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双闭环直流调速系统设计及仿真一转速、电流双闭环控制系统一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态[1]。
这种理想的起动过程如图1所示。
nnt图1 转速调节系统理想起动过程为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。
根据反馈控制规律，要控制某个量，就要引入这个量的负反馈。
因此很自然地想到要采用电流负反馈控制过程。
这里实际提到了两个控制阶段。
起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。
如何才能做到使电流、转速两种负反馈在不同的控制阶段发挥作用呢？答案是采用转速、电流双闭环控制系统。
如图2所示。
图2 双闭环直流调速控制系统原理图参考双闭环的结构图和一些电力电子的知识，采用机理分析法可以得到双闭环系统的动态结构图。
如图3所示。
图3 双闭环直流调速系统动态结构图在转速环、电流环的反馈通道和输入端增加了转速滤波、电流滤波和给定滤波环节。
因为电流检测信号中常含有交流成分，须加低通滤波，其滤波时间常数按需要而定。
滤波环节可以抑制检测信号中的交流分量，但同时也个反馈检测信号带来延迟。
所以在给定信号通道中加入一个给定滤波环节，使给定信号与反馈信号同步，并可使设计简化。
由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波，因此也需要滤波，其时间常数用表示[2]。
二双闭环控制系统起动过程分析前面已经指出，设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要先探讨它的起动过程。
双闭环调速系统突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的过渡过程如图4所示。
由于在起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，整个过渡过程也就分为三个阶段，在图中表以Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
目次前言1范围2规范性引用文件3术语4系统接线4.1直流电源4.2系统电压4.3蓄电池组4.4充电装置4.5接线方式4.6网络设计5直流负荷5.1直流负荷分类5.2直流负荷统计6保护和监控6.1保护6.2测量6.3信号6.4自动化要求7设备选择7.1蓄电池组7.2充电装置7.3电缆7.4蓄电池试验放电装置7.5直流断路器7.6熔断器7.7刀开关7.8降压装置7.9直流柜7.10直流电源成套装置8设备布置8.1直流柜的布置8.2阀控式密封铅酸蓄电池组的布置8.3防酸式铅酸蓄电池组和镉镍碱性蓄电池组的布置9专用蓄电池室对相关专业的要求9.1专用蓄电池室对相关专业总的技术要求9.2阀控式密封铅酸蓄电池组对相关专业的要求9.3防酸式铅酸蓄电池组和镉镍碱性蓄电池组对相关专业的要求附录A（资料性附录）直流系统I/O表附录B（资料性附录）蓄电池选择附录C（资料性附录）充电装置及整流模块选择附录D（资料性附录）电缆截面选择附录E（资料性附录）直流断路器选择附录F（资料性附录）蓄电池回路设备及直流柜主母线选择附录G（资料性附录）蓄电池短路电流计算及其参考数值表附录H（规范性附录）本规程用词说明条文说明前言本标准是根据原国家经济贸易委员会电力司《关于下达2002年度电力行业标准制定和修订计划的通知》（国经贸电力［2002］973号文）的任务而编制的。
本次修订工作以原中华人民共和国电力工业部电技［1995］506号文发布实施的DL/T5044—1995《火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定》为原本，同时参照中华人民共和国国家经济贸易委员会国经贸电力［2000］1048号文批准实施的DL/T 5120—2000《小型电力工程直流系统设计规程》，并根据国内外新标准、新技术、新元件和新装置的应用，增加了以下内容：——扩大了适用范围；——阀控式密封铅酸蓄电池；——高频开关电源装置；——直流断路器。
本标准实施后代替DL/T 5044—1995。
国家电网公司220kV变电站典型设计技术导则1技术原则概述1.1依据性的规程、规范《220～500kV变电所设计技术规程》（DL/T5218-2005）等国家和电力行业有关220kV变电站设计、通信设计和调度自动化设计的标准、规程、规范及国家有关安全、环保等强制性标准；国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》、《输变电设备技术标准》、《预防输变电设备事故措施》、《电力系统无功补偿配置技术原则》等有关企业标准和规定。
1.2设计对象国家电网公司220kV变电站典型设计的设计对象暂定为国网公司系统内220kV常规户外和户内变电站，不包括地下等特殊变电站。
1.3运行管理方式国家电网公司220kV变电站典型设计原则上按无人值班远方监控设计。
1.4设计范围国家电网公司220kV变电站典型设计的设计范围是：变电站围墙以内，设计标高零米以上。
受外部条件影响的项目，如系统通信、保护通道、进站道路、站外给排水、地基处理等不列入设计范围，但概算按假定条件列入单项估算费用。
1.5设计xx按《变电所初步设计内容深度规定》（DLGJ25-94）有关内容深度要求开展工作。
1.6假定站址环境条件xx≤1000m；环境温度－20℃～＋40℃（除A-5，A-8方案适用）；－40℃～＋40℃（A-5，A-8方案适用）；最热月平均最高温度35℃；覆冰厚度10mm；设计风速30m/s（50年一遇10m高10min平均最大风速）；污秽等级Ⅲ级；日照强度：0.1W/cm2；最大冻土层厚度：≤0.5m（除A-5，A-8方案适用）；地震设防烈度：7洪涝水位：设计土壤电阻率：地基：腐蚀：1.8m（A-5，A-8方案适用）；度，地震加速度为0.1g，地震特征周期为0.35s；站址标高高于百年一遇洪水位和历史最高内涝水位，不考虑防洪措施；不大于100Ω·m；xx力特征值取fak=150kPa，无地下水影响；地基土及地下水对钢材、混凝土无腐蚀作用。
前言按照国家电网公司统一要求，北京电力公司积极开展了10kV开闭站站配电室的典型设计工作，按照国家电网公司的模块化设计要求，结合北京电网高可靠性供电要求的特点，在总结北京电力公司多年配电网设计经验的基础上，组织设计单位、配电专家和运行单位共同编写了《10kV开闭站配电室典型设计》。
典型设计内容包括设计细则和模块化设计方案。
设计细则中在明确接线方式、设备选型原则的基础上，重点考虑了站内照明、通风、消防、设备标识等标准化的要求，将北京电力公司红旗站要求落实到典型设计中；在模块化设计方案中，除采用了典型的双电源接线方式外，还考虑了解决老旧开闭站重载问题的三电源开闭站接线方式；为提高供电可靠性，解决因系统波动和倒闸操作给居民造成的停电问题，在朝阳供电公司开展低压合环倒闸操作试点工作的基础上，规范了低压合环的详细技术要求，为此项工作的推广创造了条件。
《10kV开闭站配电室典型设计》作为北京电力公司开展配电网设计工作的规范性文件，今后新建配电网工程必须严格按照典型设计进行，若有不符合典型设计的内容必须由公司典型设计工作小组进行审核，并经过公司生产技术部的确认，也请公司所属各设计单位和各供电公司的技术人员在实际工作中严格把关，保证典型设计的有效执行。
10kV开闭站配电室典型设计工作在公司领导的高度关注下，通过设计单位历时半年多的努力，并经过公司配电专家和各供电公司技术人员的认真审核，以及很多退休老专家的亲身参与和言传身教，再此一并表示感谢！批准人：王风雷领导小组成员：牛进苍、郭建府、刘磊、陈强、卢立君顾问：王颂虞、郭鹏武编写小组成员：陈国峰、李勤、阎林妹、孙守龙、官志勇、高天佐、陈尚、贺缨、罗春、马磊、马晓东、杨洋、陈庆来、赵治国、马友军、杨宏声、王国纯目录第1章配电工程典型设计编制依据 (2)1.1设计原则 (3)1.2编制依据性文件 (3)1.3典型方案的相关说明 (4)第2章配电工程典型设计方案说明及一览表 (13)2.1典型设计方案及模块说明 (14)2.2典型设计模块一览表 (16)2.3子模块一览表 (18)第3章配电工程典型设计方案 (18)3.1开闭站典型方案KA-2-1-BJ、KA-2-2-BJ、KA-2-3-BJ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
浅析发变电工程直流系统设计一蓄电池组容量选择《火力发电厂、变电站直流系统设计技术规定征求意见稿》规定：“发电厂蓄电池组容量选择的计算条件应满足全厂事故停电时的放电溶量,并应考虑事故放电初期直流电动机起动电流和蓄电池组事故持续放电一小时末期恢复厂用电的最大冲击电流因素。
”在200mw 及以下容量机组发电厂,直流系统电池组容量选择计算,一般采用电压控制计算法。
在蓄电池组容量选择计算后,校验容量是否满足要求的最不利条件,取决于最后一项“事故持续放电一小时末期加冲击放电”。
该条件常常使计算容量不能满足此项校验要求,因而需增大一级蓄电池容量或在许可的条件下增加蓄电池个数。
从校验中发现,出现这种情况的关键因素是参加冲击合闸断路器的台数。
在发电厂直流系统设计中,校验蓄电池组容量往往要考虑厂用工作电源故障和厂用备用电源自动投人的因素,即两台断路器的合闸电流之和,以致有时需要将电池组计算容量增大。
但《电力工程电气设计手册》(以下简称《手册》)中明确规定“冲击负荷中对断路器合闸电流的考虑原则：应为全厂(所)合闸电流最大的一台断路器或考虑厂用备用电源自动投入的实际同时合闸的断路器合间电流之和,选取上述大者为计算值。
“在直流系统设计中考虑冲击电流因素校验蓄电池组容量是在事故持续放电一小时末期,实际上这时直流系统的硅整流器装置由于无电源供电停止工作,因为此刻无论厂用工作段还是厂用备用段都无电源。
若在此时恢复厂用电投入断路器,只能手动逐个操作,根本没有备用电源自动投入的可能。
所以笔者认为,在校验发电厂蓄电池组计算容量时,只考虑一台断路器的合闸电流。
若考虑备用电源自动投人两台断路器合闸电流的因素,因在厂用工作变压器故障初期,可出现备用电源自动投入的情况,一般在事故放电初期,蓄电池组能够满足两台断路器合闸电流的要求,所以在蓄电池组容量计算的校验中不考虑该因素。
从以上分析可知,在校验发电厂直流系统蓄电池组容量时,事故持续放电一小时末期所承受的最大冲击电流应为最大一台断路器的合闸电流。
第1章第2章第3章绪论1.1课题的背景、目的及意义电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。
这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。
有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。
20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。
尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。
因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。
1.2本课题国内、外研究应用情况近30年来，电力拖动系统得到了迅猛的发展。
但技术革新是永无止尽- 1 -的，为了进一步提高电动机自动控制系统的性能，有关研究工作正围绕以下几个方面展开：1.2.1采用新型电力电子器件电力电子器件的不断进步，为电机控制系统的完善提供了物质保证，新的电力电子器件正向高压，大功率，高频化和智能化方向发展。
智能功率模块（IPM）的广泛应用，使得新型电动机自动控制系统的体积更小，可靠性更高。
传统直流电动机的整流装置采用晶闸管，虽然在经济性和可靠性上都有一定优势，但其控制复杂，对散热要求也较高。
电力电子器件的发展，使称为第二代电力电子器件之一的大功率晶体管（GTR）得到了越来越广泛的应用。
由于晶体管是既能控制导通又能控制关断的全控型器件，其性能优良，以大功率晶体管为基础组成的晶体管脉宽调制（PWM）直流调速系统在直流传动中使用呈现越来越普遍的趋势。
收稿日期：2008-12-30；修回日期：2009-03-19作者简介：彭世宽（1976—），男，四川乐山人，硕士，工程师，从事继电保护标准化设计工作。
E -mail ：电保护装置的现状，重点阐述二次典型设计与相关规范的一致性研究专题，简述二次典型设计中继电保护设计时应注意的问题。
希望对二次典设的推广应用有所帮助。
1现阶段继电保护装置现状微机型继电保护装置在我国电力系统中得到越来越广泛的应用，极大地促进了继电保护运行管理水平的提高。
不同厂家保护装置存在一定差异，给继电保护运行、维护和管理等带来较大困难，主要体现在以下几个方面：（1）由于缺乏统一的产品标准规范，不同厂家产品的功能、配置等存在一定的差异，给现场运行维护带来较大困难，逐渐成为影响电网安全的重要因素；（2）不同厂家的保护装置间协调配合存在一定困难，回路设计复杂；容易给设计、施工、运行、操作等带来安全隐患；（3）部分调度、运行单位过分强调地区性要求，而生产厂家为满足用户要求，同一种装置推出多个地区性的软件版本。
维护大量的软件版本造成人员、资源的浪费，并容易存在软件缺陷。
二次部分相关的共21条，涉及保护、直流、通信和接地等几个方面内容，与继电保护密切相关的主要有以下几条。
2.1断路器失灵保护电流判别元件的动作和返回时间（1）GB/T 14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》（以下简称“技术规程”）第4.9.2.2条要求：“失灵保护的判别元件一般应为相电流元件；发电机变压器组或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流元件或负序电流元件。
判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms ”。
调继［2005］222号《关于印发〈国家电网公司十八项电网重大反事故措施〉（试行）继电保护专业重点实施要求的通知》（以下简称“十八项反措”）第4.7条要求：“断路器失灵保护的电流判别元件的动作和返回时间均不宜大于20ms ，其返回系数也不宜低于0.9”。
中国建设报/2006年/6月/19日/第006版
建设市场
2002版电力工程直流系统典型设计
河南省电力勘测设计院白忠敏郭西平陈萍杨珂张先俊
立项背景与主题思想
直流电源系统用于发电厂、变电所正常工况下继电保护和安全自动装置、测量仪表和电能计量装置的工作电源以及事故状态下事故保安设施的保安电源。
上世纪90年代以前，直流系统长期处于设备落后、自动化水平低、系统可靠性差的被动局面，特别是直流系统设计、计算的技术水平低，方案比较、设备选型不能合理满足国家和行业标准的要求，从而严重影响系统的正常运行和事故状态下的安全可靠性。
为加快电力建设速度，提高设计质量，在中国电力规划设计总院的统一部署和组织领导下，我院成立了“电力工程直流系统典型设计”课题小组，承担本项目的开发任务，课题目的是实现直流系统设计计算机化，做到直流设计正确、快捷、高效、经济。
该项目的指导思想是：应用计算机技术，使发电厂、变电站直流系统设计、计算、制图正确、快捷，设备选型先进、合理、经济，设计方案优化，设备布置合理，而且作到各设计阶段方案设计、电气计算、互提资料和图纸绘制等工作统一协调，提供满足要求的工程计算书和可供选择的多种设计方案，从而加快设计进度，有效提高设计效率。
编制过程
本项目从1999年3月开始，经过两个多月的需求调研，广泛听取电力设计部门意见和要求，于2000年10月完成了直流系统典型设计。
同时，为配合典型设计绘图和直流系统设备选型计算，开发了《直流系统设计软件》。
并于2000年9月21日通过了中国电力规划设计总院对我院直流系统设计软件的鉴定。
鉴定委员会认为：该软件数学模型正确，结构合理，计算结果正确，一体化程度高，具有较强的商业化特点，在电力设计行业处于领先水平，可以在工程设计中推广应用。
希望进一步完善功能，扩大应用范围。
之后，根据鉴定委员会专家的意见对直流软件进行修改、完善，并充实、增加直流系统典型设计内容。
2002年初在西南院、山西院、河南院对直流系统典型设计和直流软件同时试用，根据使用单位在使用过程中发现的问题，在2002年6月和10月召开的专家会议上再一次对典型设计讨论、评议。
根据专家意见对典型设计作最后修订、完善，形成典型设计的最终版本《2002版直流系统典型设计》，于2003年7月完成全部系统编制、开发，经审查批准，正式出版发行。
主要内容和应用1、典型设计的主要内容
2002版电力工程直流系统典型设计包括以下三个部分:
1）直流系统典型设计
典型设计采用安全可靠、简单清晰的接线方案，技术先进、品种齐全、灵活快捷。
包括7类原则接线方案，21种设备配置方案，适用于220伏、110伏、48伏电压等级的各种容量系列的发电工程和各种电压等级的变、配电工程。
按照不同的接线方案，派生出相应的电源屏屏面布置图、充电装置屏屏面布置图、馈线屏屏面布置图、单元接线图以及相关的端子排图等。
典型设计共分直流系统接线、直流电源进线柜、直流馈线柜、直流充电整流柜、蓄电池屏（架）、直流辅助接线、变电工程直流系统典型设计、发电工程直流系统典型设计、典型设计参考资料九个分册。
2）典型设计查询系统
在2002版直流系统典型设计中，提供了多种设计方案，及各类屏面布置图、端子排图等，全套典型设计图纸，合计约600多张。
查询、应用比较麻烦，为便于方案优化、比选，快捷检索图纸，在完成直流系统典型设计的基础上，又开发了“直流系统典型设计查询系统”。
利用该软件可方便查询图纸，快速组拼工程设计方案，快速进行方案比较和方案优化。
3）直流系统设计软件
直流系统设计软件是用于发电厂和变电所直流系统设计、计算的辅助软件，能够对直流系统设备进行选择计算，绘制直流系统接线图和各种盘面布置图。
主要包括计算和绘图两部分。
计算部分可对直流系统中的主要设备：蓄电池、充电器、母线、开关设备、电缆截面和短路电流等进行计算。
同时能自动打印输出负荷电流技术参数表、蓄电池技术参数表、充放电装置技术参数表、直流回路开关设备技术参数表、电缆配置截面技术参数表等，满足设计和互提资料的要求。
绘图部分可以生成各类直流系统接线、各类结构直流屏、直流设备单元图、各种屏面布置图和组合屏面图等。
2、典型设计的应用
典型设计可按初步设计和施工设计两个阶段出图。
1)初步设计阶段
根据典型负荷由计算软件选择蓄电池容量，并进行母线水平校验。
根据蓄电池容量和推荐的接线方式计算选择充电整流器的型式和容量。
根据蓄电池型式容量、充电整流器型式容量和接线方式选择所需工程方案接线图和组屏图。
编制直流设备清册（包括蓄电池、整流器、放电装置、进线屏、馈线屏、分电屏、逆变电源等）。
2)施工图设计阶段
根据工程招标所确定蓄电池型式及其所提供的技术参数，校验电池容量及整流器容量。
根据计算参数，对初设方案进行修正确定直流系统接线图。
根据组屏图依次确定直流电源屏、直流馈线屏、充电整流器、蓄电池屏（架）等的屏正面图及其相应接线图。
根据配置情况，选择直流分电屏，逆变电源屏，蓄电池放电装置的屏正面图及相应接线图。
根据系统配置，在第六册（辅助接线）中选择直流监控绝缘检测装置，闪光装置，信号系统等的原理框图或接线图、端子排图。
根据设备尺寸绘制蓄电池室布置图，直流设备布置图（或蓄电池及直流设备布置图）。
根据负荷名称、位置、容量等开列电缆清册。
应用情况
2002版电力工程直流系统典型设计于2003年7月完成，经审查批准，并在全国正式出版发行。
为方便应用，先后在东北院和西南院进行了两次应用推广培训。
典型设计目前在全国三十多个电力设计院应用，得到了用户的广泛好评，取得了良好的经济效益和社会效益。
大家认为：直流系统典型设计将发电厂、变电所直流系统设计、计算和绘图于一体，实现了方案选择、工程计算、设备选型、工艺布置、专业互提资料、成品出版等各个环节电子化，准确、方便、快捷，集成化程度高，同时算法先进，结构合理，对所用的曲线、图表均采用了分段线性插值等方法进行了数学处理，所有误差均在工程误差允许范围内，满足工程要求。
有些基础数据库（如蓄电池、直流开关设备等）对用户开放，便于用户根据具体要求进行维护。
使用典型设计便于优化工程设计方案，可以加快设计进度、提高设计质量和设计效率，是电力工程直流系统设计的准确、快捷的得力工具。
结束语
典型设计应用于工程设计后，可以提高工效7～10倍，同时便于方案优化和设备优选，从而
降低直流设备造价5%～10%左右。
该系统的应用将有力地促进直流系统设计的标准化和现代化。
