流电网。该光伏并网发电站工程还配置了1套监控装置。监控装置的作用是用来对发电系统运行情况和参数的监控。1）光伏阵列。光伏阵列的效率与太阳辐照强度有关，也与光伏组件排列方阵的方式也有关。本研究中光伏发电工程采用的是江苏林洋新能源科技有限公司生产的LYGF-Ca250p型号的250wp多晶硅双玻光伏组件，装机1mw共需要4000块。该250wp组件在开路的状态下其端电压可达37.20V，短路电流为8.84a。正常运行时电压为30.06V，其工作电流可达8.32a，将该光伏发电站的光伏阵列分4个250Kw的单元，每个单元包含1000块组件。以20块250wp光伏组件为一个子串列，每个单元共需设置50串。2）并网逆变器。该光伏并网发电工程对整个发电站配备了4台SG250K3并网逆变器。其中，每个发电单元配备1台。该并网逆变器的额定功率为250Kw，效率为97.3%。该并网逆变器可在450Vdc～880Vdc的输入电压之内进行正常运行。其最大开路电压和输入电流分别为900V和600a。同时，SG250K3并网逆变器还具备防孤岛效应、对过载过热进行防护等功能。（2）太阳能电池组件设计。在大型光伏电站中，常选用较大功率的电池组件。本研究中选用的是LYGF-Ca250p型号的250wp多晶硅双玻光伏组件，其工作电压为30.06V。而该光伏组件的开路电压为37.20V。根据本工程所选的逆变器参数，其可正常运行的输入电压在450Vdc～880Vdc之间。而它的最大的开路电压是900V。因此，每个光伏阵列可选用15-29块电池组件进行串联。本工程选择20个电池组件进行串联。每个光伏阵列的正常运行时的电压是20×30.06=601.2V，开路电压是744V，处于本工程所选的逆变器的正常工作电压范围内。整个光伏并网发电站需配置4000块250wp的电池组件。每50个子串列组成的发电单元各包含有1000块的电池组件。4个发电单元组成一个完整的光伏阵列。每个发电单元以20块组件为一个子串列，共有50串子串列。（3）汇流箱的设计。为减少光伏阵列和并网逆变器之间连线的数量，同时也减少线路间的损耗，便于维护，在室外设置光伏阵列防雷汇流箱[2]。本研究设计的汇流箱采用特变电工产的防反型tH0810/1000-aD光伏直流汇流箱，该汇流箱最大可接入8路光伏串列，最大单路直流输入电流可达15a，最大直流输入电压可达1000V。该工程设计每个汇流箱接入5路电池串，每50串子串列构成的并网单元需配置10台汇流箱。那么，整个1mw光伏并网发电系统共需配置40台汇流箱。配置了高压防雷器，可安装于室外，防护等级为ip65。（4）直流防雷配电柜的设计。利用光伏阵列防雷汇流箱的汇流作用，对该工程光伏阵列所产的电能第一次汇流。之后接入直流防雷配电柜中进行第二次总汇流。该工程设计每50串子串列构成的并网单元需配置10台光伏阵列防雷汇流箱。同时，每个直流配电柜可接入5台光伏阵列防雷汇流箱，电流经直流配电柜汇流后接至LYGF-Ca250p逆变器。那么，整个光伏并网发电站共需配置8台直流防雷配电柜。（5）交流配电柜的设计。本研究的光伏发电站中，光伏阵列产生的电能被接入并网逆变器中。电能经并网逆变器转换后输出，经线缆接入交流配电柜中。电能经交流配电柜输出接入升压变压器的0.4KV侧。可通过配电柜中的交流电网电压表和输出电流表，观察电网电压和电流的变化。该工程所发电能经并网逆变器后输出的交流电压为0.4KV，由变压器升压后接入10KV电网中。该光伏并网发电工程中选用1台1500KVa的升压变压器对输入电压进行升压。该工程所选定的交流柜设置了交流断路器。在交流柜的输出母线上还配备了交流防雷器，以防止在雷雨天气被损坏。在本工程中设计了4个交流配电柜。
3系统接入电网设计
本方案采用的LYGF-Ca250p型并网逆变器所输出的电可直接接入三相低压交流电网。由于该工程需要将所发的电最终接入10KV电网，所以该光伏并网发电站配套建设了1座10KV升压站。该工程光伏发电站配置的4台LYGF-Ca250p并网逆变器的交流输出电流直接接入交流配电柜的0.4KV开关柜。汇流后由10KV主变进行升压接入10KV开关柜。最后，将电能接入10KV中压交流电网，从而最终实现系统的并网发电功能。
4监控系统装置设计
对于该光伏并网发电站工程，设计了一套监控系统对整个发电系统进行实时监控。监控系统主要是由高性能工业控制的pC机来实施。监控软件采用RS485的通讯方式，并连续不间断地对于逆变器的运行状态进行监控，对数据进行监测。
5结论
本研究针对1mw的光伏并网发电站工程，采用分块发电、集中并网的发电方式。该发电工程选用LYGF-Ca250p的250wp多晶硅双玻光伏组件，共4000块；光伏阵列排列形式为20块×50串；系统设置4台SG250K3并网逆变器；所发的电最终被接入10KV电网。
参考文献：
[1]刘阳.光伏发电场电气设备选型简述[J].林业科技情报,2015,47(03):92-94.
电路设计开发流程篇9
【关键词】USBRS-232串行口
一、概述
随着计算机技术的发展，RS-232串行通讯口在绝大多数电脑中已经被取消，被替代为通讯速度更快的USB口，市面上只有极少部分售价高昂的高端笔记本才配备串行通讯口，但串行通讯口目前在石油开采井下仪器设备中的应用仍十分广泛。因此设计开发USB转RS-232串行适配器以满足科研生产需求具有重要意义。
下面介绍一种将传统RS-232器件升级为USB口的技术，采用虚拟Com口技术，符合USB2.0通讯规范，同时兼容USB1.0、USB1.1等老版本，可在win2000/Xp//win7/win8等操作系统上运行。
二、方案设计
在井下仪器中，大多数采用piC16C63这种单片机，因此在数据通讯时采用异步串口通讯，如何将UaRt转换为目前通行的USB，是设计的关键。同时USB接口具有强大的驱动能力，为新的数据回放设备不再使用外接电源提供了条件，下面进行具体阐述。
（一）UaRt转USB的设计
主要包括电路的设计、程序的设计和通讯协议三个部分。
（1）通讯电路的设计。选用Cygnal公司的Cp2101芯片，作为UaRt转USB桥接器，它包括一个USB2.0全速功能控制器，USB收发器，振荡器和带有全部的调制解调器控制信号的异步串行数据总线（UaRt）。由于这种芯片集成了收发器，因此无需外部电阻，同时集成了48mHz的时钟，无需外部晶体，电路简单。
RS-232器件选用maxim公司的maX3232e，其特点是带有两路RS-232和ttL/ComS电路接口，功耗比maX232低很多，典型电流为0.3ma。具体的电路如图1所示。
对于已经带有RS-232器件的设备，只需从maX3232e的7、8脚输出信号即可，实际运用中增加两个短接块进行跳线，因此这种电路对一般仪器都可轻松实现USB通讯，且对新旧计算机都能使用。
（2）虚拟Com口器件驱动程序。Cp2101的虚拟Com口器件驱动程序允许一个基于Cp2101的器件以计算机的应用软件的形式作为一个增加的Com口（独立于任何现有的硬件Com口）使用。运行在计算机上的应用程序以访问一个标准的硬件Com口的方式访问基于Cp2101的器件。但计算机与Cp2101的器件间的数据传输却是通过USB完成的。因此，无需修改现有的Com口应用就可以实现通过USB向基于Cp2101的器件传输数据。
对于不同的计算机，模拟的Com口是根据该计算机的串口占用情况确定，可能是Com3、Com4或其它更高的Com口，因此通讯程序中还需增加串口自动识别函数，这个函数可以利用Dephi中的专用库函数实现。
驱动程序的安装，首先插上USB设备，操作系统提示添加新硬件，按照提示安装设备附带的驱动程序，以后的使用像普通U盘一样方便，即插即用。
（3）异步串行数据总线（UaRt）接口协议。Cp2101的UaRt接口包括tX（发送）和RX（接收）数据信号以及RtS（请求发送）、CtS（清出发送）、DSR（数据设置准备）、DtR（数据终端准备）、DCD（数据携带侦查）和Ri（振铃指示）。可以通过编程支持各种数据格式和波特率，在计算机的Com口配置期间进行。
在压力计和流量计回放设备的设计中，采用8位数据位，校验位采用奇校验，波特率采用4800或9600，不仅通讯数据可靠，而且通讯速度比直接的串口通讯速度快。
（二）升压电路的设计
计算机的USB口可以提供5V、500ma的驱动电流，转换成12V时，按照最低60%的转换效率也可提供125ma的电流。目前压力计在通讯时的电流不超过15ma，流量计和水量调节装置等产品在通讯时电流不超过50ma，因此这些仪器的通讯就可以考虑使用USB口提供电源，而不像传统的数据回放仪器需要电池供电。
选用maX761作为升压型开关调节器，其特点是采用限流型pFm控制方式，超低静态电流，在宽的负载范围内保持80%以上的高效率，输出电流设计为60ma，输出电压设计为（10.5±0.5）V，具体的电路如图2所示。
（三）限流保护电路的设计
为了保证计算机的USB口不会被大电流损坏，增加保护电路是必需的。本电路选用专用USB限流保护开关tpS2014进行电流保护，输入电压范围为（4～7）V，带有短路保护和热保护功能，当电流超过600ma以后，输出即被关断。同时自身的阻抗小于95mΩ，因此在600ma电流的情况下其压降也不会超过50mV。
电路设计开发流程篇10
关键词：低压标准配电柜；设计；应用
对于低压标准配电柜，在设计过程中需具备一定的设计理念，比如：在低压开关柜设计过程中，需结合开关设备的工作任务以及系统的可靠性等要求，进而完成相应设计工作。并且，在优化设计低压标准配电柜设计的基础上，才能够使其投入到实际应用当中。所以，本次对低压标准配电柜设计及应用进行分析价值作用显著。
1.变电所与动力中心设计
低压配电柜包括两类：其一，低压主配电柜；其二，低压分配电柜。在其中的变电所与动力中心设计过程中，需具备可靠的供电，并保证电器元件可快速更换，尽最大限度降低停电的时间。在开关柜方面，大部分使用的是可移动部件，一般会设置功能不一的隔室，包括：母线室、元件室、辅件室以及出线电缆室等，进而使供电的灵活性及可靠性得到有效提升。使用可移式部件的配电柜通常可自由安装不同型号的功能部件，例如：抽出式部件与插入式部件等，这种结构的主要优势为：某个出线回路存在故障的情况下，可限制配电柜中内燃弧引发的不良影响，进而使相邻的功能单元不会受到影响，进一步使供电的可靠性及连续性得到有效保障。对于配电柜当中的可移动部件来说，在断路器保护系统中适合使用，同时在熔断器保护系统中也适合使用。因为熔断器保护系统具备较高的分断能力及选择能力，因此在欧洲低压配电系统中的应用价值颇高。
2.低压开关柜设计考虑的因素分析
通常，在普通场所，开关柜会选取固定式部件安装柜型，从而使元器件的安装密度得到有效提高。需注意的是，在设计低压开关柜过程中，需充分考虑一些技术因素，具体包括：（1）需对开关柜防护等级加以明确，同时确保开关柜的功能与通风散热符合技术设计要求；（2）合理设置母线额定电流，并考虑短路的耐受能力；（3）根据实际需求，使用固定式结构、抽出式结构或插入式结构等，以此使系统灵活性及可靠性的要求得到有效满足；（4）进行标准化模块化设计，对计量、通信、智能控制等功能进行合理设置，为电能管理提供技术方面的支持。
3.低压配电柜设计要点
对于低压配电柜，在标准化设计过程中，需注重涉及的设计要点，具体包括：（1）明确标准配电柜的一致性及互换性。指定低压标准配电柜，在外形尺寸以及外部接口上相同，为了使配电柜的一致性及互换性得到有效保障，设计师需合理选取标准配电柜的柜体型号，必要时和业主充分沟通交流；（2）规范选取标准配电柜的电流额定数据。对于变电所等一些重要场所，通常会使用低压主配电柜，基于标准化条件下，需确保柜体电流额定数据的统一性。如果变压器容量差异较小，可使用同一规格的变压器；如果变压器容量差异较大，则可使用两种不同规格的变压器。通常条件下，如果使用低压标准配电柜，需确保变压器的容量规格尽可能地同一，以此使过多的变压器容量规格的情况的出现得到有效避免。
4.低压标准配电柜应用分析
从设计角度来看，低压分配电柜和低压主配电柜比较，显得更加复杂，且标准化程度更加难以控制，这主要是因为行业之间存在较大的差异。以某工程为例，对其低压标准分配电柜设计的实际应用进行分析。搜集该工程资料，发现出现的问题为：系统短路电流较大，分配电柜设置场所偏多，部分直接在变电所内设置，部分则设置在距离变电所非常远的地方。倘若全部分配电柜内短路电流均以主配电柜的100ka标准选取，那么将承担很高的成本。对上述问题，有必要采取限流技术加以处理，即：断路器限流。从工程实际来看，工程短路电流最高值发生于三台1600kVa变压器并列运行时，因为变电所的mCCB型断路器应了分断能力为100ka的限流断路器，查找相关资料，可知断路器出口位置的最高短路电流限制于低于50ka，这样变电所下级配柜柜体、柜内元件选型便可以按照50ka的标准进行选择，并且使配电柜和变电所的距离没有关联，最终使成本得到有效节省。