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低功耗设计论文赏析八篇

时间:2023-01-08 14:45:54

低功耗设计论文

低功耗设计论文第1篇

关键词:配电网;电能;节能降耗;线损管理

1引言

近年来,随着我国经济的发展,用电负荷持续快速增长,配电网中广泛存在着线损率偏高、电能损失严重的现象。在当前能源供应日趋紧张的形势下,积极采取合理的节能降耗措施,有效降低配电网电能损耗,对实现节能环保和低碳经济具有重要的作用。目前,国内外很多学者和研究机构针对配电网节能方案开展了大量研究[1-5],这些研究具有重要的参考价值。本文以配电网节能降耗的现状和基本概念为出发点,先从理论上分析了配电网络中电能损耗产生的物理机理,然后结合实际建设、改造、运行的工程因素有针对性的研究了配电网节能降耗措施,这些措施及方案对配电网节能工作的开展具有很好指导意义。

2. 配电网物理网损产生机理

配电网中的电能损耗主要为线路损耗和配电变压器损耗,此外配网中的电容器、断路器、开关等设备在运行过程中也会产生一定的损耗。本文先分析配电网网损产生的物理机理和相关因素,为下一步研究配电网节能降耗措施提供了理论基础。

2.1 配电线路上的损耗

配电线路是配电网中最基本也使用最多的元件,其等值电路常以电阻、电抗、电纳、电导来表示,如下图1所示。

图1 配电线路等值电路图

根据电路原理可知,配电线路的大部分有功损耗ΔPL计算式如下:

(1)

式(1)中,RL为线路等值电阻;IL为线路输送电流;P为线路输送的有功功率;U为线路运行电压;cosφ为线路运行功率因数。

考虑配电线路一定运行周期内负荷存在波动,则线路在运行时间T内的有功电能损失ΔAL计算式如下:

(2)

式(2)中,IL(t)为线路t时刻电流;Ieq为线路等效电流值;Iav为线路平均电流值;Uav为平均运行电压;Pav为平均输送有功功率;cosφav为线路平均功率因数,K为形状系数,随负荷波动程度的增大而增大。

可见,线路的负载大小、电阻值、运行电压、功率因数以及负荷波动程度是影响线路损耗的主要因素。电阻越小、负荷波动越小、运行电压和功率因数越高将更有利于线路损耗的降低。

2.2 配电变压器的损耗

中压配电网中一般采用双绕组变压器,配变的有功损耗ΔPT和无功损耗ΔQT如下:

(3)

(4)

式(3)~(4)中,ΔPCu、ΔPFe为配变负载有功损耗和空载有功损耗;ΔQCu、ΔQFe为配变负载无功损耗和空载无功损耗;S、SN为运行视在功率和额定视在功率;U、UN为运行电压和额定电压;PkN、P0、I0%、UkN%依次为配变参数:短路损耗、空载损耗、空载电流百分值、短路电压百分值,其中PkN和P0可由配变高低压绕组的总电阻RT和配变励磁支路的电导GT计算得到,参考图2。

图2配电变压器等值电路

考虑到配变运行实际,并忽略电压波动的影响,配变年电能损耗ΔAT和年运行效率η如下:

(5)

(6)

式(5)~(6)中,βmax为配变最大负载率,即βmax=Smax/SN;τmax为年最大负荷损耗小时数;Tmax为年最大负荷利用小时数;cosφ为配变年负荷等效至最大负荷的对应功率因数。

可见,提高变压器自身技术参数、减小流过变压器的无功以减小运行视在功率(提高配变负载功率因数)、合理选择运行电压,可以降低变压器的有功损耗。此外,减小变压器的负载波动和恰当的安排其负载率也可以降低其损耗电量。

2.3 并联电容器的损耗

电容器在配电网中起到减少无功潮流和有功损耗的作用,广泛应用于中低压配电系统中。但电容器的投运本身也会产生一定的损耗:

ΔPC=QCtana(7)

式(7)中,ΔPC为电容器有功损耗,QC为电容器的额定容量,tana为电容器介质损耗角。

3配电网节能降耗的措施探析

基于前面的分析,可以对配电网采取建设改造降损、调整运行降损和管理降损措施[2,3]三种措施。

3.1 配电网建设改造降损措施

所谓建设改造措施主要指通过对供配电线路装备进行改造升级,使供配电系统的送电能力得到节能降耗、改善电压质量等效果,常见手段有:

(1) 对电网进行升压改造,减少变电容量并降低配电网络损耗。

(2) 增加电源(变电站、开关站、配电站)布点,减小中低压供电半径。

(3) 增加并列线路运行,降损并提高送电能力。

(4) 更换并增大线路的导线截面。

(5) 改造不合理的接线方式,如迂回线路、卡脖子线路等。

(6) 进行无功就地平衡,适当增加中低压无功补偿。

(7) 逐步更新老式高能耗变压器,采用低损耗、有载调压新型变压器,配电网中适当采用单相变压器。

(8) 更新并推广采用新式节能开关、用电设备等。

3.2 配电网运行调整降损措施

运行调整措施指不需要投资或仅需少量投资,将供配电系统调整至经济优化区间运行,以达到节能降耗的目的,常见手段有:

(1) 确定并改用经济型供配电网络接线方式和合理的运行方式,如最佳合环、闭环、双回路并列运行等。

(2) 根据不同的线路状况选择合理的运行电压。

(3) 合理调整用电负荷削峰填谷,减小负荷波动,提高负荷率。

(4) 开展变压器经济运行,在低负荷时适当停用部分变压器。

(5) 平衡三相用电负荷,减小三相不平衡造成的附加损耗。

3.3 配电网管理降损措施

通过优化配电网的管理运作也可以起到一定的降损效果,其中常见措施如下:

(1) 指标管理,供电企业应进行线损理论计算,并与实际情况相比较,以获得较合理的线损指标,将指标按年、季、月下达给各基层部门并纳入经济责任制考核。

(2) 无功管理,根据负荷用电特点,选择合适的电容器投切依据。

(3) 谐波管理,供电企业应对本系统的谐波存在和污染程度进行检测,做到心中有数,必要时应采取谐波抑制措施。

(4) 计量管理,对电度表应定时检查、校验,及时调整倍率,降低电能计量装置的综合误差。

(5) 统计分析,分区、分片、分电压等级进行线损统计,定期分析线损现状,分析电压、无功工作中出现的问题,提出改进措施,确保线损指标的完成。

4结论

目前,国家电网和南方电网均对配电网节能降耗提出了明确的目标,配电网因电压等级低,用户和设备极多,线损长期居高不下,一直是节能降耗的重点。本文从研究损耗产生的基本元件和物理原因出发,结合实际配电网现状和实际因素,合理的提出节能降耗的建设、改造、运行及管理措施,既有理论依据,也有相当的工程实用价值。

参考文献

[1] 张利生. 电力网电能损耗管理及降损技术[M]. 北京:中国电力出版社,2006.

[2] 赵全乐. 线损管理手册[M]. 北京:中国电力出版社,2007.

[3] 河南省电力公司. 城市中低压配电网建设改造技术细则. 2007.

[4] 王正风. 变压器容量选择和经济运行[J]. 变压器. 2006, 43(3):30-32.

低功耗设计论文第2篇

关键词:低功耗设计;电源关断; CPF格式

The Design Implementation Based on Power Shut off Technology

WANG Dian-chao YI Xing-yong Pan Liang

(CEC Huada Electronic Design Co.,Ltd. Beijing 100102,China)

Abstract:The technology of Power Shut Off(PSO) refers to shutting off the power of the module when it dose not work in a period of time, in order to reduce chip power .The CPF format developed by Cadence company was adopted in this paper to define each low power cell and to introduce implementation flow of PSO through an experimental case. The result shows that the chip's static power can be effectively reduced when the PSO technology is used.

Key words: Low power design; Power Shot Off; CPF format

1引言

随着系统芯片(SoC) 采用更先进的制造工艺并集成更多的功能,它所面临的高性能与低功耗的矛盾越来越突出。对于130nm及以下的工艺,芯片的功耗密度越来越高、漏电功耗所占比例越来越大,在90 nm时,静态功耗在总功耗的比例已经接近1/3,如图1所示,所以在芯片的设计过程中,除了对芯片的动态功耗进行优化外,还要对芯片的静态功耗进行有效的优化。

芯片中某些模块在一段时间内不工作时,通过将其供电电源关断,从而达到降低芯片功耗的目的。电源关断(PSO)技术是最有效的降低静态功耗的技术之一。本文通过采用Cadence公司的CPF格式来定义各个低功耗单元,用实例来介绍实现电源关断的过程,并对结果进行了分析。

2 电源关断技术

及CPF格式定义低功耗单元

2.1 电源关断技术简介

如果某一模块在一段时间内不工作,可以关掉它的供电电源。关掉供电电源可以使用设置在模块顶部或底部的Power Switch开关,通常在使用后端工具进行布局布线时加入。断电后,模块进入睡眠模式,其漏电功率很小。唤醒时,为了使模块尽快恢复工作模式,需要保持关电前的状态,保持寄存器(SRPG)可用于记忆状态。 为了使保持寄存器记忆状态,模块的电源关断时,需要常开电源为保持寄存器供电。为了保证在睡眠模式时,下一级的输入不会悬空,设计中需要插入隔离单元(Isolation Cell),提供一个“1”或“0” 的输出,使下一级的输入为确定的逻辑值。综上所述,电源关断设计需要工艺库中提供的低功耗单元包括:包括保持寄存器(SRPG)、隔离单元(ISO)、常开缓冲器(always on buffer)及电源开关(power switch)等低功耗单元。

2.2 CPF格式定义低功耗单元

面临低功耗设计,EDA工具供应商强调整个流程进行优化来实现低功耗自动管理的概念,同时简化设计的复杂性。由Cadence公司开发、Si2(silicon integration initiative)的低功耗联盟(LPC)管理的通用功率格式(CPF,common power format)首先于2005年向行业开放。Synopsys后来联合Mentor和Magma等公司开发了统一功率格式(UPF,unified power format)于2007年2月底作为一项Accellera标准出台。 UPF和CPF命令十分类似,只是各自对应于不同的EDA工具。如图2所示CPF设计流程。

CPF文件允许用户在整个RTL-GDSII设计流程中定义功率设计意图和约束条件,使用Tcl脚本文件,用户可以使用其中的命令完成诸如建立和管理电源域、确定隔离和保持、定义与电源相关的规则和约束条件等等。

3基于电源关断技术的设计实现

3.1设计实例介绍

测试芯片采用了电源关断的低功耗设计技术,芯片中划分了5个独立的电源域,其中PD0为常开电源域,PD1-PD4为可关断电源域,电源域中的寄存器在综合阶段全部替换成了保持寄存器,因此可以在电源重新上电后恢复断电前的数据。芯片的逻辑部分供电电压为1.8V,芯片中包含了一块电源可关断的SRAM模块,如图3所示。

物理实现选用的工艺库为130nm低功耗库,库中包含了电源关断设计所需要的低功耗单元。

3.2芯片的物理设计

相对于普通设计,在物理实现过程中,低功耗设计有一些特殊的步骤,需要在设计过程中加以注意,如加入power switch开关、添加连接常开电源的well tap 单元等等。接下来将对设计实现中的特殊步骤加以介绍。完整的低功耗设计实现流程如下:

3.2.1 添加 Power switch 开关

对需要关断的Power Domain,添加power switch开关,在添加开关时要保证power switch属于所添加的电源区域,同时起始点设置为布线间距的整数倍,否则在布线后插入filler会产生空隙。本次设计中power switch插入的起始点为264,此距离为采用的130nm工艺库中布线间距(0.48)的整数倍。插入power switch脚本如下:

#PD1

addPowerSwitch-column

-powerDomain PD1

-globalSwitchCellName scs8lp_sleep_head_L

-leftOffset 264 -enablePinIn sleep

-enablePinOut sleepout

-enableNetIn instance_core/UNCONNECTED22

-enableNetOut sw_out

-checkerBoard 1

-horizontalPitch 900.0

3.2.2加入well tap单元:

对于常开电源区和可关断电源区,需要添加不同类型的well tap,对于常开电源区,加入普通类型的well tap;但对于可关断电源区,由于电源关断后,仍然有保持寄存器中的一部分逻辑电路在工作,即保存关断前的数值,因此,必须对这部分工作的器件进行阱连接。添加特殊类型的well tap。如图4所示,well tap单元上加有窄的stripe,以保证well tap供电,进而使保持寄存器工作部分的逻辑电路的阱连接。

3.2.3 Buffer tree synthesis for SRPG and ISO cell

对于各个电源区域保持寄存器的控制端,由于受到同一个控制信号的驱动,容易产生信号的延时及max fanout不满足问题,通常对这些端口的信号线进行buffer tree synthesis,进而对信号到达不同寄存器的skew进行平衡。

隔离单元与保持寄存器单元类似,也要对控制信号端进行buffer tree synthesis。

相应的脚本如下:

#SRPG enable signal buffer tree synthesis

selectNet instance_core/n_594

bufferTreeSynthesis -bufList{scs8lp_bufkapwr_1scs8lp_bufkapwr_4}

-maxDelay 300ps

-net instance_core/n_594

-fixedBuf

-fixedNet

# isolation enable signal buffer tree synthesis

selectNetinstance_core/n_8065

bufferTreeSynthesis -bufList {scs8lp_buf_4}

-maxDelay 300ps

-net instance_core/n_8065

-fixedBuf

-fixedNet

在进行buffer tree synthesis 过程中,一定要设置-fixedBuf fixedNet,否则优化过程中,会使常开的buffer被普通buffer替代,致使期望保存或恢复的数值不能正确操作。

3.2.4 Always on pin connected for SRPG

保持寄存器用于受到电源关断的区域,保持寄存器一般包含两级:主级与存储级。主级与本地(可开关)电源轨相连。存储级与常开电源相连,以便用最小的漏电电流保持正常状态,存储级通常使用高阈值电压晶体管。如图5所示130nm工艺库中保持寄存器版图,其中kapwr为常开电源Pin。

保持寄存器的性能与常规寄存器几乎完全一样,不过需要更大的面积和稍高的动态耗电。在正常运行过程中,这些寄存器具有与其他标准寄存器相同的功能,一旦发出保持启动信号,寄存器就进入保持模式,意味着可以关闭电源,处于保持模式时,时钟和重置信号不起作用。

在时钟树综合之前,需要对保持寄存器的常开电源Pin进行连接。布线器会把选中的器件、选中的pin连接到指定的电源stripe上去,脚本如下:

#SRPG virtpwr connected by nanoroute

setNanoRouteMode -routeHonorPowerDomain true

setPGPinUseSignalRoute scs8lp_srsdfrtp_1:kapwr scs8lp_bufkapwr_1:kapwr

scs8lp_bufkapwr_4:kapwr

selectNet VDD1V8

setNanoRouteMode -routeSelectedNetOnly true

globalDetailRoute

setNanoRouteMode -routeSelectedNetOnly false

以上几个步骤为电源关断设计中相对普通设计需要特别注意的地方,布局布线完成后,需要进行详细的DRC/LVS检查。

4芯片的测试结果分析

芯片从Foundry返回后,测试结果表明,芯片可以实现电源关断的操作,重新上电后,可以实现数据的恢复,如图6所示。

对于单个可关断的电源域,动态功耗为:3.04-3.25mA,供电电源关断后,静态功耗为: 189-200nA,从上述结果可以看出,芯片采用电源关断技术,可以有效的降低芯片的静态功耗。对于手持式设备,芯片的静态功耗或待机功耗要求苛刻,对一些认证IP,认证结束后,芯片正常工作状态下,不需要其继续工作,可以考虑采用电源关断技术,关断其供电电源;对于某些特殊的IP或Memory等,也可以同样采用此技术。

5结束语

电源关断技术要求从系统级处了解在哪里增加电源门,怎样及何时去控制这些电源门。同时切断设计的电源必须能节省功耗,因为在断电和加电转换期间的功率纯粹是浪费的。断电和加电要求一定的转换周期,也需要通过仿真来对比电源关断时节省的功率以及加电时耗费的切换功率,同时,也必须权衡考虑为实现此省电技术而需要的芯片面积和关断该设计所导致的任何性能降低。

采用电源关断技术实现芯片设计,要从综合阶段开始,综合过程中插入隔离单元并把普通寄存器替换为保持寄存器。接着,物理实现阶段必须了解顶部/底部(header/footer)开关的特殊电源连接需求,正确的将开关插入各自的电源域中,同时要添加特殊类型的well tap,以保证保持寄存器常开部分逻辑电路的阱连接,在时钟树综合之前,需要对保持寄存器的常开电源Pin进行连接等等。

为确保流片成功,芯片设计要求通过时序和信号完整性分析,来解决开关中额外的IR-drop压降、通过隔离单元的时延和控制信号对噪声的灵敏度问题。等效性检查应包括电源域识别、隔离/电源开关使能的验证以及状态保持的睡眠/唤醒序列检查等等。

基于以上论述,是否采用电源关断设计要经过仔细的分析,准确的评估芯片设计中采用电源关断技术后可以优化静态功耗的比例。同时,物理设计实现过程中,需要特别注意与其他普通设计的区别。

参考文献

[1] 陈春章 艾霞 王国维编著 数字集成电路物理设计 北京: 科学出版社 2008

[2] 虞希清 专用集成电路设计实用教程 杭州:浙江大学出版社 2007

[3] Himanshu Bhatnagar 著 张文俊 译 高级ASIC芯片综合 北京:清华大学出版社 2007

[4] 李强 超高频射频电子标签芯片中低功耗电路研究(博士论文)上海:复旦大学2005

[5]Michael Keating David Flynn Low Power Metho- dology Manual For System-on-Chip DesignUSA: Springer publishing company 2006

[6] 张培勇 32位嵌入式CPU的超深亚微米物理实现与验证 杭州:浙江大学,2004.6

[7] 韦健 低功耗逻辑电路设计及在RISC设计中的研究(博士学位论文) 杭州:浙江大学,2001

[8] 杨波 低功耗微处理器体系结构的研究与设计(博士学位论文) 西安:西北工业大学,2001

[9] Samir Palnitkar Verilog HDL A Guide to Digital Design and Synthesis 北京:电子工业出版社 2006

作者简介

王殿超,北京中电华大电子设计有限责任公司芯片工程部 物理设计工程师;

低功耗设计论文第3篇

关键词:负荷,损耗,节能

 

节能工作是支持国民经济迅速发展的重要一环,我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3 倍,节能工作潜力很大。对于建筑电气而言,合理的选用设备,合理确定供电电压等级以及采用新材料、新技术等手段都能够较好的实现建筑电气的节能降耗。

一、用电负荷计算

用电负荷计算方法宜按下列原则选取;在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计阶段及施工图设计阶段,宜采用需要系数法;对于住宅建筑,在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。

二、供配电系统的节能设计

(一)节能型变压器

减少变压器的有功损耗,按下式计算

ΔPb =Po +β2 ×Pk;

式中ΔPb:变压器的有功损耗(kW);Po:变压器的空载损耗(kW);Pk :变压器的有载损耗(kW);β:变压器的负载率(0≤β≤1)。

Po 又称铁损,由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺,故变压器应选用节能型的,如S9 、SL9 型油浸变压器或SC9 型干式变压器。Pk是变压器的线损,与流过绕组的电流的平方成正比。当Po =β2 ×Pk时变压器的效率最高。一般变压器的经济运行负荷率在50 % -70 %时,有功、无功损耗电量最少,运行效率最高,但在实际运行中,负荷率是随时间而变化的,故设计中不按变压器的最佳负荷率来选择,而应略高于变压器的最佳负荷率,一般为75 % ~ 90 %。

(二)减少线路的电能损耗

一个工程的线路全长动辄万米以上,所以线路上的总有功损耗是相当可观的, 减少线路上的能耗应引起设计重视,可从以下几方面入手:

(1) 选用电导率较小的材质作导线,铜芯最佳。

(2) 配电室或配电箱应位于负荷中心,减少单回路导线长度,以减少回路上的电压降,进而减少来回线路上的电能损失。

(3) 适当增大导线截面,对于比较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面的基础上,应再加一级导线截面,以延长导线的使用寿命,减少线路的损耗,也提高了供电质量,并为负荷的发展留有余地。

根据设计经验,住宅单元进户线截面的选择经常取决于住宅面积,如表所示:

住宅面积/m2 单元用电kW/户 电度表/A 进户线截面mm2

60 3-5 5(20)A 4

60-120 5-8 10(40)A 6

120-200 8-10 15(60)A 10

(三)提高配电系统的功率因数

系统中的用电设备如电动机、变压器、气体放电灯中的整流器都有电感,会产生滞后的无功,这就需要从系统中引入超前的无功相抵消。这部分超前的无功从系统经高低压线路传输到用电设备,也产生了损耗。这些损耗的降耗措施如下:

(1) 提高设备本身的功率因数,减少对超前无功的需求;可采用功率因数超前运行的同步电动机,电感整流器的气体放电灯加装电容器等措施。

(2)采用电容补偿,产生超前无功。且无功补偿装置应就地安装,以减少线路上的无功传输。,负荷。

三、电气照明系统的节能设计

(一)确定合理的照明指标

照明节能应能提高整个照明系统的效率,而不是在损失照明质量的情况下片面地强调节能。照明设计应从照度、照明均匀度、眩光值、光色、能效指标等来综合地评价。在民用建筑中实施的照度标准值,可以根据国家标准结合照明要求的档次高低来选择。档次要求高的可提高一级,档次要求低的可降低一级。

(二)采用高效节能光源

采用光效高、光色好、显色性高的光源代替白炽灯。灯具悬挂较高场所的一般照明,宜用金卤灯、高压钠灯;灯具悬挂较低场所的一般照明,宜采用荧光灯。

(三)选择节电的照明电器配件

选择节能型的灯具电器配件(如镇流器)。,负荷。以往广泛应用的直管荧光灯电感镇流器,其自身功耗为光源功率的20%左右,而节能型电感镇流器电能损耗率<10%,更节能的电子镇流器,电能损耗率只有3~5%。在量大面广的照明设计中,采用节能电子镇流器,节能的效果就非常明显。

(四)选择合理的灯具控制方案

建筑物室内照明应尽量利用自然采光,对可以利用自然光的这部分区域的照明,可以采用灯光调节装置,根据照度变化进行灯光自动调节。对长期需要开停,但又要按人流的多少自动调整照度的场合,在增加投资不多的情况下,采用调电压调光,以达到节能的目的。

面积较小的房间宜采用一灯一控或二灯一控,面积较大的房间采用多灯一控的方式,但每个开关控制的灯数不宜太多,也应考虑适当数量的单控灯。室外宜采用光电自动开关或光电定时开关控制。

(五)加强照明用电的管理

加强照明用电管理是照明节能的另一个重要方面。,负荷。主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主。实行经济责任制,将节电纳入考核内容,促进职工树立节电意识,对照明灯做到合理控制,养成随手关灯的习惯。这些措施都能有效地降低照明用电量。

四、建筑电气设备的节能

(一)空调系统

其主要包括: ①冷冻水与冷却水系统的优化控制; ②热交换系统温差与流量的优化控制; ③变风量系统等控制技术。

(二)电梯

包括电梯的合理选型(如速度、载重量、调速方式等) 、停层计划及群控策略。

(三)电动机节能

建筑电气中的电动机可采用变频调速器,可在负载下降时,自动调节转速,使其与负载的变化相适应,提高电机在轻载时的效率。

另一种方式是采用软起动器,软起动器是按起动时间逐步调节可控硅的导通角,以控制电压的变化。因电压连续可调,故而起动平稳。也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈,利用反馈信号控制可控硅导通角,以使速度随负载变化而变化。,负荷。

五、利用太阳能等清洁能源

光伏发电技术是民用建筑中应用较多的节能措施。,负荷。太阳能光伏发电系统目前主要应用于太阳能热水、太阳能锅炉、太阳能照明灯具等。,负荷。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟,该系统将得到更为广泛的应用。

六、结论:无论是供电系统或用电设备, 建筑电气节能的潜力巨大。合理计算建筑的用电负荷,正确设计变配电系统,推广节能型用电设备,运用新技术,再配以科学的管理,是实现建筑电气节能降耗的有效措施。

参考文献

1.李宏毅,金晶编建筑工程电气节能[M],中国电力出版社,2004:30-52

2.赵维福,李国林建筑节能技术研究[J],应用能源技术,2006(5):40-43.

3.GB50034-2004建筑照明设计标准[S],中国建筑工业出版社.

4.欧孟凤建筑电气设计中的节能方式[J],电气时代,2005(12):80-81.

5.张永平浅析民用建筑电气设计中的节能措施[J],甘肃科技,2009(13):75-77

低功耗设计论文第4篇

关键词:电力行业 节能降损 农村公用台区

引 言

相比西方发达国家,我国电力行业能效水平还比较低,电力发、输、配、用环节的损耗依然较高。因此,我国电力行业依然要继续推动节能减排相关工作。

电网损耗有其自身的规律和特点,只有从本质上掌握目标配网的损耗机理,才能提出有效的降损策略。与此同时,要实现对配网损耗的准确描述和定量评估,必须掌握线损计算的工具。在此,本文对当前在这一领域的研究现状及成果进行综述,以作为进一步研究的参考和依据。

一、理论线损计算概述

在农村用电管理工作中,低压配电网理论线损的计算和实际线损的考核是一个薄弱环节。笔者低压线路理论线损的构成推荐一种简单实用的计算方法,以供广大城乡电工参考。

1、线路的理论线损率

低压线路本身的电能损耗、低压接户线的电能损耗、用户电能表的电能损耗、用户电动机的电能损耗和用户其他用电设备的电能损耗,构成了所有供电设备的电能损耗之和,其线损电量与线路供电量之比百分数,即为线路的理论线损率。

需要说明的是,在实际线损计算中,只计算到用户电能表,用户的用电设备不再参与实际线损计算。但在理论计算中,凡连接在低压线路上的用电设备的电能损耗,均应计算在内。

2、低压线路理论线损计算通用公式

A=N × K 2× I 2 pj × R dz ×t×10 -3

式中: N——配电变压器低压侧出口电网结构系数;

K——负荷曲线形状系数;

t——线路月供电时间,h;

R dz ——线路导线等值电阻,Ω。

等值电阻可按下式计算:

R dz =ΣN K I 2 zd × k R k /N×I 2 zd

式中: I zd ——配电变压器低压出口实测最大电流,A;

k ——低压线路各分段实测最大电流,A;

R K ——低压线路各分段电阻:R K =r ok 。 I k ,Ω;

N——配电变压器低压出口结构常数(如前);

N K ——低压线路各分段结构常数,取值与N相同;

I pj ——线路首端负荷电流的月平均值,A。

3、低压接户线的理论线损计算

从低压线路至用户电能表,从电能表到用电器具的连接线称接户线 (或下户线),其理论线损电量可按每10m月损耗为0.05kW.h计算,当接户线长度为L时,月损耗电量为:ΔA=0.05L/10kW / h。

4、电动机的电能损耗计算

电动机的额定输入功率与额定输出功率的差值即为其损失功率 (包括铁损、铜损等),乘以当月运行小时数即为其电量损失,其计算公式为:

式中: U n ——电动机的额定运行电压,kV;

I n ——电动机的额定电流,A;

cosφ n ——电动机的额定功率因数;

P n ——电动机的额定功率,kW;

t——电动机的月运行时间,h。

二、配网无功补偿的方式和配置选择

目前0.4KV低压补偿,根据投入方式可分为固定补偿和自动补偿,根据补偿安装地点可分为变电站0.4kv母线集中补偿、低压分组补偿方式、配电台区低压集中补偿和用电设备点补偿等。

1、变电站母线集中补偿

主要依据母线的电压高低和功率因数的高低来确定投切时间。为了防止送电时电压超过10%,产生断路器动作,在电容柜保护上加装延时继电器,整定值为1s。电容柜主要保护有过压、过流、功率因数、谐振,作用于速断、过流、过压、谐振继电器。

2、低压分组补偿方式

变电站高压集中补偿可以减少变电站以上输电线路传输的无功电能,降低出线网络的无功损耗,但它不能降低低压配电网络的无功损耗,解决不了配电网络的降损问题。高压线路补偿也仅能补偿补偿点以前的无功功率,对补偿点以后的线路和负荷的无功起不到补偿作用,所以低压分组补偿可直接补偿到配电线路和负载的无功功率,且补偿的效果更为理想。

3、配变分相式补偿方式

配变分相式补偿主要是在台区低压配电屏上加装400V并联补偿电容器。由于农村用电季节性强,灯峰和后夜负荷变化大,而且在三夏、秋收、抗旱等农忙季节用电负荷较高,平时负荷低。从整体上来看、配网60%的无功功率均被台区配变这些用电设施消耗,所以进行低压台区分相补偿有着重要的意义。

三、农村配电网终端配电单元配电变压器的选择

由于做好了配电变压器的节能降损,既能从根本上解决无功流动范围,又能最大程度的降低损耗。所以必须合理的选择配电变压器的容量。非晶合金变压器具有很优点。

值得注意的是:非晶合金变压器在负载率低于60%及以下时,其效率η大于99%。而农村配电网中居民用电的年负荷率较低,年8760h中,年Tmax=2216.7h,年最高负荷达到90%以上仅为40天左右,平均负载率在10%-40%间,农村配变的负载率也只有21%左右,部分地区仅为5%,针对这类配变情况,笔者认为采用非晶合金的变压器经济运行更为显著。

1、农村配电网0.4kV线路无功补偿容量的确定

目前通常的0.4kV线路无功补偿装置均安装在变压器的低压侧首端,如普通无功补偿装置的安装图:

0.4kV低压补偿方式有静态补偿和动态补偿两种,由于篇幅有限,其控制方式和无功性能补偿比较情况不在这里赘述

根据补偿电容器离负荷越近补偿效果越好的原则,考虑到农村配电网线路负荷的分散性、不稳定性和用电负荷不定期性以及低压配电网分支出线较多的状况,笔者认为,在变压器低压侧安装配电网监测仪检测,电容器分散安装在低压电网各个出线分支的2/3处或线路无功最佳补偿点,通过载波通信将监测仪实时检测到的电流、电压信号传输到补偿电容控制器,通过控制电容器投切来实现低压支路无功补偿的目的,与传统无功补偿装置相比,最大的技术突破就是补偿了一段线路上的无功损耗。如下图所示:

该方法改变了以往采用取A相电流和BC线电压为参考信号的控制方式,采用参考信号为无功功率的控制方法。即电网缺多少无功,电容器就补多少无功。

另外,经验数据表明,变压器对无功消耗约占变压器本体容量的6%-8%,针对该部分的无功需求,可在变压器低压侧通过负荷开关接入固定式电容器进行补偿,与此同时对低压负荷率进行监测调整,就能最大程度的降低无功在线路上的损耗。

四、结语

从节能减排的长远发展的目标出发,建立节约能源长效生产机制,加强无功管理,引导企业使用无功补偿装置,合理补偿无功以节约国家能源,减轻国家电能供应不足的压力,在倡导节约型社会的今天尤为重要,希望引起同行们的足够重视。

参考文献

低功耗设计论文第5篇

关键词:电网损耗;计算方法;降损措施

1 电网损耗分析

1.1 理论线损计算法的分类

理论线损计算法的分类主要有:传统的均方根电流法、适用于电力网规划设计当的最大负荷损失小时法、均方根电流法派生出的平均电流法以及最大电流法。

下面主要针对较为普遍的传统的均方根电流法进行分析,找出它在线损计算中存在的一些问题。

1.2 网损计算法

网损计算法主要有两种:均方根电流法、节点等值功率法。⑴均方根电流的优点表现有:原理简单,容易操作;便于对局部电网和个别原件电能损耗计算;普及度高。但是也存在一定的缺陷:如计算范围受限制等。⑵节点等值功率法。节点等值功率法的优势表现有:根据费用点电能表对电网网损进行理论的分析,准确度高,判断误差小,容易获取;简化收集到的原始资料;准确并且容易实现,主要是将电能损耗计算与功率损耗相转化。但同时也存在相应的缺点,如:费时费力、精准度低等。

2 降损措施

⑴严格控制和简化电压的等级,合理的调整变电能量,按要求对电网改造工程采取解决措施;⑵加强输电能量的提高,优化的利用发电资源;输电能量的提高,主要方法有:建设新的线路、升级现有线路以及提高现有线路的热稳定性;⑶合理进行无功补偿,提高电网的功率因素。无功补偿又分为集中补偿与分散补偿两种补偿方式,集中补偿主要是通过安装相应的装置,使在投入电容器确保电网功率时,能够及时的根据负荷功率作出相应的反映,减低电网输送的无功功率,减少电网的网损;分散补偿,就是不同的用户采取随机的补偿,提高功率因素,合理、及时的投放无功补偿电容器,有利于节能控制;⑷加大对电网的建设力度,大力宣传低耗能的电力设备,更换高耗能的电力设备。配电网要利用先进的技术手段,科学、合理的建设,改变以往配电线路中负荷重,线径界面小等一系列提高线损率的问题进行改进;对于一些高消耗的配电装置要及时的更新、换代,降低线损率。

在对电网的建设中,要具有规范性,根据电网发展的实际情况,有计划的进行建设,加强对先进技术的投入,提高网架建设的科学性,同时加强电网结构的管理,更换高耗能的设备装置,具体贯彻落实对线损率的降低措施。

⑸降低输送电流、合理配置变电器。降低输送电流,调节主变压器,在一定的范围内保障电网电压的正常、规范性,可以适当的调高电网电压,使电网电压能在负荷高峰期,保证正常的电压水平,维护电能的质量。同时对电路末端的第电压的提高,也是为了使线路电流下降,从而降低线损率;合理的运用变压器的调节作用,根据对负荷大小的分析,及时的有针对性的切换变压器,这样可以避免同一台变压器应用在不同的负荷中,造成变压器的损坏;为了能有效的提高配电网的效率,首先关键的一点就是要提高电气的设备装置,提高配网变压器的效率,运用低耗能的装置,降低能源的耗损;降低变压器的损耗,合理的配置变压器,是减少线损最主要的措施之一,在选择变压器的时候,要考虑它的低耗能,使低损耗变压器,更换高耗能的变压器,同时对各个地区的负荷情况和发展趋势要全面的了解,定期进行负荷的测量,根据线路负荷采取适合的电变压器装置,优化变压器的使用,从而减少配电网的变损。

⑹降低导线阻抗。在供电方面:随着经济的发展,电力体制的深入发展,使低压配置网应用越来越广,如何合理的规划好各个地区的供电范围,解决居民用电负荷日益增长的问题,防止负荷过重,线路过长造成线损。第一,合理的利用分布点,避免迂回供电和长距离的低压供电。第二,提高电线材料,采用高温超导线材的输电网,降低线损损耗;在节能方面,及时的判断高低压线路的负荷情况以及准确推算未来负荷情况,根据导线的经济电流密度进行选型,使对线路截面的选择除了适应现如今的发展也要满足以后的负荷控制问题,使配电网经济、合理、低耗能的运行状态,有利于节能的实现。

⑺降损的管理措施。降损的管理措施主要是人的因素和管理的因素,有效的提高降损管理措施,要及时的了解线损率问题,进行具体的分析,制定解决方案,确保能行之有效的实现降耗,满足经济的需求发展。统计线损率与理论线损率比较。统计线损率高则管理存在不合理、电力网存在漏电现象;理论线损率与最佳线损率比较。理论线损率高则表示电网运行不经济,结构布局不合理;固定损耗与可变损耗比较。固定损耗占多数则表示电网运行长期处于高额的电压的条件下。

3 结束语

降损节电问题的解决要结合多个方面进行,首先要加强对技术人员的培养,提高线损管理的整体素质,同时加强对线损问题的定期分析,及时的找出问题,制定降损措施;其次,加强对线损理论计算,找准线损分布情况,对线损问题有明确的认识,找准方向;再次,加强对电网布局的设计,使电网布局合理化、科学化、规范化,加强节能意识的提高,保证线路经济性的运转;最后加强对计量的管理,落实有关规程。

[参考文献]

低功耗设计论文第6篇

关键词:节能;液压夹紧;机床

引言

在国家大力提倡“节能减排”的今天,任何一种用于解决节能需求的设计和应用,都显得尤为珍贵。我公司作为机床行业的排头兵,在产品设计中也提出了推进技术革新,优化系统,降低能耗的目标,使我们的产品为用户带来良好的经济效益和社会效益。液压系统作为整机设计中一个高能耗单元,对其进行降耗改造意义重大。

本文主要论述了我们对一新型机床液压系统进行的降耗改造方案,并从理论上对新、旧方案进行对比分析。该方案才采用我们自行开发的VVP变量叶片泵,最终达到系统降耗、节约设备成本的设计目标。

1 传统机床液压夹紧系统

传统的机床液压夹紧系统是:使用我公司开发的YB1-10定量叶片泵+溢流阀结构。液压原理如图1所示:

当机床需要加载时,图示YV2通电,换向阀切换,油泵流量进入机床夹紧缸进行液压加紧,加紧压力为3.5MPa,由溢流阀进行溢流,保证系统工作压力。

我们分析一下这种结构的系统功率损耗情况:

油泵排量:q=10ml/r

电机转速:n=1450r/min

系统压力:P=3.5MPa

当机床加紧缸加紧时为系统最大功率损耗:

功率K=P*Q=P*q*n=3.5*10*1450/60=845.3W=0.8KW,在这种工况工作时,大量的功率是由溢流阀来消耗的,而真正用于系统工作的消耗非常少。按照国家标准要求:排量为10ml/r的油泵的容积效率为84%,这意味着当油泵在3.5MPa工况下工作,油泵能够保持压力所需要的流量仅需要油泵实际输出流量的16%。

Q1=q*n*16%=10*1450*16%/1000=2.32L/min

K1= P*Q1= 3.5*2.32/60=0.135KW

通过以上计算得出,夹紧机构在工作时,所需的功率仅为0.135KW,而目前这种系统所消耗功率为0.8KW,液压能利用率仅为16%。然而,这种夹紧系统是目前机床夹紧装置设计中最通用的设计方案。

2 改进分析

机床加紧机构工作过程分三个阶段,如图3所示:在S1时段,加紧油缸需要低压大流量来实现油缸的快速移动,保证快速加紧;在S2时段,油缸的移动完成,需要高压力来保压,在整个工件加工过程中,油泵一直在高压力工作。根据夹紧系统这一工作特点,我公司开发了VVP20/35型变量叶片泵。该泵可以满足S1时段低压大流量输出需求,同时也能满足S2时段高压力小流量的保压需求,是降低夹紧系统能耗的理想泵源。

3 新型机床液压夹紧系统设计方案

新方案原理如图2所示:

新方案采用VVP20/35变量叶片泵作为泵源,用于完成机床的夹紧所需要的整个动作。在这种系统设计结构,油泵的最大功率输出点是在油泵的流量拐点处,此处压力为P1=2.5MPa:

油泵排量:q1=11ml/r 电机转速:n=1450r/min

系统压力:P=3.5MPa

功率:K2=P*Q=P1*q1*n=2.5*12*1450/60=664.58W=0.67KW,而在长时间工作的S2段,油泵的功率消耗计算一下,根据我公司VVP20/35的泄漏量要求,在最大压力处的泄漏量仅为1L/min,此时的功率消耗K3=P*Q=3.5*1/60=664.58W=0.06KW。

4 方案对比

设计原理不同:原方案采用定量泵+溢流阀的控制方式实现夹紧保压动作,在其夹紧过程中,溢流阀开启,有84%的压力油通过溢流阀卸荷,造成较大的能量损失,实际液压能利用率只有16%;

新方案采用变量泵+安全阀的控制方式。安全阀在系统中起安全保护作用,在夹紧过程中不开启,此处没有能量损耗。变量泵在受压以后定子在压力作用下回到中位,输出流量随之降低,消耗功率减小,能显著地降低功耗,液压能利用率>95%。

图3是二者的功率消耗曲线。图中根据工作状况分为三个时间区段,S1区段表示工件尚未装夹,处于生产准备阶段,S2表示工件被夹紧,处于加工状态,S3表示夹具放松,将工件卸下。图中黑色实线是功率消耗曲线,阴影面积代表实际消耗能量。从图中可明显看出新方案的节能特点。

现实意义:也机床液压夹紧装置在机床工作过程中长期处于工作S2状态,从以上分析可以看到,两种方案的优劣特性恰好在S2状态下得以体现,所以本方案的现实意义非常可观。

5 试验论证:

我们按照新的原理图,在我公司一种新型的机床上进行了验证,试验证明,新系统实现了节能的目标,由于没有溢流阀卸荷,系统发热较之前降低很多,同时减小了冷却系统设备规格。

6 结论:

低功耗设计论文第7篇

[论文摘要]首先讨论了电网的主要损耗,接着分析了采用高压深入负荷中心的供电方式、合理调整电网运行电压、改善供电电压水平,最后研究了提高功率因数和调整负荷、削峰填谷。

[论文关键词]电网 节能运营 节能 电力网

一、引言

电力是一种使用方便的优质二次能源,广泛应用于国计民生各个领域,当今世界能源的发展以电力为中心。根据有关资料的估算:从发电到供电,一直到用电的过程广义电力系统中的各种电气设备(包括发电机、变压器、电力线路、电动机等)全部的电能消耗约占发电量的28%-33%。以2002年我国发电量计算,对于全国来说一年就有4 632亿kW·h-5 458亿kW·h的电能损耗在运行的电气设备中,相当于10个中等用电省的用电量之和。这说明节电潜力非常之大。为保证国民经济高速稳定地发展,寻求一条不用物资投资,依靠高新技术就能节电的途径具有重大意义。电网经济运行就是不用物资投资取得明显节电效果的一项内涵节电技术。

二、电网的主要损耗

电网的主要损耗包括变压器损耗和输电线路导线损耗。

(一)变压器损耗

一般来说,从发电、供电到用电,需要经过3~5次的变压过程,其自身会产生较大的有功功率损失和无功功率消耗。变压器损耗主要由铁损和铜损组成,变压器铁损与电网运行电压的平方成正比,由于系统运行电压基本保持稳定,因此铁损的变化很小,称为不变损耗,用P0表示;变压器铜损和绕组中的电流平方成正比,与运行电压的平方成反比,因此称为可变损耗,用PK表示。

(二)输电线路导线损耗

由于输电线路导线电阻的存在,电力传输时会造成大量的电能损耗,远距离高压电力传输线路造成的电能损耗大约占所输送电能的5%~7%。输电线路导线的损耗和导线电流的平方成正比,与电网运行电压的平方成反比,因此输电线路导线的损耗也是可变损耗,用PL表示。

(三)电网总损耗

电网的总损耗P由变压器损耗与输电线路损耗所组成,即电网的总损耗为:

P-(P0+PK)+PL (1)

因此,电网的节能降损工作应该从变压器及输电线路的经济运行两方面去考虑。

三、采用高压深入负荷中心的供电方式

对于地方电力网,就是要把35千伏或110Kv的高压线路的终端深入到企业及城市负荷中心,以大量缩短10千伏配电线路的长度和减少线路损失。对于中等城市供电,由于生产的发展,人民生活水平的提高,原有的供电线路负荷增长很快,这就应该采用高压深入负荷中心供电,以降低能耗。如果城市缺少高压线路的空中走廊,则可考虑采用高压电缆,敷设于地下供电。对于车间变电所也同样应放在负荷集中的地方或者尽可能靠近用电负荷群的地方。如果一个企业有几个大的负荷集中点,就相应设几个总变电所;同样一个大的车间有几个负荷集中的地方,也相应设几个车间变电所。这种将l0千伏电压深入低压负荷中心,对于减少低压线路的电能损失和节约有色金属消耗量,更有不可忽视的重要意义。

对于企业用电量不大,或者负荷分散,相距较远,且无高压用电设备的工程。电源条件允许时,宜采用35/0.4千伏的直降系统深入负荷中心,经变电所直降为低压用电设备电压。这种高压深入负荷中心的直配方式,可以省掉一级中间变压,从而简化供配电系统,降低工程造价,并降低电能损耗,提高供电质量。有着显著的现实意义。

四、合理调整电网运行电压

电力系统主要损耗由变压器损耗和输电线路导线损耗组成。由于变压器铁损P0在电网运行电压提高、变压器分接头作相应调整后,可接近不变。而变压器铜损及线路损耗的和PK +PL与电网运行电压的平方成反比,因为这部分损耗在总网损中所占比重较大,所以当电压提高时,总的网损略有下降。当(可变损耗PK +PL占电网总损耗P的比例大于50%时,适当提高电网运行电压可明显降低电网损耗。在实际电网运行中,由于变压器供电负荷较大,电网可变损耗所占比例一般大于50% ,因此地调可以采用适当提高电网运行电压的方法来降低电网的电能损耗。 转贴于

五、改善供电电压水平

提高电网运行的电压水平,是降低电力网电能损耗的措施之一。根据计算,若线路运行电压值提高5%,电能损耗可以降低9%,效果是显著的。所以在城乡电网改造中可实行电网升压改造,即利用原有线路的设备(条件允许时)将原有线路电压升高1~2级运行(如把3kV升到6kV或10kV),这样不仅可以避免拆除旧线路,节省大量资金,减少施工和停电时间,而且电网升压后,降损效果明显。如把6kV线路升到l0V 运行,可降低功率损耗64%左右,同时线路输送参量大大增加。此外,实行电压改造还可以简化变压级数,使电网布局更加合理,从而使电网的损耗降到最低(根据统计,每经一次变压要消耗1~2%的无功,变压线数越多,损耗越大)。

在电网运行时,线路和变压器等电气设备的绝缘所允许的最高工作电压一般不可超过额定电压的10%。因此,电网运行时,在不超过上述规定的条件下,应尽量提高电压运行水平,以降低电能损耗。例如10kV 电压的线路,可以在11kV 电压下运行。5kV 电压的线路可以在38.kV下运行等等。现这一目的,可以采用无功补偿或在变电站调节变压器分接头等手段。

六、提高功率因数

从前面的公式可知,线损与电力用户的功率因数的平方成反比,故提高功率因数也是降损的有效措施。这可从两方面着手:第一,合理选用用电设备的容量,减少用户的无功功率损耗。正确选用异步电动机和变压器的容量,提高它们的受载系数,避免“大马拉小车”现象;限制变压器和电动机的空载和轻载运行时间,当它们不用时应拉闸利用同步电动机代替异步电动机运行, 减少系统无功损耗。第二,装设并联补偿电容器,减少电网无功输送量。在用户或靠近用户的变电所装设并联电容器,就地平衡无功功率,限制无功功率往电网中传送,这样可减少电网的无功损耗,同时还可提高有功功率的输送量。

七、调整负荷,削峰填谷

在了解供电系统的电能供应情况和各种电能用户不同的用电规律的基础上,有计划地、合理地安排和组织各类用户的用电时间。如将大容量的用电设备改在低谷时间用电,以躲过用电的负荷高峰期,或合理安排企业的上下班时闻,使各用电单位的负荷高峰分散。通过这种方法来降低负荷高峰,填补负荷低谷,使负荷曲线平直,进而达到降低电能损耗的目的。

参考文献

[1] 马新华, 企业电力的降损节能措施[J]. 科技情报开发与经济 , 2003,(12) .

[2] 王志轩,潘荔,王新雷,胡兆光,熊幼京,米建华. 我国电力工业节能现状及展望[J]. 中国电力 , 2003,(09) .

[3] 吴变桃,李少华,王娟娟. 电力系统节能技术综述[J]. 电力学报 , 2001,(04) .

低功耗设计论文第8篇

1 电气自动化的,节能概述

电气自动化是一门重要的电力学科,与工业生产和人们日常生活息息相关,在改善劳动条件和提高劳动生产率、运行成本、工作效率等方面发挥着重要作用。由于当前电网线路中有大量谐波,从节能和消除谐波方面考虑,电气自动化系统应积极利用有源滤波器、无功补偿、变压器等技术[1],减少电路传输损耗,实现电气自动化系统的节能效果。

2 电气工程的节能设计

2.1 高运行效率

为了提高电气自动化系统的运行效率,应尽量选择节能型的电力设备,通过减少系统损耗、无功补偿、均衡负荷等方法,治理电网线路的不平衡电压,平均分担导线负荷压力,不仅可有效提高系统运行效率,并且获得明显的节能效果。例如,在电气自动系统配电设计时,可合理选取设计参数和调整电路负荷,从而提高电气系统电源设备的综合利用率和运行效率,直接或者间接地降低电能损耗。

2.2 完善配电设计  [本文转自DylW.Net专业提供写作物理教学论文和职称论文的服务,欢迎光临Www. DylW.NEt点击进入DyLw.NeT 第一 论 文网]

配电设计应首先考虑电气自动化系统的适用性,满足供电设备的稳定性、可靠性要求和用电设备的电力负荷容量要求以及电气设备度对控制方法的要求等。在设计配电系统时,除了要满足电气设备和用电设备的运行要求外,还要确保电力系统的可靠、灵活、易控、稳定、高效等。其次,重点考虑电力系统的稳定和安全性,第一要确保电气自动化系统线路具有良好的绝缘性,第二,在设计走线时,应严格控制水平导线的绝缘距离,第三,确保导线的动态稳定、热稳定和负荷能力的裕度,保障电气自动化系统运行中配电设备和用电设备的安全、稳定性,同时应做好电气自动化系统的接地和防雷设计[2]。

3 节能技术在电气自动化中的应用

3.1 加装有源滤波器

电网线路中的大量谐波易导致电气自动化系统中的电气设备出现误操作,为了提高电气自动化系统的安全性,可在电气设计时加装有源滤波器,消除电网的大量谐波,降低电气自动化系统的线路损耗。随着电网线路中各种电气设备数量不断增加,电网线路谐波也不断增加,这时基波电压和谐波阻抗电压易发生重叠,导致电力系统电压发生不同程序畸变,引起电气设备误动作。在电气自动化系统中加装有源滤波器可有效解决这个问题,有源滤波器使用功率宽、动态性能好、反应速度快,并且可有效补偿电网线路的无功功率,通过有源滤波器过滤电网线路的谐波,有效减少电气设备的误操作和误动作,提高电气自动化系统的节能效果。

3.2 加装无功补偿装置

在电气自动化设计中,可适当加装无功补偿装置,减少电路损耗,确保电网的运行效率和运行质量,提高电力系统的安全性和稳定性。通过加强无功补偿装置补偿电网线路的无功功率,应满足以下要求:其一,根据电网无功功率情况,设置无功补偿装置的投切参数物理量,可有效避免无功补偿装置发生投切震荡、无功倒送等情况;其二,安装无功补偿装置时,对电网线路的局部区域进行就地补偿,特别是用电量较大的线路,不仅可保障电网供电质量,而且可有效减少电网线路无功功率的长距离传输,具有显著的节能效果;其三,为了获得更好地武功补偿效果,在选择无功补偿装置的投切方式时,由于无功补偿装置的分担方式、投切开关方式、按编码分配方式、按比例分配方式等难以达到预期的无功补偿效果,因此最好采用具有调节平滑、跟踪准确、适应面广等特点的模糊投切方式[3];其四,在使用无功补偿装置对电网线路进行无功功率补偿时,要根据电气自动化系统的具体运行参数值,如目标功率因数、配电电压值、电流负荷等,来合理确定电容器容量。

3.3 优化变压器选择

为了提高电气自动化系统的节能效果,应优化变压器的选择,一方面,电气自动化系统应尽量选择节能型变压器,降低变压器的有功功率损耗;另一方面,变压器电气设计,通过在三相电源上均匀分解单相设备、单相无功功率补偿装置、三相四线制供电等方式,减少电网线路的不平衡负荷,具有良好的节能效果。

3.4 减少线路传输损耗

由于电网线路上有电阻,在电能传输过程中不可避免会产生有功功率损耗,虽然这部分损耗不可能完全消除,但是可通过一定措施,最大程度的降低线路损耗。第一,增大导线横截面积,在确保电气自动化系统的电气特性基础上,适当增加导线横截面积,降低导线电阻,从而减少线路损耗;第二,合理设计布线路径,电气自动化系统设计在导线布线时,应合理设计布线路径,避免线路过度弯曲,可有效减少导线电阻;第三,减少负荷中心和变压器之间的距离,缩短供电距离,减少电网线路传输电能的功率损耗;第四,为了减少电网线路电能损耗,尽量选择电导率较小的导线材质,提高电网线路的节能性。

4 结语  [本文转自DylW.Net专业提供写作物理教学论文和职称论文的服务,欢迎光临Www. DylW.NEt点击进入DyLw.NeT 第一 论 文网]

在节能减排的社会大环境下,电气自动化节能设计引起人们的广泛关注,结合电气自动化系统的运行要求,积极应用多种节能技术,优化电气自动化系统节能设计,最大限度地发挥节能技术在电气自动化中的作用,减少电网损耗,实现最大化的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]马建华.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].制造业自动化,2012,06:142-144.

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