智能一体化电力电源系统可行性研究报告

1、智能一体化电力电源系统可行性研究报告智能一体化电力电源系统可行性研究报告此文档word版本下载后可任意编辑修改一、项目实施的背景和意义 3.1.1项目实施的背景3.1.2项目的先进性、重要性、可行性以及在行业发展中的地位和作用 31.3预期实现的经济和社会效益4.二、技术发展趋势及国内外发展现状 .5.2.1技术发展趋势 5.2.2国内外发展现状5.三、项目主要研究内容8.3.1项目的主要内容8.3.2拟解决的关键技术问题8.3.3拟采用的技术原理、技术方法、技术路线以及工艺流程 93.4项目的主要技术创新点，涉及的相关知识产权 1 5四、项目预期目标及市场前景 184.1 项目完成时主要技术

2、指标 184.2培养的技术人才214.3社会经济效益指标214.4预期可获得的发明专利等知识产权情况21五、项目实施方案225.1科技资源综合利用、成果产业化策略 225.2研发资金的筹集与投入235.3知识产权和技术标准的对策 245.4项目涉及的环保污染治理措施 25六、项目计划进度26七、现有工作基础和条件277.1公司概况277.2项目实施具备的支撑条件 27八、研发团队308.1研发团队的规模和结构 308.2项目核心研发人员情况 错误！未定义书签。智能一体化电力电源系统可行性研究报告一、项目实施的背景和意义1.1项目实施的背景智能型一体化电源系统由直流操作电源系统、交流电源系统、U

3、PS电源系统、DC/DC 通信电源系统四项分系统组成。其主要应用在电网、发电等领域，作为所有电力自动化 系统、通讯系统、远方执行系统、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装 置等的交、直流不间断电源。近年来随着计算机技术和电源技术的迅速发展，运用电源模块组成积木式、智能化 的大功率电源系统成为了电源技术发展方向之一。为确保各电源模块的可靠运行，需对电源系统进行实时监控，从而使电源的维护和 管理从人工值守的传统模式向计算机集中监控的智能化方向转换。目前电源监控系统主要存在的问题为数字化程度低、不能准确指出故障点以及可靠性低。1.2项目的先进性、重要性、可行性以及在行业发展中的地位 和作用

4、传统电源系统由于采用分散设计、独立组屏、不同供应商生产、不同专业管理的模 式，容易出现运行维护不方便、站用电源自动化程度不高、经济性较差等问题。与原有技术相比，我公司智能一体化电源系统主要由ATS、充电单元、逆变电源、通信电源、蓄电池组及各类监控管理模块组成。通信电源不单独设置蓄电池及充电装置， 使用DC/DC电源模块直接挂于直流母线。 逆变电源直接挂于直流母线对重要负荷 (如： 计算机监控设备、事故照明等)供电。智能一体化电源系统采用分层分布架构，各功能测控模块采用一体化设计、一体化 配置，各功能测控模块运行工况和信息数据采用DL/T860(IEC61850)标准建模并接入信息一体化平台。实

5、行智能一体化电源各子单元分散测控和集中管理，实现对智能一体化 电源系统运行状态信息的实时监测。电源监控系统在电源维护管理中的应用，标志着传统的人工看守式维护管理模式向 以计算机技术为基础的智能化、自动化的集中管理模式的转变，这也是监控系统价值的体现。电源监控系统经过几年的发展，已经从仅具有三遥和报警功能的系统发展到一个 具有较完备管理功能的系统，同时，人们对计算机集中监控系统的认识有了较大的提高。 可以说，目前电源集中监控技术发展与监控系统的实施已进入一个新时代，主要表现在:计算机网络、计算机通信、计算机控制技术的快速发展，为集计算机网络、计算机通信、 计算机控制技术于一身的电源监控系统进一步

6、发展和完善提供了条件；监控系统开发和实施为电源监控系统提供了丰富的经验；新技术、新工艺在电源设备中的应用，提高了 其自动化程度和可靠性，也使得电源监控系统更容易实施；监控系统标准、规范、要求 在近几年里相继出台，并得到进一步的修改和完善；监控市场逐步走向规范化，监控入 网制度即将实施；建立局域网系统和采用集中式数据库为监控系统开发强大的管理功能 提供了可能。预计在5年后，随着相关竞争性企业制造技术的成熟，解决了产品的在使用过程中 的性能问题并量产后，出现激烈的市场竞争是必然的。因此，公司必须加快步伐，早日 量产，尽早抢占市场先机。从客观角度考察项目建设的必要性，是符合国家长远规划的方针、要求的

7、，同时初 步分析建设项目条件都已经具备。1.3预期实现的经济和社会效益项目完成后，预计第一年实现销售收入 1000万元，净利润120万元，上缴税收80 万元，新增就业人数10人；第二年年实现销售收入2000万元，净利润240万元，上缴 税收160万元，新增就业人数25人。9智能一体化电力电源系统可行性研究报告1、技术发展趋势及国内外发展现状2.1技术发展趋势各种电源监控系统具有的基本功能是：液晶显示、按键操作、遥信、遥测、遥控、 遥调、电池管理、故障报警和记录、通信接口。针对上述功能，各厂家在硬件、软件方 面采用的技术也各不相同。目前各厂家的产品差别主要体现在操作界面、通信接口、是 否使用嵌入

8、式操作系统等方面。在液晶显示和按键操作方面，普通的是采用黑白液晶和触摸屏；高档的是使用大屏 幕彩色液晶和触摸屏。在通信接口方面，CAN总线由于速度快、可靠性高，随着成本的逐步下降将应用 于监控模块间的通信；网络接口和 USB接口由于可给用户的运行和维护带来极大的方 便，将成为未来电源监控产品的基本配置；主机、辅机热备用技术由于用户对电源监控 系统的可靠性要求的不断提高，应成为电源监控可选择的功能。GPRS通讯接口作为无线通讯技术在电源监控中应用，是产品销售的一个卖点，应成为电源监控可选择的功能。 至于直接使用人机界面技术和 PLC技术组成电源监控系统由于成本太高，不能为大多 数用户接受，只能适

9、合于部分高端用户的需求。软件方面，使用嵌入式实时多任务操作系统是电源监控产品的必然选择。一方面是 因为采用嵌入式实时多任务操作系统具有良好的移植性、维护性和较高的可靠性；另一 方面是因为随着电源监控性能的不断提高，电源监控的软件也越来越复杂，程序代码也 越来越大，仅靠传统的单片机软件的开发模式许多功能已无法实现。此处，所说的操作 系统不仅是指操作系统软件本身，而且要涵盖 TCP/IP协议栈、USB驱动、文件系统、 图形用户接口等软件模块，由于以上各模块软件工作量巨大，需要大量的人力、财力和 时间，因此选用集成以上各软件模块的嵌入式实时多任务操作系统是较好的方案。2.2国内外发展现状信息业的巨大

10、发展，给电源市场带来了巨大的市场机会和挑战，同时对电源提出了一些新的需求。例如：多种物理设备放在一起，有电磁兼容的需求和机房面积和承重的 要求；网络设备种类变多使电源的负载变大，负载种类变多，对电源效率和种类有要求； 机房和基站数目增多，对电源的可靠性和易维护性提出更高的要求，以满足无人值守需 要。电源工作环境的差异对电源的应用环境也提出了新的需求，如更强电网适应能力、 环境适应能力等，户外电源就是这一需求的典型代表。电源是整个信息网络的动力心脏， 新的网络需要更可靠的电源。另外，随着运营商的全球化的趋势，电源设备也需要满足 全球不同市场对产品的特殊要求。全球电源技术发展呈现以下几大趋势：(1

11、) 高效率，高功率密度，宽的使用环境温度随着各种设备的不断增多，用电量加剧，机房面积紧张等客观因素的存在，对电源 产品提出了高效率，高功率密度，宽的使用环境温度的要求。新型高性能器件的不断研发、涌现与应用可以提高电源的开关频率，减少电源外型 尺寸，提高电源的功率密度。在电源系统中，开关技术是提高电源效率的一个重要技术。软开关技术、准谐振技 术中的具有代表性的是谐振变换、移相谐振、零开关 PWM、零过渡PWM等电路拓扑。 随着软开关拓扑理论研究的深入以及应用的普及，大大减少了硬开关模式下电源中功率器件在开通、关断过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形交叠产生的损耗和噪 声，实现了零电压/零电流

12、开关，降低损耗，提高电源系统的效率。(2) 智能化的监控管理随着网络的日益发展，巨大网络设备需要的大量人力、物力投在设备的管理和维护 工作，如：通信/电力设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便都增大了维护的 难度。这对电源设备的监控管理提出了新的需求。电源监控系统需要对系统中状态量和控制量进行监控，还可对电池组进行全自动管理；维护人员在远方可进行数据查询、控制等维护工作，并利用友好的人机界面，使维 护人员能够方便地得到需要的信息。(3) 全数字化控制数字化技术的发展逐步表现出了传统模拟技术无法实现的优势，如：采用全数字化 控制技术，有效地缩小电源体积降低了成本，大大提高了设备的可靠性和对用

13、户的适应 性。整个电源的信号采样、处理、控制(包括电压电流环等)、通信等均采用DSP技术,可以获得优化的一致的稳定的控制参数。利用DSP技术可以实现更简单稳定的通信和均流，可以获得良好的EMC指标。减少器件数目、提高模块指标、提高功率密度。消 除模拟控制技术的器件离散性和温漂，保证每个模块均达到最优指标，提高电源可靠性。 模块智能化程度更高，易于使用维护。(4) 安全、防护、EMC考虑到设备复杂的运行环境，电源设备需满足相关的安全、防护、防雷标准，才能 保证电源的可靠运行。安全性是电源设备最重要的指标；商用设备需要通过相关的安全认证，如UL、CSA、 VDE，CCC等。防雷设计是保证电源系统可

14、靠运行的必不可少的环节。在一般情况下， 电源必须采取系统防护、概率防护和多级防护的防雷原则。防潮、防盐雾和防霉菌设计称为三防设计。工程上通常选用耐蚀材料，通过镀、涂 或化学处理方法对电子设备的表面覆盖一层金属或非金属保护膜，使之与周围介质隔 离，从而达到防护的目的，一般在印制板涂三防漆；在结构上采用密封或半密封形式隔 绝外部环境。良好的EMC指标使不同的电子设备能工作在一起；同时使使用者的电磁 环境更加洁净，避免电磁环境对使用者的伤害。(5) 环保环保的一方面的指标是，电源的电流谐波符合要求。降低电源的输入谐波，不但可 以改善电源对电网的负载特性，减小给电网带来严重的污染，也可减少对其他网络设

15、备 的谐波干扰。另一个重要方面是，材料可循环利用和对环境无污染。这方面需要产品满 足WEEE/ ROHS指令。WEEE/ ROHS指令包括两部分的内容，即涉及循环再利用 WEEE和限制使用有害物质的ROHS。实施WEEE指令案的目的，最主要的就是防治电 子电气废弃物(WEEE)，此外是实现这些废弃物的再利用、再循环使用和其它形式的回 收，以减少废弃物的处理。同时也努力改进涉及电子电气设备生命周期的所有操作人员， 如生产者、销售商、消费者，特别是直接涉及报废电子电器设备处理人员的环保行为。智能一体化电力电源系统可行性研究报告三、项目主要研究内容3.1项目的主要内容一体化电力电源系统的研发采用全站

16、交流、直流、ups通信等电源一体化设计、一体化配置、一体化监控，通过统一的智能网络平台，实现变电站电源的集中供电和统 一的监控管理，进而实现在线的状态检测。其运行工况和信息数据能通过一体化监控单 元展示并转换为标准模型数据，以标准IEC61850格式接入当地自动化系统的站控层交 换机，并上传至远方控制中心。一体化电源系统共享直流操作电源的蓄电池组，取消传 统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。建立专家智能管理系统， 减少人工操作，提高运行可靠性。各子系统即能通过本系统的监测单元独立运行监测， 又能通过共享一体化监控单元实现对一体化电源系统全参数透明化管理。交直流馈线单元采用智

17、能模块化设计，将开关、传感器、智能电路集成在一个标准 模块内，模块内的运行参数（开关量、电量、控制）、采集信息的数字化处理、信息上 传、信息下达都通过模块内部的智能电路完成。开关智能模块化的实施将使单个柜体安 装开关数量更多、检修维护更方便、设计生产维护标准化、所有开关智能化，模块之间 的连接是标准化的接口。3.2拟解决的关键技术问题本项目的研发，既要满足市场对电源系统的功能要求，又要寻求提高系统的可靠性。 在设计上，我们借助于现代化的计算机技术、控制技术、无线通信技术，对电源系统和 智能设备的数据进行处理，有效地缩短执行时间，提高了数据传输的时效性和精度，实 时监控系统的运行状态，记录和处理

18、相关数据，及时侦测故障，并实现各种报警结果的 可视化。在设计上分两部分：1）硬件设计方面：根据各监控单元功能的不同要求，分别采用先进的32位ARM微处理器作为主处理器，做到硬件设计模块化，将通用功能提取做成系列板卡，各监控单 元根据功能采用不同的板卡进行组合。 同时，在电气设计上采取故障隔离措施，对I /0 电路等重要环节采取容错设计对策，通过硬件冗余来达到设计的可靠性，系统结构设计 考虑电磁兼容性。2）软件设计方面：完善系统的自诊断功能，对数据紊乱、通信干扰等自动恢复，对 软、硬件故障等能诊断出故障并及时告警；通过软件冗余、信息冗余及时间冗余等方式 来实现软件出故障后不影响整个系统的正常运行。3.3拟采用的技术原理、技术方法、技术路线以及工艺流程3.3.1硬件设计ATS应配置交流进线监控模块，能监测进线回路和每段母线的电压、电流、断路器运行 状态等，实现备用电源自动投切功能。备用电源自动投切功能应满足下列要求：1）保证工作电源的断路器断开后，工作母线无电压，且备用电源电压正常的情况 下，才投入备用电源；2）自动投入模块应延时动作，并只动作一次；3）当工作母线故障时，自动投入模块不应动作；4）手动断开工作电源时，不启功自动投入模块；