直流与反向供电通道的保护及其集成方案
直流输电系统的保护
2. 直流系统保护组
（1） 直流欠电压保护:直流系统的后备保护；保护通过测量直流电压或 直流电流，并结合触发角α，检测直流线路上的低电压故障。
（2） 线路开路试验监测：检测线路开路试验期间，本站直流场和直流 线路的接地故障；工作原理是：如果直流电流超过一预先设置值或者直 流电压没有按预期地上升，表明有接地故障发生。当交流侧电流过大时， 保护也会动作。保护动作闭锁换流器。
选择性
直流系统保护分区配置，每个区域或设备至少有一个 选择性强的主保护，便于故障识别；
可以根据需要退出和投入部分保护功能，而不影响系 统安全运行；
单极部分的故障引起保护动作，不应造成双极停运； 仅在站内直接接地双极运行方式时，某一极故障才必 须停运双极，以避免较大的电流流过站接地网；
任何区域或设备发生故障，直流保护系统中仅最先动 作的保护功能作用；本极的关于极或双极部分的保护 无权停运另外的极；
(2) 大触发角监视：检查和限制主回路设备在大触发角运行时所 受的应力。用大角度监测功能，计算因特殊要求增加触发角 和关断角时，在主回路设备上增加的应力。大角度保护根据 阀阻尼电路、阀避雷器和阀内电抗器的理论模型计算换流器 最大允许的功率损耗。当大角度运行时，如果超过晶闸管的 功率损耗限制值，同时具有较高的Udi0，大角度监测将在一 定延时后，向分接开关发出降低Udi0的指令，并给出告警信 号。若晶闸管阀上的应力进一步增加，大角度监测在一定延 时后闭锁换流器。
时，换流器交流侧电流大于直流侧电流的故障现象作为保护的判据。 动作策略:快速地检测故障并且不投旁通对，立即闭锁换流器。 （2） 换相失败保护 保护目的:减少因交流电网扰动和其它异常换相条件造成的逆变器换相失
败次数；保证直流系统设备的安全。 工作原理:根据交流侧电流大幅度降低，同时直流侧电流大幅度增加的故
直流系统
当直流系统发生接地故障时，便于接地故障点的查找。
电缆的长度较短，压降较小。
常见接线方式
辐射电源供电方式配置的基本原则
①下列回路由独立的直流回路供电： ②在负荷较多且分布较集中的地方应设置直流分电屏，由直 流分电屏向各个负荷分别供电。 信号回路单独设置直流供电回路。
发电机或发电厂-变压器组，对主保护、后备保护、 具有双重跳闸线圈和双重化保护装置的电气元件， 异常运行保护以及励磁设备配置二回或三回直流回路。 设置两组直流电源时，由独立的回路分别供电给两 套保护装置并各自动作于一组跳闸线圈。 不同的直流回路应接于不同总熔断器的直流母线段 上。 具有几个绕组的变压器，配置N+1（或N+2）回直流回 路，分别供电给公共保护（如差动、瓦斯、温度等）和 每个绕组的控制、操作及其后备保护。
适用范围： 适用于110kV 以下小型 变（配）电所和小容量发电 厂，以及大容量发电厂中某 些辅助车间。 对电压波动范围要求不严 格的直流负荷。 不要求进行核对性充放电 和均衡充电电压较低的蓄电 池，如阀控型密封铅酸蓄电 池组
常见接线方式
一组充电机一组蓄电池单母线接线响
常直 见流 接电 线源 方系 式统
控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而合 闸母线提供瞬时较大的电源，平时无负荷电流。在 合闸时电流较大，会造成母线电压的短时下降。 控母电压一般为220V，合母电压稍高一些，一般为 蓄电池组 240V。
监控模块 直流系统的充电模块统一受控于一台中 央控制系统，系统采用模块化结构，实 现系统的“四遥”功能，这样的系统称 为监控模块。
适用范围： 适用于500kV 以 下大、中型变电所 和大、中型容量发 电厂。 负荷对直流母线电 压的要求和对运行 方式的要求不受限 制。
较大功率直流电机驱动电路的设计方案
1 引言直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速范围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直流电机得到了广泛的应用。
许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。
基于此，本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题，有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。
该电路驱动功率大，抗干扰能力强，具有广泛的应用前景。
2 H 桥功率驱动电路的设计在直流电机中，可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不可逆变速控制，其电流不能反向，无制动能力，也不能反向驱动，电机只能单方向旋转，因此这种驱动电路受到了很大的限制。
对于可逆变速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。
可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行，有效实现电机的正、反转控制。
而电机速度的控制主要有三种，调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。
三种方法各有优缺点，改变电枢回路电阻只能实现有级调速，减弱磁通虽然能实现平滑调速，但这种方法的调速范围不大，一般都是配合变压调速使用。
因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。
2.1 H 桥驱动原理要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。
当开关S1 和S4 闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。
图1 H 桥驱动原理电路图2.2 开关器件的选择及H 桥电路设计常用的电子开关器件有继电器，三极管， MOS 管， IGBT 等。
UPS电源的工作原理详解
UPS电源的工作原理详解UPS电源也称不间断电源，能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。
顾名思义UPS电源，它就是一台这样的机器，它在市电停止供应的时候，能保持一段供电时间，使人们有时间存盘，再从容地关闭机器。
UPS电源按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。
UPS电源现已广泛应用于：工业、通讯、国防、医院、广播电视、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域。
UPS电源工作原理(1)在线式在线式UPS(On-Line UPS)的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。
其优点是输出的波型和市电一样是正弦波，而且纯净无杂讯，不受市电不稳定的影响，可供电给“电感型负载”，例如电风扇，只要在UPS输出功率足够的前题下，可以供电给任何使用市电的设备。
UPS电源一直使其逆变器处于工作状态，通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。
在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰;在停电时则使用备用直流电源(蓄电池组)给逆变器供电。
由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。
在线式UPS电源不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一大截。
这种在线式UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。
(2)后备式后备式又称为非在线式不间断电源(Off-Line UPS)，它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电(Normal Mode)，一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务(Battery Mode)，直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。
交流变换为直流的稳定电源
设计并制作交流变换为直流的稳定电源1、设计思路交流变换为直流的稳定电源的整体思路直流集成稳压电源设计思路：⑴电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压；（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流，但其幅度变化大（即脉动大）；（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分；（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出。
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示（a）稳压电源的组成框图（b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程2、方案设计2.1、部分电路电路设计A、整流电路：选择单相桥式整流电路：单项桥式整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。
下图所示为原理电路电路及波形图：图2.1（a）单相桥式整流电路及波形B、滤波电路：电容滤波电路:电容滤波电路工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电过程中，是输出电压基本稳定。
但是电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，它的负载能力比较差，只是用于负载较轻且变化不大的场合。
下图为电容滤波电路的原理电路及波形图：图2.1（b）电容滤波电路及其波形2.2、单元电路设计与参数计算A、选择集成三端稳压器可采用LM317三端集成稳压芯片设计直流稳压源，因为它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。
此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。
LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
通常 LM117/LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。
高压直流输电系统故障分析及其保护方案
高压直流输电系统故障分析及其保护方案摘要：因为高压直流输电系统承载的电流容量高、功率易调整、电网连接便利，适合应用在较远距离的电能输送、城市商业区电缆供电等。
但是，根据现阶段高压直流输电系统看，故障问题仍然存在，对社会经济发展与人们生命安全构成威胁。
因此，做好输电系统保护成为重要研究课题。
鉴于此，笔者结合实践研究，就高压直流输电系统故障分析与保护方案进行简要分析。
关键词：高压直流输电系统；故障分析；保护方案社会经济的进步、企业经济效益的提高，高压直流输电系统发挥了重要作用，因为其特点优势也得到广泛推广与应用。
不过，怎样保证高压直流输电系统运行稳定和安全性也得到了重视。
一、高压直流输电系统发展高压直流输电和交流输电技术对比，前者有着较强的稳定性，安全性、调节迅速，在较远距离大容量输电和电网连接中得到了广泛应用。
根据当前电网建设发展状态分析，我国中部与东部沿海区域电力使用达到84%；水能资源多在西部、西南区域，导致中部、东部沿海城市大容量电力输送困难。
此外，城市电网建设存在动态无功问题、短路电流较高、电网运行安全性等成为所关注的问题；而通过高压直流输电系统可以有效处理该问题。
当前，国内特高压输电技术有待进一步完善，加之直流输电操控性强，在隔离故障上效果显著，运行管理方便；通过直流输电能够有效处理电网管理不足，确保电网系统之间不受影响，确保稳定性。
高压直流输电的推广应用，其内换流器经济投入少、换流站使用率高，今后发展空间较大。
二、直流输电故障问题现状笔者以某城市电网直流输电为例，该电网为城市最大电网但仍然存在不足。
500千伏电网是该城市电网电力吞吐的主网架，其安全水平较低，供电稳定性与水平无法达到标准要求，无功功率降低。
针对这一问题，选择将直流输电系统安装在500千伏城市环网和市外受电通道中，系统两端交流电网短路容量无法传输，保证500千伏电网输送顺利。
220千伏电网作为该城市电网的主体供电网络，供电效果差、无功电源容量低；经过系统研究和分析，选择把柔性直流输电系统安装在220千伏分区电网的主要联络通道中，提升了电网供电水平，效果显著。
直流电源系统设计要求规范
5.4.充电装置
5.4.1.充电装置型式
1)高频开关充电装置。
2)晶闸管充电装置。
5.4.2.充电装置配置
1)1组蓄电池：
采用晶闸管充电装置时，宜配置2套充电装置；
采用高频开关充电装置时，宜配置1套充电装置，也可配置2套充电装置。
2)容量为200MW以下机组的发电厂，当采用单元控制室的控制方式时，每台机组可装设1组蓄电池。
3)容量为200MW级机组的发电厂，且升高电压为220kV及以下时，每台机组可装设1组蓄电池（控制负荷和动力负荷合并供电）或2组蓄电池（控制负荷、动力负荷分别供电）。
4)容量为300MW级机组的发电厂，每台机组宜装设3组蓄电池，其中2组对控制负荷供电，另1组对动力负荷供电，或装设2组蓄电池（控制负荷和动力负荷合并供电）。
4.12.终止电压 finish voltage
蓄电池容量选择计算中，终止电压是指直流系统的用电负荷，在指定放电时间内要求蓄电池必须保持的最低放电电压。对蓄电池本身而言，终止电压是指蓄电池在不同放电时间内及不同放电率放电条件下允许的最低放电电压。一般情况下，前者的要求比后者要高。
4.13.电磁兼容（EMC） electromagnetic compatibility
4.7.电气设备额定电压 rated voltage for equipment
根据规定的电气设备工作条件，通常由制造厂确定的电压。
4.8.浮充电 floating charge
在正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。
4.9.均衡充电 equalizing charge
基于单片机的逆变电源设计说明
摘要本设计是基于单片机STC而设计的纯正弦波逆变电源。
额定输入电压为12V 的直流电，输出为50Hz,220V的交流电。
额定输出功率为300W。
设计了全方位的保护电路。
包含了可以根据温度来控制散热风扇的开启。
实现了输入低压、过压的关断功能。
当输入的电压过低时，停止逆变，可以防止损坏蓄电池，当输入的电压过高时，停止逆变，可以防止损坏芯片。
拥有输入防反接功能，当输入正负极接错时，关断输入与后级电路的连接，不会烧坏芯片或蓄电池。
采用了一个液晶屏来显示输出的电压，输出频率等信息。
采用了两个发光二极管来指示工作状态。
采用了一个蜂鸣器，当产生错误时，发出蜂鸣报警。
输出的交流电为标准的正弦波，而不是方波或修正波，可以实现更宽围的带负载能力。
根据测试，转换效率在85%以上，输出稳定，达到了良好的实验效果。
关键词：单片机，逆变电源，正弦波，反接保护AbstractThe design is based on STC microcontroller designed for pure sine wave inverter. Rated input voltage of 12V DC, output is 50Hz, 220V AC. Rated output power of 300W. Designed a full range of protection circuits. Can be included to control the temperature on the cooling fan. Achieve a input voltage, overvoltage shutdown function. When the input voltage is too low, the inverter is stopped, to prevent damage to the battery, when the input voltage is too high, the inverter is stopped to prevent damage to the chip. Has the input anti-reverse function when the input is negative then the wrong time, and after the shutdown input stage circuit connections will not burn chips or batteries. Uses a liquid crystal screen to display the output voltage, output frequency and other information. Uses two light emitting diodes to indicate the operating status. Uses a buzzer when an error occurs, the alarm beeps. The standard AC output sine wave, rather than a square wave or modified wave, a wider range can be achieved with a load capacity. According to the test, the conversion efficiency of more than 85%, stable output, to achieve a good experimental results.Key Words:MCU,Inverter,Sine wave, reverse polarity protection目录1引言41.1系统研究的背景41.2 系统研究的意义52 系统的工作原理与结构52.1系统的工作原理52.2系统的硬件结构92.3系统的软件设计103 系统的硬件设计113.1主控制器113.2 DC-DC模块123.3 DC-AC模块163.4 保护模块213.5直流5V电路设计233.6显示与报警模块234.系统的软件设计244.1开发环境介绍254.2 SPWM程序设计284.4液晶驱动程序设计344.5 输出采样程序设计385完毕语40致41参考文献41附录一系统原理图42附录二系统源程序错误!未定义书签。
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南京南瑞继保电气有限公司
目录
PCS-9705 系列系列测控装置
前言.................................................................................................................................................... i 目录.................................................................................................................................................. iii 第 1 章 概述...................................................................................................................................... 1
额定值 在接入交流电压电流回路或直流电源回路时，请确认他们符合装置的额定参数。
印刷电路板 在装置带电时 ，不允许插入或拔出印刷电路板，否则可能导致装置不正确动作 。
外部回路 当把装置输出的接点连接到外部回路时 ，须仔细检查所用的外部电源电压 ， 以防止所连接的回
路过热。 连接电缆
仔细处理连接的电缆避免施加过大的外力 。
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PCS-9705 系列系列测控装置
警告 ！
曝露端子 在装置带电时不要触碰曝露的端子等 ，因为可能会产生危险的高电压 。
残余电压 在装置电源关闭后 ，直流回路中仍然可能存在危险的电压。这些电压需在数秒钟后才会消失。
DCDC直流转换电源
理论与实践总是相得益彰才完美，当然嵌入式程序设计与实际电源系统设计也要统一才能做出高效优质的DCDC直流转换电源。
有时候搞嵌入式的工程师们往往把单片机、ARM、DSP、FPGA搞的得心应手，而一旦进行系统设计，到了给电源系统供电，虽然也能让其精心设计的程序运行起来，但对于新手来说，有时可能效率低下，往往还有供电电流不足或过大引起这样那样的问题，本文十一大金律轻松搞定DCDC电源转换电路设计。
第一条、搞懂DC/DC电源怎么回事？DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。
常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V 等，后者使用的电源电压一般在24V以下。
不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用3.3V等，现在的FPGA、DSP还用2V以下的电压，诸如1.8V、1.5V、1.2V等。
在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。
第二条、需要知道的DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：①稳压管稳压电路。
②线性(模拟)稳压电路。
③开关型稳压电路第三条、最简单的稳压管电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。
比较常用的是并联型稳压电路。
选择稳压管时一般可按下述式子估算：(1)Uz=Vout；(2)Izmax=(1.5-3)ILmax；(3)Vin=(2-3)Vout这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。
DC600V供电系统
+
-
定子绕组
永磁转子
1
2
3
4
5
6
一体化
A
B
C
1
3
5
4
6
2
三相6拍无刷电机控制逻辑
DC600V 电源
DC/AC 逆变器
通风机
冷凝风机
压缩机
DC110V
应急逆变器
电动机输入电压波形
含有应急通风的系统
DC600V的发展方向-直流变频空调
1目前DC 600V供电系统： 1）设备太多，连线太长，效率不高。 2）空调采用ON-OFF控制，与VVVF控制相比，节能效果差。 3）系统部件多，成本高。 2 直流变频空调的构成 1）中心控制器。 2）IPM变换器。 3）直流无刷电动机。 4）传感器及辅助控制。
中心 控制器
IPM 变换器
通风电机
IPM 变换器
冷凝电机
IPM 变换器
压缩电机
客室 舒适 度及 传感 器
600V+
600V-
直流变频空调的关键技术
1 中心控制器采用模糊控制技术 2 IPM变换器技术 3直流变频技术 -----直流无刷电动机及功率变换器,实现机电一体化. 由模糊控制组成专家系统,控制执行元件.IPM是最新一代功率器件,损耗小,集成度高.直流无刷电动机具有直流电动机的调速特性和交流电动机的电电压
蓄电池电流
+
-
DC600V供电系统存在的问题
1 机车DC600V供电电源的供电品质有待提高.应优化参数,避免产生低频振荡. 2 输出调制波应改为正玄波.调制波输出的问题在于:1)由于电气连线太长,线路阻抗在电动机的输入端产生很高的脉冲电压(高达1000V),对电机的绝缘产生破坏.2)调制波输出使电加热器的漏电流增大,调制频率越高,等效阻抗越小,漏电流越大,易使DC600V电源的接地保护动作,影响整车的正常供电.从这个角度来看,客室电加热器应采用DC600V直接加热的方式,一方面直流电的频率为0,等效阻抗为无穷大,几乎不存在漏电流的问题,另一方面没有功率变换环节,效率比较高,在冬季可以停用逆变器,进行必要的整修. 3 应急通风问题. 目前空调机组所有的电机都接在逆变器上,一旦DC600V或逆变器出现故障,整个客车就没有通风.建议增加DC110V/AC380V应急逆变器,在主逆变器故障时,由蓄电池提供电源,保证车内通风.
地铁采用的直流供电保护方案
地铁采用的直流供电保护方案作者：罗易东来源：《中国新技术新产品》2009年第11期摘要：广州地铁一号线直流供电系统，其基本原理是接触网采用1500V直流双边供电。
在牵引所中通过整流机组把33KV等级的电压通过降压整流，转变成为1500V的直流电通过直流开关输送到接触网上，给机车提供动力电源。
接触网本身不具备电气保护功能，上网电缆、接触网等设备出现故障，需要通过直流开关柜来判断故障，进行电气保护。
所以对于直流供电系统来说直流开关柜的地位相当重要，研究直流开关的结构特点及保护功能的实现对地铁运营来说有着重要的意义。
关键词：直流柜；过流保护；di/dt+ΔI保护1 引言在轨道交通领域中应用于车辆供电的系统多采用直流供电的方式，即采用接触网供电。
例如广州地铁一号线直流供电系统，其基本原理是接触网采用1500V直流双边供电。
在牵引所中通过整流机组把33KV等级的电压通过降压整流，转变成为1500V的直流电通过直流开关输送到接触网上，给机车提供动力电源。
接触网本身不具备电气保护功能，上网电缆、接触网等设备出现故障，需要通过直流开关柜来判断故障，进行电气保护。
所以对于直流供电系统来说直流开关柜的地位相当重要，研究直流开关的结构特点及保护功能的实现对地铁运营来说有着重要的意义。
2 直流开关柜的组成及结构特点牵引变电所1500V直流开关柜包括以下三种类型设备。
正极柜：连接于整流器阀侧正极与1500V正极母线之间的开关柜，实现对整流机组向1500V直流正极母线馈电进行控制。
馈线柜：连接于1500V直流正极母线与牵引网上网隔离开关之间的开关柜，实现对1500V直流正极母线向牵引网馈电进行控制和保护。
负极柜：连接于整流器阀侧负极与回流钢轨之间的开关柜，实现对牵引网回流的控制。
这里着重介绍下馈线柜。
1500V馈线柜主要由上部连接、下部连接、驱动装置、合闸机构、分闸机构、大电流脱扣保护装置、灭弧装置以及分合闸位置辅助触点组成。
《民用建筑直流配电设计标准》解读
《民用建筑直流配电设计标准》解读1.引言1.1 概述概述部分的内容应当介绍本篇文章的主题，即《民用建筑直流配电设计标准》的解读。
可以开始描绘直流配电系统在民用建筑中的应用情况和重要性，以及本文将对该标准进行解读的目的和意义。
以下是一种可能的写作方式：概述：随着电力需求的不断增长和能源管理的重要性日益凸显，传统的交流（AC）配电系统在民用建筑中面临着一些挑战。
在这一背景下，直流（DC）配电系统逐渐引起了人们的关注，并被认为是未来可持续发展的重要方向。
因此，本文将重点解读《民用建筑直流配电设计标准》，旨在深入探讨直流配电系统在民用建筑中的优势、设计要点以及应用前景。
近年来，随着可再生能源的快速发展，直流电作为可再生能源产出的主要形式，日益成为未来电力系统的重要组成部分。
相比之下，传统的交流电系统由于其转换效率低、容量限制以及电能损耗等问题，逐渐暴露出一些不足。
而直流电系统具有较高的能源利用率、减少输电损耗、适应可再生能源的特点，成为了解决上述问题的一个有效方案。
然而，民用建筑领域对于直流配电系统的应用和设计还相对较为滞后，缺乏统一的设计标准和规范。
因此，本文将深入解读《民用建筑直流配电设计标准》，以期为相关从业人员提供一份可行的指导，促进直流配电系统在民用建筑中的推广和应用。
通过对该标准内容的解读和分析，我们将探讨直流配电系统的优势，并总结出民用建筑直流配电设计的要点和建议。
总之，本文将全面解读《民用建筑直流配电设计标准》，旨在推动直流配电系统在民用建筑领域的应用并为相关从业人员提供实用的设计指南。
通过深入研究直流配电系统的优势和设计要点，我们将揭示直流配电系统应用在民用建筑中的前景，并为改进和发展直流配电系统提供有效的建议。
接下来的章节将详细介绍直流配电系统的优势和民用建筑直流配电设计的要点。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分，各部分的内容大致概括如下：引言部分主要对本文的目的和背景进行介绍，阐述了直流配电系统在民用建筑设计中的重要性和应用前景。
电力系统反措
电力系统反措1. 直流熔断器与相关回路配置基本要求：(1)消除寄生回路；(2) 增强保护功能的冗余度。
1.1 直流溶断器的配置原则如下：1.1.1 信号回路由专用熔断器供电，不得与其它回路混用。
1.1.2 由一组保护装置控制多组断路器(例如母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护、线路横联差动保护、断路器失灵保护等)和各种双断路器的变电所结线方式(一又二分之一断路器、双断路器、角结线等)：(1) 每一断路器的操作回路应分别由专用的直流熔断器供电。
(2) 保护装置的直流回路由另一组直流熔断器供电。
1.1.3 有两组跳闸线卷的断路器，其每一跳闸回路分别由专用的直流熔断器供电。
1.1.4 有两套纵联保护的线路，每一套纵联保护的直流回路应分别由专用的直流熔断器供电；后备保护的直流回路，可由另一组专用直流熔断器供电，也可适当地分配到前两组直流供电回路中。
1.1.5 采用“近后备”原则只有一套纵联保护和一套后备保护的线路，纵联保护与后备保护的直流回路应分别由专用的直流溶断器供电。
1.2 接到同一熔断器的几组继电保护直流回路的结线原则：(1) 每一套独立的保护装置，均应有专用于直接到直流熔断器正负极电源的专用端子对，这一套保护的全部直流回路包括跳闸出口断电的线卷回路，都必须且只能从这一对专用端子取得直流的正和负电源。
(2) 不允许一套独立保护的任一回路包括跳闸继电器，接到由另一套独立保护的专用端子对引入的直流正和负电源。
(3) 如果一套独立保护的继电器及回路分装在不同的保护屏上，同样也必须只能由同一专用端子对取得直流正和负电源。
1.3 由不同熔断器供电或不同专用端子对供电的两套保护装置的直流逻辑回路间不允许有任何电的联系，如有需要，必须经空接点输出。
1.4 找直流接地，应断开直流熔断器或断开由专用端子对在直流熔断器的联结，并在操作前，先停用由该直流熔断器或由该专用端子对控制的所有保护装置；在直流回路恢复良好后再恢复保护装置的运行。
城市轨道交通专用轨回流系统直流接地保护方案
城市轨道交通专用轨回流系统直流接地保护方案摘要：随着城市化进程的加快，促进城市轨道交通建设项目的增多。
在城市轨道交通牵引供电系统常采用走行钢轨回流方式。
由于钢轨不能完全绝缘于道床，因此牵引回流电流会通过钢轨向道床及其他结构泄漏，并产生杂散电流川。
杂散电流会腐蚀车站及区间主体结构的钢筋、城市轨道交通内部的金属管线，以及线路沿线的市政金属管线。
对此，专用轨回流系统提供了更彻底的隔离解决方案。
专用轨回流采用绝缘支架安装在轨道中间或侧面，其将列车牵引回流引至变电所负极母线，从而实现电气与土建结构的有效隔离。
由于专用轨回流对地绝缘良好，接触网和专用轨回流的对地泄漏电阻极高，故当发生接触网对钢轨(或地)短路故障时，故障电流太小，且不在变电所直流接地框架泄漏保护范围内。
因此，有必要对专用轨回流系统的直流接地保护方案进行研究。
关键词：城市轨道交通；专用轨回流；接地保护；接地漏电；保护装置引言随着我国城市轨道交通的快速发展，轨道交通运营线路和数量的不断增加，线路运行过程中，电流通过走行轨回流时部分电流流入大地而产生的杂散电流问题日益严重，因此对于杂散电流防护治理措施的研究，受到越来越多人的关注。
杂散电流的危害包括腐蚀结构钢筋和沿线管道，造成地电位的抬升等，不仅影响设备的正常运行，严重时还会影响行车安全，杂散电流危害的解决措施包括加装排流网，缩短变电所距离和增加轨地绝缘水平等，但这些防护措施仅仅减小了杂散电流的幅值，难以从根本上解决杂散电流长期腐蚀的影响。
1城市轨道交通综合接地系统构成城市轨道交通工程多采用综合接地系统。
综合接地系统是指供电系统和需要接地的其他设备系统的工作接地、保护接地、电磁兼容接地和防雷接地等采用共同的接地装置，并实施等电位联结措施。
供电系统中，同时存在多个用于不同目的、不同用途的接地系统，如在交流系统中任一电压等级都同时存在工作接地和保护接地的问题，像110/35kV主变电所中就存在110kV设备的保护接地、35kV系统的工作接地、35kV设备的保护接地等。
直流稳压电源电路设计方案
滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式和电感输入式。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中。所以本设计中采用电容输入式滤波电路。
在表达式（3-2-2）中电阻R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电回路，RC放电时间常数应满足
项目成员所在学校联系电话email湖南省信息职业技术学院信息工程系2014年制目录绪论3一需求分析及方案论证411需求分析412设计方案的选择与论证4三电路原理分析6四直流稳压电源的参数设计8五单元电路的设计1051电源变压器1052整流电路1053滤波电路1154稳压电路1155过流保护电路1256过压保护电路12六电路仿真与检测1361multisim仿真电路绘制1362multisim仿真仪器仪表的应用1363稳压电源各项性能指标的测试与分析14七设计总结17参考文献
测量内阻：在输入交流为220v,分别测得负载电流为0及最大值时的△Vo，则ro=△Vo/△Il
测量纹波电压：叠加在输出电压上的交流分量，一般为mv级。可将其放大后，用示波器观察其峰-峰值△Vop-p，也可用交流毫伏表测量其有效值△Vo,由于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定误差。
RC>（3～5）Tˊ/2 （3-3-1）
式中Tˊ为50HZ交流电压的周期，及20ms。
5.4稳压电路
稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。
电路采用误差放大电路方案，电路原理图如图5所示。其中R3、R4及可调为取样电路，Q3为误差放大管，R2与D5构成基准电路。当输出电压升高时，B点电压上升，C点电压升高，而D点电压下降，使Q1、Q2电流减少，分压增加，从而使输出降低。
地铁直流牵引供电系统中的dit和ΔI保护
地铁直流牵引供电系统中的dit和ΔI保护dit和电流增量Δ这两种保护是通过专用的保护继电器实现的。
原理见图1。
随着城市轻轨和地铁系统的迅速发展，直流牵引供电系统得到了越来越广泛的应用。
电流上升率dit和电流增量Δ I保护被越来越多地应用到这些系统之中。
直流系统短路具有短路电流上升速度快，短路电流大的特点，因此直流系统的保护有别于交流系统。
在地铁直流牵引系统常用的保护中，电流上升率dit保护和电流增量ΔI保护是两种重要的保护。
这两种保护可以在短路发生的初期检测到故障，相应的断路器可以在短路电流达到稳态值之前将故障回路切除，保护设备的安全。
本文简要介绍这两种保护的原理及整定原则。
1电流上升率dit直流馈线电流的测量是通过分流器和变送器来实现的。
电流在分流器上的压降通过变送器隔离、放大后，转换成标准信号，进入保护单元。
直流牵引的正常电流与故障电流在特征上有比较明显的区别。
例如，假设列车的最大工作电流为4，列车启动时电流从零增长到最大值需要8s，那么一列列车正常的启动电流上升率仅为5 。
而故障电流的上升率可达到单列列车启启动电流的几十甚至上百倍。
dit和ΔI保护就是根据故障电流和正常工作电流在上升率这一特征上的不同来实现保护功能的。
在实际运用中，dit和ΔI是通过相互配合来实现保护功能的，而且这两种保护的启动条件通常都是同一个预定的电流上升率。
在启动后，两种保护进入各自的延时阶段，互不影响，哪个保护先达到动作条件就由它来动作。
一般情况下，dit保护主要针对中远距离的非金属性短路故障，ΔI主要针对中近距离的非金属性短路故障（金属性直接短路故障由断路器自身的电磁脱扣装置来跳闸）。
以下详细介绍两种保护的动作过程。
1.dit电流上升率保护（以下简称dit）在运行中，保护装置不断检测电流上升率。
当电流上升率高于保护设定的电流上升率时，dit保护启动，进入延时阶段。
若在整个延时阶段，电流的上升率都高于保护设定值，那么保护动作；若在延时阶段，电流上升率回落到保护设定值之下，那么保护返回。
地铁DC1500V直流牵引供电设备原理
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1500V直流开关的保护
大电流脱扣保护 直流进线、馈线开关设置大电流脱扣保
护。大电流脱扣主要用于接触网近端短路保护 ，它在1500 V直流开关上利用电磁原理实现保 护分闸。进线开关整定值为12000A，馈线开关 整定值为9000 A。
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1500V直流开关的保护
Imax保护 直流馈线开关设置有Imax保护，即电流速断
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1500V直流开关控制
1500 V直流开关控制方式有三种： 1）在开关本体上直接分闸 打开1500V开关柜门，转动小车面板前的操作手柄至分闸位，不需 要经过DPU96判断条件可以直接分闸，也就是将机械转动直接作用 在大电流脱扣装置上，使开关脱扣分闸。 2）当地位分合闸 在1500V开关柜面板上用分合闸按钮发触发信号给本开关DPU96 ，经DPU96运算判断后进行分合闸。 3）远方位控制 牵引所内4台馈线直流1 500 V开关的DPU96、2台进线直流1 500 V 开关及回流柜的S7各自通过通信模块，以PROFIBUS总线协议构成网 络，经牵引所内RTU进行通信协议转换后，实现牵混所中央信号屏 、牵混所监控微机、 OCC控制中心对1 500 V直流开关的分合闸，并 取得开关保护、电流电压量、操作记录等数据。
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1500V直流开关的保护
框架保护 直流开关柜、整流器柜、回流柜设置有框
架保护。框架保护分为电流型框架保护和电压 型框架保护。其原理为:负极柜的S7 （控制器 ）检测框架与大地之间的电流和框架对负极的 电压，达到整定值则S7输出控制，通过硬线触 点向本所所有1500V直流开关及邻所相邻 1500V 直流开关发出联跳信号(脉冲宽度大于500ms)， 每个直流开关的DPU96或S7收到信号后保护分 闸同时闭锁自动重合闸程序。
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直流与反向供电通道的保护及其集成方案为便携式产品的电池充电有几种方式。
以手机为例，我们可以利用墙式适配器或者其它充电设备充电，这种方式提供的电流可以达到2A，墙式适配器产生的高压有可能达到30V；也可以通过USB线来进行充电，它可以提供500mA的充电电流，但是USB线上的高压也有可能达到20V；同时，我们也可以通过手机对附件进行供电，比如调频收发器等外部附件。
加强充电、供电保护，使电池的安全性更高、可用时间更长、可用电压更宽、充电时间更短、生命周期更长，是移动设备发展的一个趋势。
直流充电通道的保护（从墙式适配器到电池）
图1是一个典型的充电电路示意图，该充电电路主要有以下几个问题：对于直接充电来讲，充电得不到保护；对于反向放电来讲，没有优化压降，同时也没有控制反向的放电电流。
这些问题都会极大地影响系统的安全性、电池的可用时间以及电池的充电时间，与电池充电市场的发展趋势背道而驰，所以必须重新设计系统的保护方案。
图1 典型的充电电路示意图
我们知道系统的保护仅仅依靠充电器本身是不够的，需要添加额外的设想保护方案（Box）。
相应的保护方案有两种：第一种是将设想保护方案集成在充电器IC里，第二种是采用独立的外部器件来进行保护，目前的大趋势是采用独立的外部器件。
针对对直接充电，设想保护方案首先应该解决浪涌电流效应的问题，其次应该解决正向和反向的过压保护，这两个保护功能是必须要有的。
此外，还包括直接充电的过流保护以及电池电压的监测，这两项保护功能是可选的。
浪涌电流效应。
由于寄生电感和输入电容的影响，充电器在热插入时可能产生高压的振铃，损害集成电路，此时我们需要控制保护方案内部的MOSFET，使系统内部的电流和电压不超过额定值。
正向和负向过压保护。
由于AC-DC的瞬态、适配器故障或错误，保护方案的输出不能超过便携系统的最大额定电压，所以要保护源自墙式适配器的过压保障，需要具备+28V 的正向过压保护以及-28V的反向过压保护。
只有在过压比较器的输入比系统的最大额定电压低的时候，保护器件才能保持导通状态。
直接充电通道的过流保护。
如果直接充电通道出现过流的话，可能会损坏系统。
但是过流保护特性应该为可选的，主要是因为：首先，充电电路内的充电电阻会检测充电电流，并且由充电IC来控制该充电电流；其次，AC/DC转换器的输出能力是有限的，如果出现过流，AC/DC转换器的电压会急剧的跌落。
电池电压监测。
截至目前为止，锂离子电池的最大电压为4.35V，在电池组中集成了电压监测功能，某些应用甚至集成了两个电池包的保护方案，而且充电电路也会监测电池电压，因此电池电压监测可以增加到设想的保护方案当中。
但由于在系统中已经有多处提供了这种保护功能，因此该功能应该是可选的。
综上所述，设想保护方案（Box）必须具备下列特性：
1. 过压锁定能力。
只有在总线电压低于系统的最大额定电压的时候，保护器件才应该是导通的。
如果出现过压，保护器件应该处于断开状态以保护内部的系统。
2. 具备抗过压能力。
采用墙式适配器充电的时候为+28V，利用USB充电的时候为+20V。
3. 具有电流通过能力。
利用墙式适配器充电的时候，电流可能达到1A甚至2A；在使用USB充电时，最大电流为500mA，
4. 能够对浪涌电流进行控制。
5. 保护器件与充电IC应该相互独立。
如果具备了以上特性，直接充电通道将会得到良好的保护。
反向供电通道（从电池到附件）
对于反向供电通道来讲，设想的解决方案（Box）必须解决以下几个问题：电池放电、反向过流、反向浪涌电流、短路保护，并尽量降低反向电路的电压电路。
电池放电。
当输入电压低于电池电压时，应该避免电池放电，因为此时附件可能是没有插入的。
这时应该采用背对背的解决方案，在Vin小于Vbat的时候，防止电池漏电。
只有在检测到附件时，才支持反向供电。
图2 建议解决方案
反向过流保护功能。
当连接错误的附件或有缺陷的附件的时候，电池仍然有可能放电到附件，而且反向放电的电流可能超过充电通道的电流通过能力。
由于充电器无法检测到反向电流，因此需要增加另外的模块来检测反向电流。
反向浪涌电流抑制。
插入附件的时候，如果没有电流保护方案，可能从电池流出极高的浪涌电流，而且可能产生过高的振铃，从而损害器件，所以必须采用电流监测功能来控制反向MOSFET的门极，从而消除振铃和浪涌电流。
短路保护。
如果附件出现直接短路，可能会瞬时涌现源自电池的极高电流，所以保护器件应该提供过流保护，而且可以通过外部电阻对电流进行设置以适应不同的系统要求。
另外，保护器件应该具有自动恢复功能，即当外部短路状况消除之后，系统会自动地恢复工作。
从电池到外部附件的电压电路。
必须降低电池和附件之间的损耗，如果电压电路过高的话，会产生额外的损耗，影响到电池的可用电压。
综上所述，设想的保护方案（Box）应该具备以下的特性：
1. 对于电池放电来讲，应该采用背对背的结构，防止电池漏电。
2. 应该具备反向过流保护功能。
3. 应该对反向浪涌电流进行控制。
4. 应该对反向供电通道的短路进行保护。
5. 导通电阻应该尽可能的低，即使通道的电压跌落尽可能的低，减少额外的损耗。
只有具备了以上特性，反向通道才能得到良好的保护。
因此，我们建议的解决方案的架构是：具有背对背的N-MOSFET、具备正向和反向的过压保护以及反向过流保护功能、具有极低的静态电流等功能。
（图2）集成解决方案的细节
图3所示为集成解决方案的细节框图，由于采用的是背对背的N-MOS结构，通过第一个N-MOS（标识1）的门极，可以防止浪涌电流进入系统内部，同时这个N-MOS 也提供正向的过压保护。
图3 集成解决方案
图4 安森美OVP产品系列
背对背N-MOS结构的另一个N-MOS（标识2）提供-28V的过压保护。
之前采用的一般是P-MOS，但相对于P-MOS，N-MOS的导通电阻更低，使电池能够工作在更低电压下。
同时N-MOS支持更大的电流，而且这个N-MOS还通过检测电流来控制反向通道的浪涌电流，提供反向过流保护。
此外，方案还应提供过流保护（标识3），并且过流保护的电流值可以通过外部电阻设定。
同时集成方案还要提供状态标记引脚（标识4）以及逻辑控制引脚（标识5），并控制芯片的工作模式。