电源可靠性设计范文1
【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%。
3.2 LED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。
3.3 LED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
电源可靠性设计范文2
关键词:终端;微电源;供电可靠性
配电自动化终端(DTU，DistributionTerminalUnit，后简称终端［1］)在开闭所、柱上综合配电箱、环网柜、变电所等领域应用广泛，它的主要功能是把表计等设备的数据通过无线的方式传送回后台中心设备部署于室外。研究表明［2，3］，电源掉电和通讯异常是终端设备离线的主要原因。通常来说，终端可以配备辅助电源，增加供电接入的能力。因此，在不影响终端设备计量回路可靠性的，通过增加一路光储微电源设备的供电，并接入到终端设备的辅助电源接口，实现市电和光储两种电能来源有序为终端设备供电，可以明显提高终端设备的供电可靠性，并直接提高了终端设备的在线率［4］。
1光储微电源的构成
1．1总体概况
光储微电源主要由光伏组件、储能模块、控制单元、逆变模块和主备双回路切换等器件构成，可以为终端、表计、信号中继和模块等物联设备提供24小时不间断的备用电源，弥补了传统UPS长时间停电后关键设备无电可用的缺点。当主回路(如市电源)断电后，不间断电源内置的自动切换装置快速切换至光储备用回路为负载供电;当主回路回复供电时，双回路切换又切换只主回路供电模式，确保负载24小时不断电运行。
1．2光储微电源各器件作用
光储微电源通过光伏组件为备用回路提供间隙的电能供应;储能模块［6］主要由电池组和电池管理系统组成，确保系统在光伏充电或者为负载供电过程中不过充、不过放、不过流、高低温保护，实现系统的高可靠运行;控制单元则是通过MPPT跟踪与控制，将光伏间隙产生的电最大程度的转化为终端设备用智能供电装置和储能电池模组稳定运行所需的电能;控制单元具有数字电路控制的自适应式三阶段充电模式，有效延长蓄电池的寿命，改善系统性能，并具有过充、过放等全面的电子保护功能，最大程度避免由于安装错误和系统故障而导致系统部件的损坏，能有效地保证太阳能供电系统更安全、更稳定、更长久的运行;逆变模块［7-8］则是将光伏或者储能装置产生的电能逆变或升压为终端等设备所能接受的电压范围［5］。主备双回路切换则控制不同回路的电能，实现有序为终端等负载供电。如当主回路断电后，自动切换装置快速切换至备用回路为负载供电;当主网恢复供电后，终端设备用智能供电装置默认切换至备用回路状态。备用回路通常在光伏发电与储能装置的协同作用下，可以保障终端等负载全年度24小时不间断运行。
2光储微电源在提高配电终端的应用
2．1实现高可靠供电的系统设计
中国幅员辽阔，各地区全年的环境温度、湿度、光照强度、有效光照时长、海拔等特征差异性明显。而终端设备外装地多处于户外，运行环境具有明显的差异性。因此在光储微电源产品提高终端设备供电可靠性时，需要从如下几个角度来保障微电源产品自身的供电可靠性。系统效率:一般来说，终端等设备的功耗只有瓦级，在无光或者弱光情况下，储能需要维持7～15天的电能供应。而光伏发电、交直流转换［8］、器件空载、弱载状态下，系统的效率可能低至50%;发电量:小功率的光伏组件受太阳的辐射强度、光谱特性、环境温湿度、年光照时长、倾角等因素影响，故在系统设计的时候需要重点考虑上述因素;温湿度:光储微电源的储能电池可用容量、切换装置的可靠性严格的受环境影响。在系统设计时，需要考虑安装位置的温湿度;若长期低温运行，建议选用钛酸锂电池或带温控加热功能的锂电池组;有条件的情况下，尽量对系统进行整体灌封，提高三防性能，弱化温湿度等环境因素对设备影响;另外，光储微电源还需要考虑海拔、雷击、静电伤害、运维方便等系列因素。
2．2接线方法
根据计量装置作业相关规定，为保证计量准确性，电气计量回路不允许加装开关及其他设备;电压输入线应单独接入，不得与电流线共用，禁止在母线连接处引出电压线至表计和终端;因此，光储微电源电源为表计和终端设备供电时的接线示意图如下图所示。微电源产品在接线过程中需严格注意电压匹配，严禁不同电压规格混用;作业前应断开电源，避免带电操作。
3结语
(1)终端、表计设备因供电原因导致设备离线的情况频繁发生。在保证计量准确性和可靠性的前提下，根据终端等设备离线类型，通过增加光储微电源系统可以解决因主网停电等原因导致的终端设备离线，降低了设备的运维频次和工程施工量，提高了终端、电表设备在线率和运维经济性，改善了之前终端设备离线、数据无法集抄计算、必须人为去现场整改的弊端。(2)在光储微电源产品设计过程中，需要严格根据工作环境进行系统设计。在复杂的应用场景下，选用高可靠的通用件可以提高设备自身的可靠性，同时也提高了终端设备的供电可靠性;最终再结合运维和成本等因素进行经济效益的分析，最后选择合适的光储微电源最有配置。(3)随着数字南网、泛在电力物联网的建设加速，越来越多的小功率物联设备的安装量将呈指数级的增加;另外，气象、安防、通讯等领域也将进一步推动物联设备的应用。通过光储微电源可以提高物联设备的供电可靠性，促进工业物联网的飞速发展。
参考文献:
［1］何红斌，苏黎，方昀晖，张树永．基于多元化负荷可靠性要求的配电自动化应用研究［J］．东北电力技术，2017，38(4)．
［2］祝宇楠，徐晴，刘建，等．数据挖掘在智能电能表故障分析中的应用［J］．江苏电机工程，2016，35(5):19-23．
［3］陈得宇，沈继红，张仁忠，等．配电网故障可观测的实现及馈线终端单元配置方法［J］．电网技术，2011，35(2):94-99．
［4］胡一波，张忠会，何乐彰．基于供电可靠性的配电终端模块配置［J］．电测与仪表，2016，53(3)．
［5］田劲．电力系统站所远方终端DTU的设计与应用研究［D］．武汉理工大学，2012．
［6］熊正勇，苗虹，曾成碧，高选杰．考虑储能系统的直流配电网综合负载特性优化［J］．电测与仪表，2019，56(16):26-31．
［7］王继红，郭献洲．直流侧低频电流纹波优化的单相全桥逆变器设计［J］．电测与仪表，2019，56(12)．
电源可靠性设计范文3
目前,变配电站综合自动化装置(微机保护)是利用操动机构的分励线圈来进行事故跳闸,操作电源一旦发生故障,继电保护就会拒动.所以变配电站综合自动化装置(微机保护)用于交流操作时,操作电源必须可靠,需要选用带蓄电池的不间断电源.如果操作电源取自电压互感器的二次侧或控制变压器做操作电源,无法保证供电的可靠性,那么事故跳闸必须采用电流脱扣器.发生短路事故时要进行大电流切换,需要采用专用继电器,接点容量必须进行校验.电流脱扣器动作可靠性也必须进行校验.因此,把变配电站综合自动化装置(微机保护)保护跳闸出口(X-11,12,13,14)配用专用大容量继电器KA,增加一对常开干接点,就可以采用去分流式电路,利用电流脱扣器进行事故跳闸.大容量的跳闸接点采用带电保持,断电释放的可靠方式,使得电流脱扣器可靠跳闸.保护原理见图3.图3中微机综合保护JZB的设计在章节3“交流操作电源的微机综合保护设计”中阐述.
2交流操作回路设计方案的优点
由一次供电系统给交流操作电源供电,可靠性和稳定性不如直流系统,但交流操作电源系统也具有成本低或性能可靠及接线简单的优势.一套智能接口的直流电源需15万元以上,这对于农村、小工矿企业的设备更新和改造是一笔巨资,以交流操作系统取代直流操作系统节省了大量资金.如果用节省下来的资金购买8~12回路出线的微机综合二次保护装置,是非常经济的,同时也大大提高了系统的可靠性;交流操作电源可使二次回路简化,维护方便.交流操作不需要专门的电流变换装置,且二次回路简单,发生故障少,日常运行维护方便[6].交流操作电源主要适合以下场合:中小型水电站;中小型工矿企业变配电站;农村的小型变电站;建筑电气中的变配电所;煤矿系统输煤系统生产线等用电系统[7].
3交流操作电源的微机综合保护设计
(1)基本保护功能配置.三段式电流保护(电流速断,限时电流速断,定、反时限过电流);电流闭锁低电压保护;零序电流保护;PT断线报警;接地故障报警;控制回路断线告警.(2)额定交流参数.装置电源:AC220V;交流电压100V;交流电流5A或1A;额定频率50Hz;功率消耗:直流回路正常工作不大于15W,动作时不大于25W;交流电压回路每相不大于0.5VA.交流电流回路:额定电流为5A时,每相不大于1VA;额定电流为1A时,每相不大于0.5VA.接点容量:信号回路为AC220V/5A;跳合闸出口回路为AC380/5A;速断跳闸出口回路为AC380/15A.电源电压范围:DC220V,允许偏差:-20%~+15%;DC110V,允许偏差:-20%~+15%;AC220V允许偏差:-50%~+20%;AC110V,允许偏差:-50%~+20%.(3)交流开入回路设计.采用专用双向光耦并对电路参数进行合理设计后,装置对交流开入的检测速度更快,信号更可靠,检测范围更宽.(4)交流操作电源微机综合保护装置的设计要求.满流供电要求;同时支持直流电源和交流电源供电;AC220V输入和AC100V输入自动适应,不需外加跳线区别,在两种电源水平、电源较大波动范围下正常工作,以保证装置在系统故障时仍能可靠动作;双路电源输入具备自动切换告警功能[8];具有掉电记忆功能,若系统故障失电,在一定时间内,保护装置能正确动作;能与交流操作机构配合,大容量的跳闸接点采用带电保持,断电释放的可靠方式,使得电流脱扣器可靠跳闸;内部增加电容储能元件:在电源板整流回路之前并联大容量电容器件,在外部交流电源消失后,由电容器向装置和操作回路继续供电一段时间,保证装置的正常动作;如果条件允许的场合,可采用交流不间断电源装置(UPS)为保护装置供电[8],则交流操作的微机保护的稳定性和可靠性就更高,可与直流操作电源差不多.
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引言
随着科学技术的迅速发展，机电产品在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多，而且都离不开电源技术和其它技术的应用。如果在其应用中忽略了可靠性管理，机电产品的质量也不会得到保证。可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。所以，可靠性是产品质量的时间指标，是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。机电产品的可靠性是设计出来的、生产出来的。可靠性设计必须与机电产品的功能设计同步进行。因此，设计人员必须明确可靠性设计的目的并掌握可靠性设计的方法。
下面仅对机电产品的可靠性进行部分简要探讨。
1 可靠性设计
1.1 可靠性设计的目的
可靠性设计的目的一般包括以下几个方面：
——政治目的任何国家的产品的先进性和可靠性对其国际贸易、国际声誉和国际地位都有很大的影响，因此，各国政府都很重视产品的可靠性问题；
——经济目的对销售而言，产品的质量和可靠性水平是其占领市场份额和获得信誉的关键性因素；对生产而言，生产设备的可靠性故障会影响生产，造成经济损失；因此，各厂家和用户都很重视产品的可靠性问题；
——军事目的军用设备的可靠性直接关系到战斗的成败，人员的伤亡，甚至国家的安全，因此，各国都很重视军用产品的可靠性问题。
1.2 可靠性设计的指导思想
可靠性设计技术是在产品的设计中采取相应的措施，以提高产品的可靠性并达到可靠性指标的一门技术。为此应当充分注意以下几个方面：
——充分估计现有的技术水平，尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计；
——准确掌握产品在运输、储存和使用中可能遇到的环境条件，采取相应的可靠性设计技术，以便使产品增强对环境的适应能力；
——应当充分满足设计与工艺制造、调试检测和维护使用的相互要求；
——可靠性定量活动应当贯穿于产品研制的全过程，包括可靠性分析、预计、论证、指标的确定和分配、设计、制造、调试检测和维护使用等；
——重视和加强设计阶段的可靠性管理，在设计中，必须贯彻和执行可靠性设计的技术标准和规范、产品可靠性要求事项、可靠性工作计划和可靠性审查程序等管理措施。
1.3 可靠性与维修性指标的论证和确定
可靠性与维修性指标的论证应当特别注意以下两个问题：
——被论证的机电产品应该具有哪些可靠性与维修性指标用来表征产品可靠性的数量特征有很多，对被论证的机电产品应该根据其用途选用适当的可靠性与维修性指标，例如对可修复的连续工作的机电产品，应以规定时间内的可靠度或平均无故障工作时间和平均维修时间作为主要可靠性指标；
——决定机电产品可靠性与维修性指标的高低应当根据使用要求、成本和研制进度来决定机电产品可靠性与维修性指标的高低，例如军用机电产品的可靠性与维修性指标过低，不仅会丧失战机，而且还将处于被动挨打状态；而可靠性与维修性指标过高，不仅会延长研制周期，而且还将增大研制经费。
1.4 可靠性指标和性能指标的关系
可靠性指标和性能指标的关系应当特别注意以下3点：
——可靠性是产品质量的时间指标；
——如果达不到可靠性指标的最低要求，性能指标再好也没有实际使用价值，反之亦然；
——性能指标的裕量是保证可靠性指标的必要条件。
1.5 可靠性增长
任何产品初期的可靠性不可能达到预期的水平，都需要一个经过不断地采取各种纠正措施的增长过程。可靠性增长应当把握以下3个主要因素：
——产品的信息反馈，特别应该重视用户的意见；
——产品可靠性故障的检测与分析；
——采取相应的纠正措施并进行试验验证。
2 元器件的选择与使用
元器件是机电产品可靠性的基础之一，很多机电产品的失效是由于元器件的性能和质量问题造成的。例如，国内某炼钢厂用中频炉熔炼钢铁，其中频电源是利用晶闸管全桥逆变获得的，每个桥臂上的晶闸管均并有阻容吸收电路。熔炼过程中，由于阻容吸收电路中的电容被击穿导致晶闸管失去保护而被击穿，从而造成直通故障和快速熔断器熔断，中频炉断电，正在熔炼的钢铁凝结在炉中，造成极大损失。由此可以看出元器件的选择与使用的重要性。
2.1 元器件的选用原则
元器件的选用要遵循下述原则：
——根据产品要实现的功能要求和环境条件，选用相应种类、型号规格质量等级的元器件；
——根据元器件使用时的应力情况，确定元器件的极限值，按降额设计技术选用元器件；
——根据产品要求的可靠性等级，选用与其适应的并通过国家质量认证合格单位生产的元器件；
——尽量选用标准的、系列化的元器件，重要的关键件应选用军用级以上元器件；
——对非标准的元器件要进行严格的验证，使用时要经过批准；
——根据国家或本单位的元器件优选手册选用。
2.2 器件封装结构和质量等级的选择
2.2.1 器件封装结构的选择
环氧树脂塑封器件为非气密性结构，易受潮气、盐雾和其它腐蚀性气体的侵蚀而失效。因此，对使用环境苛刻的产品，应当选用金属、陶瓷或低熔点玻璃封装的器件。
2.2.2 质量等级的选择
质量等级是指元器件装机使用前，在制造、检验和筛选过程中质量的控制等级。我国电子元器件分为A，B，C三个质量层次，每个质量层次包含几个质量等级，每个质量等级都有相应的质量系数。
质量等级的选择原则为：
——对可靠性要求高的产品，优先选用通过生产线军用标准认证并已上QPL（质量认证合格产品目录）表的元器件；
——关键件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件应当选用质量等级高的元器件；
——其它元器件可按其生产执行标准，参照国标中质量等级顺序选用。
2.3 降额设计
2.3.1 降额设计的依据
电子元器件在使用或贮存过程中，总存在着某种比较缓慢的物理化学变化。这种变化发展到一定程度时，会使元器件的特性退化、功能丧失，即失效了。而这种变化的快慢，与温度和施加在元器件上的应力大小直接相关。为此，应当对元器件实行降额设计。
2.3.2 降额等级
对不同的元器件，应用在不同的场合，实行不同的降额等级：
——Ⅰ级降额，是最大降额，应用于最关键设备；
——Ⅱ级降额，是中等降额，应用于重要设备；
——Ⅲ级降额，是最小降额，应用于一般设备。
2.3.3 降额注意事项
降额注意事项如下：
——有些元器件的应力是不能降额的，如电子管的灯丝电压、继电器线圈的吸合电流；
——有些元器件应力的降额是有限度的，如薄膜电阻器的功率减到10％以下时，二极管的反向电压减到60％以下时，失效率将不再下降；
——有些电容器的降额可能发生低电平失效，即当电容器两端电压过低时呈现开路失效。
2.3.4 降额系数
降额系数是依靠试验数据和使用的环境来确定的。确定降额系数的方法如下：
——数学模型及基本失效率与温度、降额系数之间的关系曲线；
——减额曲线给出了为保证元器件可靠工作所选择的降额系数与温度之间的函数关系，当在该减额曲线上工作的半导体结温达到其最高结温时，其失效率仍然较高；
——应用减额图，即在减额曲线的下方，通过试验找到一条半导体结温较低的减额曲线；
——各种元器件的减额因子参见国家标准。
3 三防设计
任何机电产品都是在一定的环境下工作的，而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度，引起漏电，从而导致故障。因此，必须采取防止或减少环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法，以保证机电产品工作中的性能。例如，国内某厂家生产的UPS，由于没有采用三防设计，在沿海和潮湿地区应用时多次发生故障，致使该厂家的维修费用过高，几乎到了无利可图的地步。由此可以看出采用三防设计的重要性。为此应当充分注意以下几个方面。
3.1 防潮设计
防潮设计的原则如下：
——采用吸湿性小的元器件和材料；
——采用喷涂、浸渍、灌封、憎水等处理；
——局部采用密封结构；
——改善整机使用环境，如采用空调、安装加热去湿装置。
3.2 防霉设计
防霉设计的原则如下：
——采用抗霉材料，例如无机矿物质材料；
——采用防霉剂进行处理；
——控制环境条件来抑制霉菌生长，例如采用防潮、通风、降温等措施。
3.3 防盐雾设计
防盐雾设计的原则如下：
——采用防潮和防腐能力强的材料；
——采用密封结构；
——岸上设备应当远离海岸。
4 抗震设计
任何机电产品都要经过从厂家到用户的装运过程，特别是在振动场合下应用的机电产品，必须采取防止或减少振动环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法，以保证机电产品工作中的性能。例如，国内某个著名研究所在上世纪60年代购入一台几十万元的真空熔炉设备，在厂家验收合格后运往北京。然而经过多次调试，其高压电源均调不到额定值，只好丢弃在库房中。后来被另一个研究所以废品的价格买走，打开高压电源的油箱后发现高压变压器的初级绕组三相进线中有一根断裂。这很可能是该产品从厂家到北京的装运过程中发生的。由于冲击和振动会引起材料的机械强度降低，甚至会发生材料断裂，从而导致故障。为此应当充分注意以下几个方面：
——印制板上各元器件引脚线长应当尽量短，以增加抗振动能力；
——印制板应当竖放并进行加固；
——较重的器件应当进行加固；
——悬空的引线不宜拉的过紧，以防振动时断裂；
——运输机电产品时，应当加强防震措施；
——振动场合应用的机电产品，应当采用防震措施。
5 电磁兼容性设计
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的某些元器件损害。因此，对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作，又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁骚扰，影响其他设备正常运行。
例如，国内某厂家生产的二氧化碳激光器刻标机，由于对电磁兼容性设计重视不够，每当二氧化碳激光器刻标机运行时，其周围的计算机等电子设备便无法工作。这主要是因为二氧化碳激光器刻标机运行时产生的空间电磁辐射干扰所致。为此应当充分注意以下几个方面。
5.1 电磁兼容性控制计划
电磁兼容性控制计划主要包括以下各项：
——落实电磁兼容性管理机构的职责、权限和实施计划；
——电磁兼容性的预测和分析；
——制定项目的电磁兼容性标准；
——进行项目的频谱管理；
——制定电源、结构、工艺、布局等电磁兼容性的要求；
——拟制电磁兼容性试验大纲。
5.2 电磁兼容性设计指标
电磁兼容性设计指标可以参照相应的国家标准。
5.3 电磁兼容性设计方法
电磁兼容性设计方法主要包括以下各项。
5.3.1 抑制骚扰源
抑制骚扰源的主要方法如下：
——限制骚扰源的电压、电流变化率；
——限制骚扰源的电压、电流幅?；
——限制骚扰源的频率；
——直流电源的去耦；
——交流电源变压器的电磁屏蔽；
——对感性负载的骚扰源采取相应措施；
——采用独立电源。
5.3.2 切断干扰的耦合通道
切断干扰的耦合通道的主要方法如下：
——完整的电磁屏蔽以切断空间干扰的耦合通道；
——合适频谱的滤波以切断线路传导干扰的耦合通道；
——适当的接地以降低地线干扰的耦合通道；
电源可靠性设计范文5
【关键词】可靠；电源；防雷击；不间断
1.概述
提升机作为煤矿生产的重要大型设备，要满足安全、可靠、高效、长时运行的要求。在影响提升机安全可靠运行的诸多因素中，提升机电控系统电源部分的可靠性是因素之一。在目前生产的电控系统中，如果进线交流电网电压受到了干扰，就会对电控系统的交、直流电源部分造成影响，严重时可能会损坏控制模块。本设计较好地提高了交、直流电源系统的可靠性，从而使电控系统整体的可靠性得到了进一步完善。
2.配电系统的可靠性设计
2.1 设计思路
可靠性的含义即为稳定性高，故障率低。从此角度出发，按以下思路进行：
（1）尽量避免故障的发生：设计本身要合理，符合电气工程及现场实际的需要；设计配备的各种元器件及耗材质量要过硬，容量要足够大；设计要配备合理的保护，包括过压保护、电压暂降及暂时断电等；设计要满足各项试验等级要求，尤其是耐压、绝缘等试验。
（2）故障一旦发生的处理措施：故障一旦发生，要考虑设计出快速查找故障的方法，在重要用电设备和容易出现故障的地方增加故障监测装置，以便尽量快速找到故障点；还要设计出快速排除故障的方法，增加备用回路，一旦本回路出现故障，可以迅速切换到备用回路中。
（3）使故障对设备及生产的影响达到最小化：这个思路除了快速查出及解决故障外，还要注意增设适当的保护措施，使由于交流电源故障引起的电控系统本身及设备的损坏率降到最低。
2.2 低压配电系统交流进线的设计
（1）设备选型
①双回路隔离开关：选用大容量隔离开关，容量为400A，两路380V交流进线，手动切换，一用一备。
②断路器：选用大容量配电保护塑壳断路器，容量为400A，具有过载保护、短路保护及漏电保护等功能，具有电子式脱扣器。
③母排配电：选用高质量镀锌铜排，截面积50*5m?，构成低压分配电源的母线。
④电压分配：选用至少是负载容量2倍以上的小型空气断路器，分别给控制柜、传动柜以及其它设备供电。
⑤防雷击设计：选用高质量防雷击产品，短时耐受冲击电流60kA以上，可有效对低压供配电系统与用电设备的雷电或其它瞬时过电压的浪涌进行保护。
（2）设计原理
设计原理图如图1所示。图中-G为隔离开关；-Q为断路器；-P为显示表；-FL为防雷击模块。
防雷击原理图如图2所示。
2.3 主控系统交流电源部分的设计
（1）设备选型
①变压器：主控及继电控制电源的下级选用一个高质量控制变压器，变比380V/220V，容量2kVA，其作用是对交流进线部分进行电气隔离，减少由于供电网的波动或谐波引起的电压干扰。
②交流净化稳压电源：在控制变压器的输出端，设计安装一个交流净化电源，容量2kVA，用于对输入电压跌落或电压渐变时产生的电压变化进行稳压。
③不间断电源：在交流净化稳压器的输出端，设计安装一个不间断电源，容量2kVA，延续时间3600S，用于对输入电压暂时或长时断电进行不间断处理。
④交流电源分配：选用高质量小型空气断路器、滤波器、熔断器和变压器，组成可靠性高的配电回路。
（2）设计原理
设计原理图如图3所示。图中-T为变压器；-UPS为不间断电源；-Q为断路器；-B为滤波器；-F为熔断器；-A为直流电源。
3.可靠性能试验
3.1 防雷击试验
（1）试验方法
差模试验：在防雷器的L-N线间，施加冲击电流（8/20μs）：±6.0kA、±12.0kA、±30.0kA、±60.0kA，检测试品的残压Ur。
共模试验：在防雷器的L-PE线间，施加冲击电流（8/20μs）：±60.0kA、120.0kA检测试品的残压Ur。
（2）试验结果
由试验结果（如表1所示）可见，本设计具有较高的可靠性，能够抗击一定程度的雷击。
3.2 电压跌落、暂时中断与电压渐变
（1）试验方法
试验仪器接入变压器-T1的一次侧，测量不间断电源-UPS的输出电压及电流。
仪器选择主要取决于负载电流、峰值启动电流的能力。输出电压精度为±5%。
根据产品标准的电压跌落或中断要求进行试验。试验一般做3次，每次间隔10s。
试验要在电源系统正常工作的状态下进行。
（2）试验结果
由试验结果（如表2所示）可见，本设计具有较高的可靠性和稳定性，能够适应一定程度的电压跌落、电压中断和电压渐变。
4.总结
本文提出了提升机电控电源系统的优化设计方案，为提升机电控系统的可靠运行创造了必备条件。本系统已在现场投入使用近一年，未出现过任何问题，使由于停电引起的提升机运行故障率大大降低，达到了煤矿安全生产的标准，取得了良好的效果，保证了煤矿提升的效率。
参考文献
[1]徐政.配电可靠性与电能质量[M].机械工业出版社， 2008.
[2]刘常生.低压成套开关设备[M].中国水利水电出版社，2008.
[3]陈家斌.接地技术与接地装置[M].中国电力出版社， 2003.
[4]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].机械工业出版社， 2002.
电源可靠性设计范文6
【关键词】 分布式电源 配电网可靠性评估 最小割集算法
1 引言
本文采用改进的最小割集算法对含分布式电源的配电网进行可靠性评估。然后将分布式电源接入传统典型配电网，计算了分布式电源接入前后可靠性的各项指标，验证了分布式电源在改善电网可靠性方面的作用，同时分析了不同数量、不同种类的分布式电源对配电网可靠性的影响。
2 最小割集算法
最小割集法将计算限定在最小的范围之内，这样能够降低计算工作量。由于每个割集中的元件都是相互关联的，运用最小割集法时，首先要对最小割集进行确定，搜索出负荷点到电源点的供电路径。对于满足并联关系的割集内部元件，计算出并联系统的可靠性指标，公式如下：
（1）
（2）
（3）
式中：
为并联系统的年平均停电时间;
为元件Ei的年平均停电时间;
为并联系统的平均停运持续时间;
为并联系统的故障率;
为元件的平均停电持续时间。
3 基于改进最小割集法的配电网可靠性评估
本章假设在负荷总量不超过发电总量时线路的潮流不会出现过载，即认为孤岛能够形成。由于负荷也是随时间变化，考虑到计算的精度和快速性，可以用文献[4]介绍的方法，将负荷分为10个等级水平，并计算出各个负荷水平出现的概率。由于DG发电量的不确定性和负荷的随机变化性，使得在发生故障后孤岛不能总是形成，孤岛的形成具有一定的概率性。
当发生上行故障时，孤岛形成的概率用公式表示为
（4）
式中
为孤岛形成的概率;
为DG的发电量不小于某一负荷水平的累积概率;
为负荷在某一水平的概率;
为DG的故障率。
因此，由全概率公式可以得到，孤岛内负荷点LP的可靠性指标计算公式为：
（5）
（6）
10
式中
为孤岛范围内的负荷点的故障率;
为孤岛范围内的负荷点每次故障平均停电持续时间;
为孤岛范围内的负荷点年平均停电时间;
为配电网不带DG时负荷点的故障率;
为配电网不带DG时负荷点的年平均停运时间;
为配电网带DG且孤岛能够形成时岛内负荷点的故障率;
为配电网带DG且孤岛能够形成时岛内负荷点的年平均停运时间。
对于孤岛外的负荷点，由于没有DG继续为其供电，因此可以按照传统配电网最小割集评估方法进行计算。
4 算例分析
4.1 算例
以IEEE-RBTSBus6系统主馈线F4为基础，在分支线19和25处加入2处DG。当上游供电路径发生故障时，通过断路器操作，形成孤岛1和孤岛2继续给岛内负荷供电，如图1所示。图中LPi表示第i个负荷点。
该系统有23个负荷点、1个隔离开关、23台配电变压器、4台断路器、23个熔断器（装设在负荷线路首端）。隔离开关操作时间为20分钟。
4.2 采用最小割集算法计算可靠性
运用本章提出的方法，对图1所示的配电网进行仿真计算，研究加入分布式电源前后对配电网供电可靠性指标的影响。
方案一：不考虑分布式电源的作用，计算出的负荷点可靠性指标，如表1所示。
方案二：设两处DG均采用微型燃气轮机，其故障率为4%，分别计算了1台、2台和3台微型燃气轮机后的可靠性指标（如表2所示）。
方案三：设两处DG均采用风力发电机组WTG，表3列出了这种方案下分别计算了加入1台、2台和3台WTG后的的负荷点可靠性指标计算结果。
从三种方案的可靠性指标计算结果可以看出：
（1）有DG和无DG的方案相比，DG的接入只对孤岛内的负荷点可靠性有影响，能使孤岛内的负荷点的故障率和年平均停运时间减小，并且显著提高系统可靠性。
（2）随着接入DG数量的增多，孤岛形成概率增大，负荷点的故障率和年平均停运时间降低，负荷点的供电可靠性提高。
（3）随着接入DG数量的增多，其对系统可靠性指标的改善程度逐渐变小，因此可以综合考虑经济成本、环境等各方面的因素，以决定DG的投运数量。
（4）程序的运行结果表明，该方法计算简单快速，但是欠缺灵活性，不能解决各种状态下的可靠性指标计算问题，例如若孤岛采用按等级切负荷措施以保证孤岛继续运行时，这种运行状态下的可靠性指标就无法计算了。
参考文献：
[1]黄伟，孙昶辉，吴子平，等.含分布式发电系统的微网技术研究综述[J].电网技术，2009.33（9）：14～18.
[2]张勇，吴淳.分布式发电在配电网中的优化配置[J].电力系统保护与控制，2010，38（11）：33～37.
