动
力
环
境
监
控
的
价
值
江
西
省
上
饶
联
通
分
公
司
网
络
运
行
维
护
部
︱
︱
︱
张
涛
摘要院 动力环境监控系统采用先进的电子技术尧 控制技
术尧 计算机技术袁 来实现对动力及空调设备实时监控遥 对分
散的动力系统尧 空调系统尧 机房环境及安全保卫系统进行远
程监控和集中管理袁 不断提高通信电源及机房空调的维护尧
管理的技术素质袁 以保证系统的稳定性尧 可靠性遥 正确使用
和维护它才能体现它的价值遥
第一部分:概 述
我公司的动力设备及环境集中监控系统 渊PSMS冤 于 2002
年 5 月建成并投入使用遥 系统监控内容涉及开关电源尧 油机尧
蓄电池尧 空调尧 UPS尧 低压配电及机房环境等遥 我局一期运
用二级结构一个监控中心和 148 个监控基站袁 二期 15 个监控
基站使用至今系统运行稳定遥 通过对系统近 2 年的使用及维
护袁 我认为做好以下几个方面的工作可以实现监控系统的主
要价值遥
PSMS 系统完善的功能加上动力设备的高稳定性袁 可以使
维护人员的数量大大减少袁 针对动力设备的遥测尧 遥信尧 遥
控尧 遥调功能袁 使电力机房可以完全无人值守遥
第二部分:监控系统的作用及优势
以动力监控系统为支撑的动力维护新模式已经被每个电
信运营商所承认和采用遥 监控系统能实时对各局的电源系统
进行监控袁 使维护人员可以随时随地对各局电源设备的运行
情况进行了解袁 如油机启动电池电压尧
油箱液位尧 开关电源
的系统参数尧 电池组总电压等运行状态的实时了解袁 避免了
人工实测的繁杂工作袁 较大程度地减少了维护人员的工作量遥
监控系统实时的尧 准确的采集动力设备的运行数据袁 保存在
数据库中并备份袁 实现目标明确的重点维护袁 提高了对设备
的预知能力遥 实时监视供电设备的运行状况袁 为定时维护提
供资料袁 减少了维护的工作量遥 实时检测被监控设备的状态袁
实时故障告警提示袁 声音告警袁 提高了设备的安全性和节省
了人力资源袁 提高了电信企业的工作效率遥 监控系统自动检
测并报告被监控设备的异常情况袁 确保了问题发生时维护人
员能够及时的发现袁 避免电源中断等事故的发生遥 可以说监
控系统在电源空调的应用中袁 使其故障能被迅速地被发现尧
上报袁 于是故障的处理效率有了很大的提高遥 系统提供了丰
富的数据尧 报表袁 这为统计提供详细的资料袁 为以后决策提
供依据遥
现在具有监控集成技术的厂家很多袁 他们在软件和硬件
上又各有千秋袁 只有选择适合本企业的监控系统才能使监控
系统的作用最大化袁 从而实现监控系统的价值遥 我们公司最
终选择了艾默生公司的 PSMS 系统作为我们动力维护的监控
系统袁 因为 PSMS 系统的维护和管理功能比较完善以及其监
控系统采集数据可靠性高遥 主要来源表现在硬件采集电路与
动力设备相互隔离袁 不会因为采集电路出现故障导致动力设
备的损坏遥 表现在软件上是它的各种数据库都有密码保护袁
防止意外丢失或被恶意修改遥 与其他厂家的监控系统相比性
价比高遥
第三部分:应用实例
由于联通的乡镇基站大部门处于边远山区袁 防盗成了一
大难题遥 在没有安装监控设备之前袁 基站经常遭受偷盗破坏袁
维护人员又不能及时发现袁 致使公司承受严重损失遥 自从安
装了环境监控系统以后袁 此种情况得到了很好的改善遥 例如院
我公司广丰县五都镇基站地位边远山区袁 途经人员较少袁 经
常发生被盗事件袁 被盗物品往往是基站的室外馈线袁 使公司
遭受了极大的经济损失遥 为此公司设想安装一套室外视频监
控袁 但因视频监控的价格昂贵袁 后经公司领导多次商讨袁 决
定利用现有的艾默生监控设备袁 对其稍作改进袁 使公司基站
的被盗事件得以控制 (如图)遥
当盗贼将馈线锯断时袁 门磁告警袁 通过业务台自动寻呼
相关人员袁 当即通知地方警务人员将盗贼捉获遥
第四部分:总结
以上袁 是我对监控系统的一点体会遥 监控系统的实现功
能不但可以提高我们的维护工作质量袁 而且还可以解决一直
以来电源专业难管理的问题袁 使我们的管理水平上一个新的
台阶遥
摘要
本规范介绍了三相三线制系统中的一种高功率
因数的整流方案要要
要
高频整流 渊也称为 PWM 整
流冤袁 主要介绍了工作原理尧 电路拓朴尧 控制框图
等等遥
关键词
UPS袁 PWM RECTIFIER袁 DQ REFERENCE
专业术语
UPS院 Uninterruptible Power Supply ( 不间断
电源冤
PWM RECTIFIER院 PWM 整流器
DQ REFERENCE院 DQ 坐标系
前言
传统整流器的缺陷:
在所有的静止电力变换电路中袁 整流电路是最
早出现的袁 常用的整流电路拓扑结构早在二十世纪
二尧 三十年代使用汞弧整流器时就已成熟袁 除直接
使用直流电源的设备外袁 大部分 DC/AC 和 DC/
DC 装置的输入直流电压是经不控或相控整流得到
的袁 故整流电路的应用已最广遥 据 1992 年日本电
气学会的调查报告袁 在所有的电力电子设备中袁 整
流装置要占到近 70%之多遥 由于整流器的用量如此
之大袁 所以它的输入特性对电网有很大影响遥
概括来讲袁 传统的二极管不控整流和晶闸管相
控整流器的主要缺陷是院
渊1冤 对公用电网产生大量的谐波曰
渊2冤 整流器工作于深度相控状态时袁 装置的功
率因数极低曰
渊3冤 输出侧需要较大的平波电抗和滤波电容以
滤除纹波袁 这导致装置的体积尧 重量增大袁 损耗也
随之上升曰
渊4冤 相控导致调节周期长袁 加之输出滤波时间
常数又较大袁 所以系统动态响应慢遥
以上缺点中的 渊3冤渊4冤 条还仅是影响装置本
身的性能袁 而 渊1冤渊2冤 尤其是大量的谐波袁 对公
用电网产生了严重的污染袁 已成为公认的电网公
害遥
电网无功的负作用主要表现为降低了发电尧 输
电设备的利用率袁 增加了线路损耗尧 无功袁 还使线
路和变压器的电压降增大遥
至于谐波袁 它对公用电网的影响更为严重袁 它
的危害主要有以下几个方面院
渊1冤 谐波增加了公用电网的附加输电损耗袁
降低了发电尧 输电设备的利用率曰
渊2冤 在电缆输电的情况下袁 谐波以正比于其
电压幅值的形式增加了介质的电场强度袁 缩短了电
缆的使用寿命袁 还增加了事故次数和修理费用曰
渊3冤 谐波会影响甚至严重影响用电设备的正
常工作袁 比如谐波对电机产生附加转矩袁 导致不希
望的机械震动尧 噪声袁 还会引入附加铜损尧 铁损
袁
以及过电压袁 导致局部过热尧 绝缘老化袁 缩短设备
使用寿命遥 瞬时的谐波高压还可能损坏其它一些对
过电压敏感的电子设备曰
渊4冤 谐波还引起某些继电器尧 接触器的误动
作曰
渊5冤 谐波使得常规电气仪表测量不准确曰
渊6冤 谐波对周围的环境产生电磁干扰袁 影响通
信尧 电话等设备的正常工作曰
渊7冤 谐波容易使电网产生局部的并联或串联谐
振袁 而谐振导致的谐波放大效应又进一步恶化和加
剧了的所有前述问题遥
可见无功和谐波对公用电网和其它电气设备的
影响十分严重袁 人们早在三十年代就认识到静止变
流器引起的谐波问题袁 由于当时及以后的一段时间
里袁 静止变流器的数量不多袁 相对电网容量小袁 所
以直到六十年代以前袁 谐波问题并未引起人们的太
多关注遥 自从晶闸管发明后袁 静止变流装置袁 尤其
是整流器袁 大范围普及应用袁 谐波问题变得越来越
突出袁 如何抑制和消除谐波已成为一个世界范围内
令人关注的课题遥
正文:
作为降低谐波的另一有效措施袁 PWM 技术很
早就应用于逆变电源遥 七十年代始袁 有人尝试将
PWM 技术引入整流领域袁 并取得了良好效果袁 采
用 PWM 整流可获得单位功率因数和非常接近正弦
的输入电流遥
和相控整流相比袁 PWM 整流器对电
容尧 电感这类无源滤波器或储能元件的需求大大降
低袁 动态性能也有了很大提高遥 高频整流器在以后
较长时间没有推广使用袁 其原因一方面是受全控器
件发展水平的制约袁 因为高频整流器需要自关断的
全控器件袁 更主要的原因是谐波问题还不十分突
出袁 缺乏实际需求的动力遥 进入九十年代袁 大容量
自关断半导体器件的成熟为 PWM 整流器应用提供
了硬件基础袁 而谐波问题的突出袁 各国相继制定了
严格的强制性规定则为 PWM 整流器的发展与普及
注入了动力遥
随着用电设备的谐波标准日益严格袁 以高功率
因数尧 低谐波的高频开关模式整流器 渊Switched
Mode Rectifier冤 替代传统的二极管不控整流和晶
闸管相控整流装置是大势所趋袁 和传统整流器相
比袁 SMR 可以得到畸变很小的正弦化输入电流尧
单位功率因数遥 此外袁 SMR 较传统相控整流器体
积尧 重量可以大大地降低袁 动态响应速度显著提
高遥 开关模式整流器工作中一般对全控器件进行高
频脉宽调制要要
要
PWM袁 所以很多时候 SMR 也称为
PWM 整流器遥
艾默生 UPS 在 UL33 产品中领先应用了三相
IGBT PWM 整流技术袁 彻底解决了传统工频 UPS
大机的晶闸管整流器的输入特性缺陷袁 并成功在系
列产品中得到批量使用验证遥
满足的技术指标 渊特征指标冤
1冤 输入交流电压范围院
(1) 208V依5V~438V依5V 渊线电压冤
(2) 电压不平衡度小于 20%
(3) 频率院 45耀55Hz
2冤 输入方式院 三相三线
3冤 输入功率因数院 PF>0.99
4冤 整流器效率院 96%袁
功率电路图
图 1尧 电路拓扑
如图 1 是三相高频整流电路的主电路拓扑袁 它
由输入滤波电容三相电感尧 全控整流桥与直流滤波
电容构成遥
在整流器中袁 如果电流能够精确地控制袁 则能
够在保证有足够的直流稳压精度的同时使输入功率
因数>0.99遥
工作原理简介
图 2尧 矢量图
图 2 为三相高频整流器的矢量图袁 图中 Ui 为
输入电压矢量袁 Ur 为整流桥交流侧电压矢量袁
Ul
为电感电压矢量袁 Ii 为电感电流矢量遥
控制开关的开通与关断可以控制整流桥交流侧
的电压 渊如图 2 矢量图冤袁 从而可以控制电感上电
流袁 电感电流分为两个部分要要
要
有功部分与无功部
分袁 控制有功部分可以使直流稳压袁 控制无功部分
可以很好地控制输入的功率因数遥
控制框图
图 3尧 控制框图
图 3 为高频整流器的控制框图袁 该控制是建立
在同步坐标系基础之上的遥 图中 Us 代表输入电压袁
i 代表电感电流袁 Ud 为母线电压袁 下标为 d尧 q 的
变量代表电压尧 电流在 DQ 坐标系中的分量遥
渊1冤 同步坐标系
在三相系统中袁 三相对称的正弦变量在三相静
止坐标系中可以看成一个空间旋转的矢量袁 假如建
立一个空间同步旋转的坐标系袁 则所有空间旋转的
矢量都可以看成直流量遥 从而在控制上存在以下优
点院
渊a冤 采用 PI 调节器可以使变量无静差遥
渊b冤 在空间旋转坐标系中袁 电流的有功分量尧
无功分量完全分离遥
正由于以上表述袁 所以在控制上只要将直流电
压输出作为有功电流的给定袁 并将电流的无功分量
控制到 0袁 就能够精确地控制直流侧电压袁 并且使
系统达到很高的功率因数遥
渊2冤 锁相环
在控制框图中袁 PLL 是锁相环 渊 PHASE
LOCK LOOP冤袁 Usa袁 Usb 是电网 A尧 B 两相电
压袁 在整流器中的锁相实际是用在 DSP 中的虚拟角
度去跟踪电网的角度袁 这样具有跟踪速度快尧 性能
稳定等优点遥 锁相环框图如下院
图 4尧 控制图
实验波形院
系统中的实验波形如下院
图 5 输入电压与输入电流稳态波形
图 6 输入电压与输入电流暂态波形
图 5尧 图 6 是输入电压电流的稳态波形与暂态
波形袁 实验条件是院
输入院 线电压 380V 输出院 三相逆变器带电
阻性负载 32KW
可以看出整流器的输入呈电阻特性袁 具备超过
0.99 的功率因数和小于 3豫的 THDi袁 完美的解决了
传统整流器的输入指标缺陷袁 并且三相高频整流系
统相对相控整流系统能够达到更好的暂态性能遥
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