幻灯片切换应用（共6篇）
第十二课 栩栩如生
——设置“幻灯片切换” 效果
一、教材分析
本课是清华大学出版社出版的《信息技术》四年级（下册），第三单元第十二课的教学内容。本课系统地讲述了幻灯片动画效果的设置以及幻灯片的切换效果的设置，通过对幻灯片设置动画效果，来突出重点，控制信息的流程，提高它的实用性。学习本课的知识，可以巩固前一部分对文字﹑图片进行编辑的知识。动画效果与切换方式的设置，是学生非常感兴趣的内容，教师应力求在轻松的氛围中让每个学生都能完成令自己满意的作品，使学生有成就感，激发他们学习后续知识的浓厚兴趣。同时，培养学生自主学习的能力。在一定程度上可以培养学生的创造性思维，提高他们的审美能力和上机操作能力。
二、教学对象分析
教学对象为四年级的学生，这个年龄段的学生活泼好动，喜欢学习新鲜、趣味性强的知识。
四年级的学生创作欲望强，表现力强，对于教师布置的任务能够认真对待。
三、教学目标分析 知识目标：
1、学会插入新幻灯片
2、掌握幻灯片切换效果、换页方式和切换声音的设置。技能目标：
能将所学的知识灵活运用到自己创作的作品中，培养应用知识的能力。
情感目标：
1、激发热爱自然、热爱环境、热爱家乡的情感。
2、培养审美意识，提高信息素养。
3、亲历学习过程，获取知识、体验成功，提高学习兴趣。
四、教学重难点分析
教学重点：幻灯片切换的设置。
教学难点：理解不同选项的意义和适用范围，根据演示文稿的主题内容，设置新颖、美观的幻灯片切换，提高自主设计能力。
教学过程
一、创设情境，营造氛围
1、教师：同学们都看见过蝴蝶吗？ 回答：看见过，很美。
2、教师：请大家一起来欣赏两组(蝴蝶相册)的演示文稿作品。在欣赏的同时，请大家注意观察在这两组作品中每张图片过渡到下一张图片时的变化。
3、放映幻灯片《蝴蝶相册》（没有设置切换效果的）。放映幻灯片蝴蝶相册》演示文稿作品（设置切换效果的）。
4、请学生谈一谈刚才的两次放映给自己留下的印象？讲一讲两个演示文稿的页面切换有什么区别？
（看了刚才的演示问稿你们有什么感受？）
（那位同学来说一说两个演示文稿的页面切换有什么区别？）学生活动： 欣赏作品并思考
谈刚才的两次放映给自己留的印象、感受并说出两个演示文稿页面切换的区别。
设计意图：
1、结合学生生活的实际，以利用《蝴蝶相册》的演示文稿作品激发学生兴趣，调动学生的积极性，同时激发学生热爱自然、热爱环境、热爱小动物的情感。
2、通过放映观看两件作品比较，引导学生养成细心观察，善于思考的学习习惯。
评价：根据学生回答，老师对积极回答问题的同学加以鼓励，并
表扬那些观察细心，善于思考的学生。
二、提出问题，明确任务
1、根据学生回答，小结两件作品的不同：第一件演示文稿作品从当前的页面直接过渡到下一个页面，第二件演示文稿作品从当前页面到下一个页面之间有动画效果和声音效果
2、提问：同学们知道这些动画效果和声音效果在幻灯片中是怎样做出来的吗？
（老师：这节课我们学习的内容就是“设置幻灯片切换效果”）
3、展示课题：切换幻灯片。讲解并演示幻灯片切换的效果。【幻灯片切换的效果是一种页面过渡效果，能够页面间的交换过程，增强了页面间的动感。】
老师：好，同学们那我们一起来学“设置幻灯片切换效果”的方法。
4、提出任务二：
假如，为了更好地推广贵阳的旅游资源，同学们能否利用素材库中提供的贵阳美丽景色图片做一个电子相册呢？
设计意图：学生对切换幻灯片有了初步的感受，并产生了尝试的想法，抓住学生对新事物跃跃欲试的心情，提出明确的、可行的任务，以此驱动课堂教学。
三、分析任务，讲解演示
1、分析任务
(对展示的《蝴蝶相册》演示文稿作品进行分析)（1）由多张幻灯片组成。
引出知识目标1：如何插入新幻灯片。（2）如何整合之前学过的Powerpoint知识。如：插入图片、艺术字、文字编号及相应的排版。（3）如何设置幻灯片的切换效果。引出知识目标2：设置幻灯片切换效果。
2、讲解新知识点、演示操作。
（1）如何插入新幻灯片。插入→新幻灯片
（2）设置幻灯片的切换效果。
①如何打开幻灯片的切换效果设置窗口。“幻灯片放映”→“幻灯片切换”命令
②讲解、演示“幻灯片切换”窗口中各个选项的功能及使用方法，同时引导学生注意观察变化效果，并提问。然后小结幻灯片的切换效果设置窗口中每个选项的功能及使用方法。
设计意图：
1、培养学生分析问题的能力。
2、准备充分，避免自主学习的盲点，确保教学目标的顺利实现。
3、抓住教学重点，突破难点
四、自主创作，小组协作
1、布置创作任务：
运用我们所学习的powerpoint的相关知识，利用素材库中提供的 花溪美丽景色图片做一个宣传花溪旅游资源的电子相册。
要求：
（1）幻灯片数量在6张以上；
（2）每张图片要排版美观，并配有主题说明。
（3）根据演示文稿的主题内容，设置新颖、美观的幻灯片的切换效果，实现间隔自动放映，配上声音效果的设置。
2、在学生中间巡视，对所发现的问题及时提醒，同时进行个别性辅导。
学生活动：
1、根据任务要求进行作品创作。
2、小组成员之间相互交流、协作。
3、在教师帮助下对演示文稿进行美化。设计意图：
1、培养学生的实践能力。使学生能将所学的知识灵活运用到自己
创作的作品中，培养应用知识的能力，提高信息素养。
2、培养学生与他人交流沟通的能力。
五、成果展示，体验成功
1、教师要求在学习小组内放映文稿，并开展互评，推荐最受欢迎的作品登台展示。
2、帮助学生展示作品，进行点评。
学生活动：
1、学生开展互评，并选出最受欢迎的演示文稿作品。
2、个别学生展示，其他学生进行点评。
审美与赏析：重点是情感评价、审美意识。如效果设置与整体风格的协调统一、对活动与作品的态度等。
设计意图：
学生和老师诚恳的点评，不仅是对展示者的支持和鼓励，也是给其他同学借鉴的绝好机会。通过这个环节的教学，进一步活化了课堂，学生不仅熟练掌握了信息技术的知识和技能，而且能将所学的知识灵活运用到自己创作的作品中，体会到了应用信息技术的乐趣和获得成功的喜悦。
六、课堂小结，课外延伸 课堂小结：
提问:本节课，我们掌握了哪些知识呢？学会了什么？ 总结：
(1)总结这节课的重点、难点内容，(2)总结学生在创作过程中遇到的一些细节问题。学生活动：
学生能回答切换幻灯片的切换效果、切换声音、换页方式等的设置内容。并对这些方法应用到演示文稿的设计中的活动有较好的体会。
一、切换的分类和切换成功率
移动终端在移动过程中, 与基站间的上、下行链路需要由服务小区 (在移动过程中信号渐弱的服务小区) 向目标小区 (在移动过程中信号渐强的相邻小区) 进行切换。TD-SCDMA网络运行中的切换类型主要有接力切换和硬切换2种。
1. 接力切换。
接力切换是TD-SCDMA特有的关键技术之一。它利用上行同步技术, 在切换测量期间使用上行预同步技术, 提前获取切换后上行信道的发送时间和功率信息, 在将中上、下行信道先后切换到目标小区, 其特点是上、下行链路先后由服务小区切换到目标小区。相对于软切换而言, 接力切换占用系统资源较少, 且提高了系统容量;相对于硬切换, 接力切换业务中断时间很短, 且掉话率低。接力切换工作原理如图1所示。
2. 硬切换。
在GSM网络中, 小区之间的切换方式均为硬切换方式。在TD-SCDMA网络的建设过程中, 硬切换是指正在进行业务的UE由TD-SCDMA网络内部的1个小区向另1个GSM小区的切换。硬切换工作原理如图2所示。
3. 切换成功率。
切换成功率是切换是否良好的一个重要指标, 如果切换成功率低, 则发生掉话的几率就会增加。如, 浙江省移动公司要求接力切换成功率要在99%以上, 语音业务系统间切换成功率要在98%以上。全网关键指标主要是通过后台软件来获得的。在网络路测过程中, 1条道路上UE发生切换的次数要尽可能量少, 避免频繁切换;同时, 切换到目标小区的信号强度也要尽可能强。切换相当于1个小区向另1个小区传递“接力棒”, 因此切换是有风险的, 传递“接力棒”的次数越多, 掉棒的次数也会越多。
二、切换的参数以及调整策略
1. 常用的切换类参数。
由于2G网络相关协议存在的问题, 目前TD-SCDMA网络还没有任何CS业务由GSM网络切换到TD-SCDMA网络的能力, 所以在进行TD-SCDMA网络切换参数优化时, 不需要考虑从GSM网络到TD-SCDMA网络的切换参数优化。小区个性偏移CIO (Cell Indival Offset) 是指, 对每个被监视的小区都用带内信令分配1个偏移。在UE评估是否已经发生1个事件之前, 应将偏移量加入测绘量中, 从而影响测量报告触发的条件。
2. CS业务异系统切换判决门限。
CS业务异系统切换判决门限是针对CS业务的, 如果异系统切换测量报告采用事件报告方式, 该参数用于设置3A (异系统切换) 事件的测量控制。只有GSM网络目标频率的质量高于此门限时, 才能满足触发3A事件的必要条件。同时, 还需要满足CS业务使用频率测量值小于CS业务使用频率阈量值, 才会触发事件。如果异系统切换测量报告采用周期报告方式, 该参数则用于RNC侧的异系统覆盖切换判决。该数值越大, 切换条件越不容易满足, 对信号的变化响应就越不明显, 甚至有可能出现掉话的情况。该数值越小, 切换越容易发生, 但也可能带来不需要的切换, 并增加信令地交互。
3. CS业务使用频率RSCP (接收信号电平) 质量门限。
CS业务使用频率RSCP质量门限相当于协议中的Threshold Own System, 在异系统切换测量报告采用事件报告方式情况下, 该参数用于设置3A事件的测量控制。只有UE当前使用频率小区的质量低于此门限时, 才能满足触发3A事件的必要条件之一。同时, 需要满足GSM网络目标小区RSCP测量值高于CS业务异系统切换判决门限, 才会触发3A事件。该数值越大, 3A事件下门限越容易满足, 切换概率也会增加。该数值越小, 3A事件下门限值越不容易满足, 事件越难触发。
4. 参数调整策略。
通过调高门限, 可以减少TD-SCDMA网络弱场占用的次数。在保证TD-SCDMA弱场情况下, 顺利由GSM网络承接 (主要针对大量居民区场景) , 降低TD-SCDMA网络中掉话的出现几率。
5. 切换成功率的提高策略。
全网可以通过设置合理的默认值为切换的门限值或切换时延等相关参数, 使全网的切换成功率稳定在适当的范围内。在UE进行切换的过程中, 用户序号受到电磁波的干扰, 在发生切换失败或切换关系混乱的地点, 需要结合实际地点的情况, 决定如何优化提高该局部区域的切换成功率。
三、TD-SCDMA网络中切换类问题的解决思路及实际应用
1. TD-SCDMA网络中的切换类问题。
在工程进行到站点入网阶段时, 由于受到工程进度和敏感站点等问题的干扰, 插花站点短期内不能安装开通, 造成临近区域信号覆盖较差, 但是不能因为个别站点未能开通而延误整个片区的入网使用。GSM网络只是对TD-SCDMA网络的补充, 优化人员要让用户尽可能地占用TD-SCDMA网络的信号, 保证用户在TD-SCDMA网络的弱场环境下通话并下载数据。如何处理此类问题, 保证3G移动用户的正常使用, 成为优化人员的一大挑战。
2. 解决切换类问题的思路。
在原有站点的基础上, 尽量使UE占用在TD-SCDMA网络上并优化覆盖信号, 减少向GSM网络的切换。首先解决覆盖问题, 然后梳理各小区间的切换关系。虽然覆盖不好或者有干扰不一定造成切换关系的混乱, 但覆盖和切换关系是基础。因此, 应尽量少进行切换, 且每次都能切换到所处位置信号最强的小区, 才能达到提高优化切换成功率和减少切换掉话数量的目的。
3. 实际操作步骤。
1 锁相环的组成
锁相环 (PLL) 是以消除频率误差为目的的反馈控制电路, 其输出信号的频率跟踪输入信号的频率。当输出信号频率与输入信号频率相等时, 输出电压和输入电压保持固定的相位差值。锁相环路由三部分组成:鉴相器 (PD) 、环路滤波器 (LF) 和压控振荡器 (VCO) 。如图1所示。
2 锁相环的相位模型
锁相环路的相位模型如图1所示。其中, 为鉴相器放大倍数, 为低通滤波器传递函数, 为压控振荡器传递函数。
低通滤波器传递函数的不同, 将导致整个锁相环路闭环传递函数的改变, 从而影响环路的性能。有源比例积分环路滤波器具有低通特性和比例作用, 其相频特性有超前校正作用。
3 锁相环的性能分析
3.1 锁相环路的稳态误差分析
对于工频电源的频率扰动, 在环路动态调节过程中, 系统相位误差就会逐渐减小, 达到同步锁定状态时, 稳态相位差趋近于零。
3.2 锁相环路的动态响应误差分析
当环路处于锁定状态时, 输出频率与输入频率相同, 两者之间只有一个稳态相差。在此条件下, 若输入信号发生相位或频率的变化, 通过环路自身的控制作用, 环路输出信写会跟踪输入信号的变化。本系统锁相环路的输入信号为工频信号, 工频信号50Hz上下波动时产生的频率变化量可看作是阶跃信号:θ1 (s) =△ω/s2环路误差动态响应输出曲线如图所示。由相对误差响应曲线图可知, 最大的相位误差是随着ζ值的减小而增大的, 当ζ=0.707时, 锁相环路的相位误差响应较快, 超调较小。
4 基于锁相环的恒压供水同步控制的设计
4.1 锁相环同步控制原理图
基于PLL原理的变频电源与工频电源的锁相环同步控制电路如图2所示。它具有跟踪快速性、跟踪频率准确、抗干扰能力强等优点。
4.2 锁相环的工作原理
工频电源的线电压经电压互感器降压后, 由V/F转换电路变成频率为的脉冲信号, 变频器输出的线电压经电压互感器降压后, 由V/F转换电路变成频率为的脉冲信号。以工频信号作为基准信号, 与变频器的反馈输出信号在CD4046的鉴频鉴相器中进行频率与相位比较, 产生正比于频率和相位差的信号电压, 此电压经低通滤波器放大后去控制变频器的输出, 以实现变频器输出相电压信号与工频电源的相电压信号同频率同相位。一旦负载出现波动使变频器输出电压信号发生变化, 反馈信号就随之变化, 它与给定工频信号产生频差, 此时相位比较器的输出信号发生变化, 经低通滤波器放大后去改变变频器输入给定值, 使变频器输出产生相应变化, 直至反馈信号的频率与给定信号的频率重新达到相等, 系统重新进入稳态。由于锁相系统达到稳态时, 其反馈信号频率被锁定到给定信号频率上, 即fo=fi, 频差为零, 相差保持在一个很小的范围内。此时输出允许同步切换信号, 变频电源和工频电源便可实现安全、平稳地切换。
系统工作时, 当水压低于给定值, 在模糊PID控制器作用下, 变频器输出频率达到控制器调节的上限值仍然不能满足要求时, 系统投入同步切换控制状态。此时, 变频器输出电压信号跟踪工频电源信号, 当两个电源频率相同且相位差稳定在一个较小的数值, 进入锁定状态时, 集成锁相环CD4046的端子1输出高电平, 系统允许同步切换控制信号送入PLC。若PLC检测到这个信号, 就发出切换控制指令, 实现变频电源与工频电源安全、平稳的切换。供水系统变频运行与工频运行同步切换控制主电路电气连接如图3所示。系统变频运行与工频运行同步切换控制的过程如图3。
当系统开始变频运行时, PLC控制继电器SSR2动作, 其内部常开触点SW闭合, 即主电气连接图中的SSR2闭合, 从而使接触器KM2的线圈得电, 其主触点闭合接通变频器与电机, 水泵电机M变频运行;当系统进入同步锁定状态满足切换条件时, PLC控制继电器SSR1动作, 其内部常开触点闭合, 即主电气连接图中的SSR1闭合, 从而使接触器KM1的线圈得电, 主触点闭合工频电源与水泵电机接通, 水泵电机M工频运行。同时, 为了保证系统安全运行, 通过接触器KM1和KM2的辅助触点实现系统变频与工频运行的电气连锁控制。
摘要：本文阐述了锁相环同步切换技术, 并基于锁相环技术完成了恒压供水同步控制的设计, 实现变频电源和工频电源的平稳切换, 最终实现供水系统的恒压控制。
关键词：锁相技术,锁相环,恒压供水,相位模型
参考文献
[1]王伟, 李祖才, 秦泅新.变频调速恒压供水系统.自动化技术与应用.2000, 19 (2) :26-27
[2]徐强.全自动变频恒压供水系统的设计.西北轻工业学院学报.2000, 6:102-106
工业企业用电的安全可靠直接关系到企业经济运行, 特别是化工、钢铁等对供电可靠性要求较高的场合都配有两路及以上供电电源, 电源间的成功切换是连续不间断供电的关键。以往备用电源的切换大都采用工作电源的辅助接点直接 (或经低压继电器、延时继电器) 起动备用电源投入。这种方式未经同步检定, 电动机易受冲击。若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源, 电动机组的自起动电流很大, 母线电压将可能难以恢复, 从而对系统的稳定性带来严重的危害, 往往会引起设备停运或空转、工艺流程中断或废品产生, 有时甚至导致生产设备报废等严重后果, 给企业造成巨大的经济损失。传统的备用电源自投装置采用慢速切换方式, 切换时间长, 对系统稳定运行不利。
1 系统背景
我公司目前有三座110kv/10kv总降压及8座综合余能发电的供配电系统, 下设10kv变电站40余座, 各变电所多采用双电源进线, 正常运行方式为分列运行, 母联通常通过BZT装置实现自动切换。当变电所一路电源出现断电或电压波动时, 备自投并不马上起动, 而是要等母线电压降至低压起动整定值以下并延时后才起动, 首先跳开故障侧开关, 然后继续等待母线电压下降到残压以下后才合上母联开关。如此低的电压, 控制低压电动机的交流接触器会全部失电释放跳开, 电机停转在所难免。另外即使是高压电机设置的低电压动作时间稍长一些, 在断路器不跳开的情况下, 投入备用电源, 由于此时转速降低严重, 再次投入电源就好比是多台电机同时启动, 启动电流的叠加导致备用电源过负荷跳闸, 因此高压电机也要有选择性的延长低电压动作时间;如果将BZT装置的动作时间设置的时间短了, 由于传统BZT装置不具备母线电压自动频率跟踪技术, 难以确保母线电压与备用电源电压幅值、频率及相位的有效性及准确性, 因而, 当工作电源故障跳开时, 连接在该母线上的旋转负载部分电机将作为发电机方式运行, 部分电机将惰行, 此时母线上电压 (残压) 的频率和幅值将逐渐衰减, 此时如备用电源合上, 不可避免地将对母线造成冲击, 严重威胁旋转负载的安全运行。所以, 就现状而言, 在事故情况下, 备自投装置基本无用, 备用电源形同虚设。我公司在电源切换装置改造前, 时常出现因工作电源故障时, 备用电源不能可靠运行致使电机停转, 对生产造成较大的被动, 进而造成连续生产过程被迫中断。我公司与山东泰开自动化公司联合开发, 将电源快速切换装置成功应用到工业企业配电领域, 解决了因电源切换的非计划停机问题, 对企业的整个生产和安全产生巨大的积极作用。
2 电源快速切换装置的特点
工作电源因故障切除后, 工作母线失电, 由于惯性及存储的磁场能量, 电动机在短时间内将继续旋转, 并将磁场能转变为电能。由于各电动机的容量、参数不一致, 电动机之间将有电磁能与动能的交换, 此时部分异步电动机实际上已转入异步发电机运行工况, 因此工作母线的电压即是多台异步发电机发出的反馈电压的合成, 称为母线残压。由于不存在原动力和励磁, 残压的幅值和频率将随时间逐渐衰减, 残压与备用电源电压间的相位将逐渐增大。工作电源故障时电源快速切换装置的根本目标是既要在工作母线电压幅值较高的时候将备用电源投入, 更要确保投入时对负荷设备的冲击在允许范围之内。为保证切换安全, 一般应使合闸时电动机承受的电压不大于1.1倍额定电压。
2.1 模拟输入
外部电压、电流输入经隔离互感器隔离变换后, 由低通滤波器输入至模数变换器, CPU经采样数字处理后, 组成各种继电器并判断计算各种遥信遥测量。
2.2 保护原理
2.2.1 就地切换
该装置设四种切换方式:
(0) 选择串联切换时先出跳母联出口, 确认跳开后再依次判断“快切”、“同捕”、“残压”、“长延时”, 有满足合闸条件的事件发生, 既出合进线出口。 (1) 选择同时切换时先出跳母联出口, 此时不再判断是否确认跳开, 延时后直接开始依次判断“快切”、“同捕”、“残压”、“长延时”, 有满足合闸条件的事件发生, 既出合进线出口。 (2) 选择并联自动切换时先判断进线和母线之间的压差、角差是否满足合闸条件, 满足则合进线出口, 合闸成功后延时跳母联。此种切换方式不会断电, 但可能会对供电系统产生一定的冲击。 (3) 选择并联半自动切换时, 先判断进线和母线之间的压差、角差是否满足合闸条件, 满足则合进线出口, 合闸成功后等待用户手动跳母联, 母联手动跳开后切换完毕。此种切换方式也不会断电, 但可能会对供电系统产生一定的冲击。软压板投入后, 由运行人员手动操作起动, 快切装置按事先设定的手动切换方式进行操作。
2.2.2 事故切换
由保护接点起动, 保护出口跳工作电源开关的同时, 起动快切装置进行切换, 快切装置按事先设定的自动切换方式 (串联、同时) 进行分合闸操作。
切换方式有两种, 串联切换确认进线跳开后才开始检测进线与母线之间的角差和频差, 而同时切换不确认断路器是否跳开, 而是在设定的延时后立即开始检测进线与母线之间的角差和频差。为避免故障时装置误切换, 合闸于故障, 装置具备电流突变闭锁投切功能。进线电流发生突变且有效值大于6A, 装置闭锁投切20s, 以及电流方向闭锁功能。
2.2.3 失压切换
母线电压低于整定电压达整定延时后, 装置自行起动, 并按设定方式进行切换。切换逻辑1, 母线1电压低于失压启动定值, 延时后发跳进线1信号, 如没有发生电流突变闭锁而且进线2和母线1之间的电压信号满足切换条件, 装置发合母联信号。失压启动2。切换逻辑2:母线2电压低于失压启动定值, 延时后发跳进线2信号, 如没有发生电流突变闭锁而且进线1和母线2之间的电压信号满足切换条件, 装置发合母联信号。
2.2.4 偷跳切换
由工作开关辅助接点起动装置, 在切换条件满足时合上备用电源。
2.2.5 快速切换
图1所示为典型双路供电的供电系统示意图, 电源1由进线1经变压器1引入, 电源2由进线2经变压器2引入。正常运行时, 系统分列运行, 当电源1失电时, 跳开开关1DL, 合3DL, 跳开1DL时母线1失电, 由于负荷多为异步电动机, 电动机将惰行, 母线电压为众多电动机的合成反馈电压, 称其为残压, 残压的频率和幅值将逐渐衰减。
以极坐标形式绘出的某母线残压相量变化轨迹 (残压衰减较慢的情况) 如图2所示。
图中VD为母线残压, VS为电源2电压, △U为电源2电压与母线残压间的差拍电压。合上电源2后, 电动机承受的电压UM为:
式中, XM--母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗, XS--电源的等值电抗。
令K=XM/ (XS+XM) , 则
为保证电动机安全自起动, UM应小于电动机的允许起动电压, 设为1.1倍额定电压UDe, 则有:
设K=0.67, 则△U (%) <1.64。图2中, 以A为圆心, 以1.64为半径绘出弧线A'-A'', 则A'-A''的右侧为电源2允许合闸的安全区域, 左侧则为不安全区域。若取K=0.95, 则△U (%) <1.15, 图2中B'-B''的左侧均为不安全区域。假定正常运行时电源1与电源2同相, 其电压相量端点为A, 则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动, 如能在A-B段内合上电源2, 则既能保证电动机安全, 又不使电动机转速下降太多, 这就是所谓的“快速切换”。
图2中, 快速切换时间应小于0.2S, 实际应用时, B点通常由相角来界定, 如60°, 考虑到合闸回路固有时间, 合闸命令发出时的角度应小于60°, 即应有一定的提前量, 提前量的大小取决于频差和合闸时间, 如在合闸固有时间内平均频差为1Hz, 合闸时间为100ms, 则提前量约为36°。快速切换的整定值有两个, 即频差和相角差, 在装置发出合闸命令前瞬间将实测值与整定值进行比较, 判断是否满足合闸条件。由于快速切换总是在起动后瞬间进行, 因此频差和相差整定可取较小值。
2.2.6 同期捕捉切换
同期捕捉切换原理概括如下:
图2中, 过B点后BC段为不安全区域, 不允许切换。在C点后至CD段实现的切换以前通常称为“延时切换”或“短延时切换”。但是用固定延时的方法并不可靠。最好的办法是实时跟踪残压的频差和角差变化, 尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸, 这就是所谓的“同期捕捉切换”。以上图为例, 同期捕捉切换时间约为0.6S, 对于残压衰减较快的情况, 该时间要短得多。若能实现同期捕捉切换, 特别是同相点合闸, 对电动机的自起动也很有利, 因此时厂母电压衰减到65%-70%左右, 电动机转速不至于下降很大, 且电源2合上时冲击最小。
需要说明的是, 同期捕捉切换之“同期”与发电机同期并网之“同期”有很大不同, 同期捕捉切换时, 电动机相当于异步发电机, 其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场, 而转子不存在外加原动力和外加励磁电流。因此, 备用电源合上时, 若相角差不大, 即使存在一些频差和压差, 定子磁场也将很快恢复同步, 电动机也很快恢复正常异步运行。所以, 此处同期指在相角差零点附近一定范围内合闸 (合上) 。
在实现手段上, 同期捕捉切换有两种基本方法:一种基于“恒定越前相角”原理, 即根据正常用电负荷下同期捕捉阶段相角变化的速度 (取决于该时的频差) 和合闸回路的总时间, 计算并整定出合闸提前角, 快切装置实时跟踪频差和相差, 当相差达到整定值, 且频差不超过整定范围时, 即发合闸命令, 当频差超范围时, 放弃合闸, 转入残压切换。这种方法缺点是合闸角精确度不高, 且合闸角随用电负载变化而变化。另一种基于“恒定越前时间”原理, 即完全根据实时的频差、相差, 依据一定的变化规律模型, 计算出离相角差过零点的时间, 当该时间接近合闸回路总时间时, 发出合闸命令。该方法从理论上讲, 能较精确地实现过零点合闸, 且不受负荷变化影响。但实用时, 需解决不少困难:一是要准确地找出频差、相角差变化的规律并给出相应的数学模型, 不能简单地利用线性模型;二是由于厂用电反馈电压频率变化的不完全连续性 (有跳变) 及频率测量的间断性 (10ms一点) 等, 造成频差及相差测量的间断和偏差;另外, 合闸回路的时间也有一定的离散性等。由于在同期捕捉阶段, 相差的变化速度可达1-2°/1ms, 因此, 任何一方面产生的误差都将大大降低合闸的准确性。
同期捕捉切换整定值也有两个。当采用恒定越前相角方式时, 为频差和相角差 (越前角) ;当采用恒定越前时间方式时, 为频差和越前时间 (合闸回路总时间) 。同期捕捉方式下, 频差整定可取较大值。
2.2.7 残压切换
当残压衰减到20%-40%额定电压后实现的切换通常称为“残压切换”。残压切换虽能保证电动机安全, 但由于停电时间过长, 电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。如上图情况下, 残压衰减到40%的时间约为1秒, 衰减到20%的时间约为1.4秒。而对另一机组的试验结果表明, 衰减到20%的时间为2秒。
2.2.8 长延时切换
在母线失电过程中, 有时候会发生电压迟迟降不到残压切换定值的情况, 此时投入长延时切换, 超过延时后不管电压、频率如何变化, 直接合备用电源 (母联) 。
2.2.9 两段低压减载
切换过程中的短时断电将使母线电压和电动机转速下降, 备用电源 (母联) 合上后电动机成组自起动成功与否将主要取决于母线电压。此时若切除某些不重要用电负荷, 将有利于重要设备的自起动, 本装置可有二段低压减载出口, 二段可分别设定延时, 以备用电源合上为延时起始时间。
2.2.10 后加速
为防止电源切换于故障母线, 提供一段后加速保护。当备用电源 (母联) 投切到故障母线时, 加速跳开 (母联) 断路器。
2.2.11 PT断线
a) 负序电压高于8V;
b) 正序电压低于30V同时电压大于有压阈值。
以上两个判据满足任意一个, 装置经15S延时判为PT断线。PT断线后, 若电压恢复, 不再满足以上条件, 则瞬时返回。PT断线报警可闭锁所有切换保护。母联快切为双向切换, 进线电源2失电时也可进行同原理切换。
2.3 装置闭锁和运行异常告警
当装置检测到下列状况时, 发出运行异常信号点亮“报警”信号灯:a) PT断线、b) 定值校验错误、c) 压板校验错误、d) 系统参数校验错误。当装置检测到下列状况时, 装置闭锁:a) 开位异常 (PT隔离开关未合上延时0.5S发闭锁信号) ;b) PT断线闭锁;c) 保护闭锁。切换失败时发“切换失败”SOE, 出“切换异常”开出信号, 点亮前面板“闭锁”信号灯;切换正常结束时发“切换完毕”SOE, 出“切换完毕”开出信号, 点亮前面板“动作”信号灯。当“故障闭锁”压板投入时, 检测到上述状况时, 出“切换闭锁”开出信号;压板退出时, 不检测上述状况。
3 电源快速切换装置的应用实验
3.1 三期烧结主控楼低压系统的应用试验
该系统由两台1600KVA变压器进行供电, 正常工作时两台变压器分别为主控楼0.4KVI段和0.4KVII段供电, 母联断路器处于分闸状态;当其中一台变压器电源故障或检修时断开该段母线进线断路器, 合母联断路器由另一台变压器同时为主控楼0.4KVI段和0.4KVII段供电, 三台断路器均采用的是天水213电器有限公司生产的智能手车式断路器, 电磁分离脱扣、过负荷脱扣和欠压延时脱扣结构。两段母线负荷性质相同, 主要有:破碎机、胶带机、带烧机、风机以及控制电源和照明组成, 旋转类电动机负荷占总负荷总量的80%以上, 每段正常运行电流1050A。将电源快速切换装置在烧结主控楼配电室安装好后, 现场进行测试, 具体测试内容和过程如下:
第一步:正常手动切换。按下1#手动切换按钮后, 1段母线进线断路器跳开, 母联断路器合闸, 切换时间58ms。按下装置复位按钮复位后, 再次按下1#手动切换按钮, 母联断路器跳开, 1段母线进线断路器合闸, 恢复正常供电模式。操作2#手动切换按钮, 效果正常。第二步:模拟进线开关误动故障。人为拉开1段母线进线断路器, 快速切换装置动作, 迅速合上母联断路器, 切换时间59ms, 2段母线进线断路器瞬间电流2300A, 切换成功。第三步:模拟电源线路停电故障。按下1#手动切换按钮后1段母线进线断路器及母联断路器倒回原运行状态, 在三期烧结10KV变电所拉开10KV的308开关 (1#主控楼变压器柜) , 使1#主控楼变压器10KV失电, 快速切换装置动作, 跳开1段母线进线断路器, 合上母联断路器, 切换时间62ms, 母联柜电流1300A, 所有低压电机运行声音没有太大变化。
3.2 5#高炉10KV系统的应用试验
该系统的两路10KV电源分别来自110KV富伦变电站10KV1段和10KV2段, 单母线分段运行结构, 正常运行时, 两路进线分别为两段母线供电, 母联柜处于分闸状态;当一路电源故障或检修时由另一路电源同时为两段母线供电, 三台断路器均为安徽森源VA-12型。主要10KV负荷有:助燃风机、除尘风机、循环水泵、胶带机, 低压负荷采用了6台1000KVA10/0.4KV干式变压器供电, 主要负荷有:水泵、水渣粒化器、脱水器、提升机、胶带机、液压站、控制电源和照明等组成。按照在三期烧结主控楼低压试验方案进行了模拟试验取得成功, 然后又进行了模拟PT断线失压和过流闭锁实验及空载切换等试验均达到原来预期目的。
4 结语
工业企业, 特别是化工、钢铁企业的供电可靠性直接关系到企业的经济运行效益以及设备安全甚至人身安全, 使用电源快速切换装置可以快速判断故障, 切除故障点, 快速恢复供电, 从而达到不停机的目的。电源快速切换装置克服了以往备自投装置的缺点, 大大提高了工业企业控制自动化的水平, 其模块化的设计、丰富的切换逻辑、灵活的设置以及高速的运算能力、人机友好界面使得该装置成为工业企业供配电系统不可或缺的组成部分, 有利保障了企业的安全、平稳生产。
参考文献
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[3]住房和城乡建设部, 国家质量监督检验检疫总局.供配电系统设计规范 (GB50052-2009) .
[4]冶金工业出版社.钢铁企业电力设计手册 (1996版) .P724-725, P822-828.
某炼化一体化工程1#~4#炉为哈尔滨锅炉制造厂设计、制造的蒸发量为420t/h燃气、燃油气高压锅炉, 1#炉、2#炉型号为HG-420/9.8-Q23, 3#炉、4#炉型号为HG-420/9.8-YQ23。本锅炉为单汽包、自然循环、集中下降管、Π形布置的油气混烧/燃气炉, 锅炉前部为炉膛, 四周布满膜式水冷壁, 炉膛出口处布置屏式过热器。水平烟道装设了一级对流过热器 (高温过热器) , 炉顶、水平烟道转向室和尾部包墙均采用膜式管包敷, 尾部竖井烟道中布置一级低温过热器、一级省煤器 (分上、下两段) 和两级卧式管式空气预热器。
前墙布置两层8只旋流燃烧器, 由英国汉姆沃斯燃烧工程公司设计制造。燃料为100%燃气炉两台、60%油+40%气的燃油气炉两台。
二、双燃料切换操作中导致停炉现象
3、4#炉为油气混烧锅炉, 燃油来自罐区经过加热的混合燃料油经过滤器过滤后, 通过燃料油泵加压进入混合燃料油加热器再次加热到燃烧器要求的温度, 再经炉前燃油分配系统过滤器过滤和调节阀组后接入油气混烧锅炉各燃烧器, 进入锅炉炉膛燃烧。在炉前燃油分配系统和锅炉燃油管道上均设有回油管线;吹扫及雾化蒸汽通过1.2MPa管网接入, 然后通过自力式调节阀降到合适压力接入油枪对燃油进行雾化燃烧。当3、4#炉按下“双燃料选择”按钮后, 燃油速断阀开启, 回油速断阀关闭, 1~8#燃烧器燃油速断阀同时开启, 1~8#燃烧器吹扫雾化速断阀同时开启, 锅炉灭火跳闸。
跳闸后收出条件为锅炉最后一支燃烧器跳闸, 锅炉雾化蒸汽压力底底, 同时触发了几个条件, 为了更好的研究, 我们进行了相应的试验和分析, 为了保证试验的可靠性, 我们逐个燃烧器进行实验, 找出真正跳闸原因。
三、双燃料切换过程中导致停炉的原因分析
吹扫及雾化蒸汽管线上的自力式调节阀为机械式调节阀, 当1~8#燃烧器吹扫雾化速断阀同时开启时, 雾化蒸汽流量突然增加, 自力式调节阀无法跟上规定的雾化蒸汽压力导致燃料油无法充分雾化, 导致锅炉燃料燃烧脱节, 火焰失稳, 由于几支燃烧器火检同时检测不到火焰导致锅炉灭火跳闸。
通过分析只有干预双燃料切换过程才能从根本上保证燃烧稳定, 但又要满足双燃料切换成功, 需要将双燃料切换模式进行优化。将8只燃烧器同时切换进行手动干预为逐步切换, 这样可以有效保证锅炉燃烧稳定, 可以有效避免脉动燃烧。
脉动燃烧是借用了医学用语“脉搏跳动”现象之意, 对燃烧而言, 是强、弱结合的燃烧, 即一会采用大流量燃烧 (高燃烧强度) , 一会又采用低流量燃烧 (低燃烧强度) , 且周期变化, 这种现象犹如脉搏的跳动, 故得名。高燃烧强度时, 火焰长, 主要是使远距离的空间获得热量, 反之, 火焰短, 就是使近距离获得热量, 目的是使整个炉内获热均匀, 以保证炉子温度均匀。
但是在切换过程中容易使火检检测不到火焰从而使锅炉灭火。为了避免这一现象, 我们逐个燃烧器投用双燃料, 这样就可以减少切换双燃料对燃烧稳定的影响。
四、双燃料切换模式优化
通过以上原因分析, 结合燃油燃气锅炉双燃料切换逻辑, 通过人为手动操作解决双燃料切换操作中导致停炉的问题:
在双燃料切换操作前, 开启吹扫及雾化蒸汽手动阀, 关闭1~8#燃烧器燃油手动阀和吹扫及雾化蒸汽手动阀, 然后按下“双燃料选择”按钮, 待燃油速断阀开启, 回油速断阀关闭, 1~8#燃烧器燃油速断阀开启, 1~8#燃烧器吹扫雾化速断阀开启 (即双燃料切换成功) 后, 再开启1~8#燃烧器燃油手动阀, 给吹扫及雾化蒸汽自力式调节阀一定的缓冲时间, 使雾化蒸汽压力在规定的范围内保证燃料油能充分雾化, 从而解决双燃料切换操作中导致停炉的问题
五、结束语
燃油燃气锅炉在国内堪为少数, 蒸发量420t/h, 额定压力9.8MPa的燃油燃气炉在国内更为少见, 以天然气和混合燃料油为燃料的锅炉涉及到油气混烧的切换, 在切换过程中由于燃料油采用蒸汽雾化, 如果出现雾化蒸汽压力失稳, 雾化效果不好容易导致锅炉灭火跳闸本文以锅炉双燃料切换过程为研究对象, 充分分析跳闸原因, 通过改变双燃料切换模式从而成功避免在双燃料切换过程中出现燃烧失稳现象。
摘要：燃油燃气锅炉在国内堪为少数, 蒸发量420t/h, 额定压力9.8MPa的燃油燃气炉在国内更为少见, 以天然气和混合燃料油为燃料的锅炉涉及到油气混烧的切换, 在切换过程中由于燃料油采用蒸汽雾化, 如果出现雾化蒸汽压力失稳, 雾化效果不好容易导致锅炉灭火跳闸本文以锅炉双燃料切换过程为研究对象, 充分分析跳闸原因, 通过改变双燃料切换模式从而成功避免在双燃料切换过程中出现燃烧失稳现象。
关键词：燃油燃气锅炉,油气混烧,双燃料切换,燃烧失稳,锅炉灭火跳闸
参考文献
火力发电厂重要配电段负荷都是影响到机组或系统安全的用电负荷,为了确保这些重要负荷供电的可靠性,通常都配置了双路电源,当主电源发生故障时会自动切换至备用电源。为了实现两路电源之间的快速自动切换,双电源切换开关被广泛应用,但是由于开关在切换过程中,存在固有的动作时间,配电段电源会有短时失电,在此过程中,会造成负载控制回路中的交流接触器失电返回,没有失压重启功能的负载将会停运。
某电厂拥有5×600MW+2×1000MW的装机容量 ,6、7号1000MW机组辅助厂房低压厂用电400V系统多个配电段使用了GE ZTS双电源切换开关。自投运以来,一方面提升了配电段供电的可靠性,另一方面由于在选型、设计及使用等方面存在一定的缺陷,给运行方式和其他电气设备带来一定的困扰。
2 双电源切换系统概述
GE ZTS双电源切换开关用于为负载提供不间断的电源。在电源1电压或频率降低至预设置限度时,双电源切换开关会自动将负载从电源1切换至电源2。GE ZTS双电源切换开关主要由开关本体和控制系统(包括MX150控制器及其相关回路)两部分组成,整个切换系统如图1所示。
电压、频率检测以及系统控制通过安装在控制箱门处的MX150控制器执行,该控制器的作用是对切换开关进行高精准度的控制。
3 双电源切换开关工作模式
3.1 自动模式
通过对控制器的欠压、低频、恢复电压、恢复频率、切换延时等参数进行设置,由控制器自动完成在各种设定工况下的电源切换,无需人工干预。
3.2 试验模式 / 测试模式
在两路电源均正常的情况下,通过人工操作控制器上的“TEST”按钮完成电源切换,切换动作无人为延时。为防止误碰、误操作,设有密码防护。
3.3 手动模式
在两路电源均停电、负载母线段停电的情况下,通过操作手柄进行开关的机械切换。此方式仅限于开关检修时使用。
4 双电源切换开关切换方式
分为自投自复型和自投不自复型两种,在设计选型时只可以选择其中一种。
4.1 自投自复型
对于自投自复型开关,两路工作电源有主电源和备用电源之分,控制器对主电源与备用电源进行监测,并进行自动切换。当两路电源都正常时由主电源供电,即图1中开关处于N位置。主电源发生异常(任一相电压欠压、低频、缺相)时,经设定的延时后,开关由N位置自动切换至E位置,即负载由备用电源供电。当主电源恢复正常后,则自动延时由E位置切换至N位置,返回到主电源供电。该工作模式常用于备用电源为柴油发电机供电的系统。
4.2 自投不自复型
对于自投不自复型开关,两路工作电源实际上没有主备之分,控制器对两路工作电源进行监测,并进行自动切换。当工作电源1出现异常时,自动延时切换到工作电源2工作。当工作电源1恢复正常时系统并不切换供电电源,直至工作电源2发生异常时,再自动切换至工作电源1工作。
5 双电源切换开关应用情况
6、7号机组辅助厂房低压厂用电400V系统GE ZTS双电源切换开关在设计选型时采用自投自复的工作模式,根据配电段负荷容量计算选用额定电流分别为400A、600A、800A的开关。
在脱硫保安400V配电段中带有增压风机油站油泵、吸收塔搅拌器等重要负荷,无论是主电源切换至备用电源还是备用电源切换至主电源的过程中,这些设备都会停运,虽然吸收塔搅拌器可以通过保护装置的失压重启功能实现自动重启,但是还是会有一定时间的停运过程,此时会对一次系统造成一定的影响。而那些没有失压重启功能的负载则需要人工手动投入运行。这是由开关在切换过程中存在的固有动作时间和控制器的控制原理造成的。
以下以6号机组脱硫保安段双电源切换开关(800A)为研究对象,进行带载切换试验及分析。
5.1 主电源至备用电源的切换
其切换原理是当控制器检测到主电源电压低于额定电压(380V) 的75%或频率低于额定频率(50Hz)90%,同时备用电源电压和频率均正常(高于额定电压、频率的95%)时,控制器经设定延时和分析判断后自动将负载供电由主电源切换至备用电源。
为了防止在外部故障或配电段较大负荷电机启动时引起主电源母线电压的短时下降,从而造成双电源切换开关的切换,在主电源切换至备用电源的延时中设定了1s。
如图2所示为主电源带载切备用电源母线电压波形。从图2中可以看出,负载母线电压从下降至恢复正常总计1801ms,即主电源切换至备用电源的时间为1801ms,期间三相母线电压最低均降至0V,这势必造成母线上负载控制回路中的交流接触器失电返回,运行中的负载停运。
5.2 备用电源至主电源的切换
其切换原理是当控制器检测到主电源恢复正常(电压和频率均高于额定值的95%),经过设定延时后自动回切至主电源供电。
为了确保主电源可靠、稳定地恢复正常后再回切,避免出现开关的反复切换,设定回切延时为15s,此延时的长短对回切时间和运行负载状态的影响是相同的。
如图3所示为备用电源带载切主电源母线电压波形。从图3可以看出,电源切换时间约为40ms,负载母线A相电压最低降至56V,而交流接触器控制回路的控制电源均设计取自A相母线电压。对于回路中的220V交流接触器,规程标准要求动作电压应在额定电压220V的30%-65%(66V144V)之间,低于30%额定电压(66V)时应该可靠不动作。因此在此切换过程中负载的停运是正确的。
5.3 试验结果分析
从各配电段的切换试验结果来看,主电源切换至备用电源的切换时间较长(约为1.8s),三相母线电压基本下降至0V,交流接触器回路中的接触器必定失电返回,负载停运。备用电源回切至主电源的切换时间较短(约为40-60ms),三相母线电压下降程度与配电段所带负荷有关,负荷较重时,母线电压下降幅度较小,可能不会造成负载停运;当配电段负荷较轻时,母线电压下降幅度较大,就极有可能造成负载的停运。
6 双电源切换开关应用中的问题
6.1 设计选型存在的问题
由图2和图3的波形可以看出,无论是哪种切换都会造成接触器回路负载的停运,对于自投自复型切换开关会由于主电源的异常和恢复正常造成负载的两次停运。而对于自投不自复型开关只会有一次切换,减少了负载的停运次数。
6、7号机组辅助厂房多个公用系统MCC配电段使用的自投自复型GE ZTS双电源切换开关,设计都是从6号机和7号机脱硫400V工作段各取一路工作电源。
由于设计原因和两台机组建设速度的不同,这些公用系统MCC配电段的主电源均取自6号机脱硫400V工作段,这样就造成了正常运行时6号机脱硫400V工作段的负荷较高,运行电流约为1300A,变压器温度较高,达到78℃;7号机脱硫400V工作段的负荷较低,约为700A,变压器温度较低,约为65℃;存在较为严重的负荷分配不均问题,并且也无法通过双电源切换开关对公用系统负荷进行合理分配。
为了克服上述两个缺点,将这些公用系统MCC配电段的ZTS双电源切换开关增加GE 23P2008自投不自复模块,并对控制器程序进行升级,将其改造为自投不自复型。这样两路电源之间没有主备之分,相互切换延时均设定为1s,两路电源之间的相互自动切换时间均为1.8s左右,试验 / 测试模式切换则无设定延时。
技术改造后通过优化运行方式,6号机和7号机脱硫400V工作段的运行电流均为1000A左右,两台变压器温度均约为70℃,两配电段的负荷分配均衡且灵活,运行方式较为合理。
6.2 操作不当引发的问题
7号机组脱硫保安段GE ZTS自投自复型双电源切换开关曾发生两次在无故障情况下自动切换的现象,原因是由于在做电源切换试验时,试验人员没有完全掌控控制器的性能,通过操作控制器面板“TEST”按键,完成了主电源至备用电源的切换。在此操作过程中试验人员无意中开启了控制器的“自检程序周期”,结合参数“时钟自检程序”设定为“每周”,造成了开关连续两周定时进行自动切换的故障现象。最终通过取消该“自检程序周期”才解决问题。
6.3 检修不当引发的问题
如图4所示为控制系统原理图。6号机脱硫MCC段母线在停电检修结束后,需要使用1000V的兆欧表测量三相母线对地和相间绝缘电阻,此时双电源切换开关在主电源位置(图1中N位置),且已拔掉控制器的二次线插头。当试验人员向AB相母线施加1000V直流电压的瞬间,控制系统电源1检测回路中的PS-8896电桥(额定电压24VAC)烧损。分析其原因:控制系统回路中通过380 / 24VAC的变压器为该电桥提供一次侧电源,虽然已将控制器隔离,但并未有效隔离PS-8896电桥,当测量绝缘时变压器一次侧瞬间通过1000V的直流电,导致变压器二次侧电压远超过电桥额定电压,使其损坏。
以此为鉴,特别要注意的是在测量母线绝缘之前,必须使用机械操作手柄把双电源切换开关打在中间位置(图1中P位置),将控制系统与一次系统完全隔离,才可以确保控制系统的元器件不致受到损害。
7 结束语
对于没有使用柴油发电机作为第二路工作电源的系统,双电源切换开关宜使用自投不自复型,一方面避免母线电压波动造成开关的反复切换;另一方面可以减少开关的切换次数,延长开关的使用寿命,减少一些负载停运的次数;第三便于运行方式的调整。
根据整组试验反措要求,不允许用卡继电器触点、短接触点或类似的人为手段进行保护装置的整组试验。同样,在做双电源切换开关的切换试验时,应分别模拟与故障情况相符的两路电源故障,而不应采用控制器面板按键切换的人为方式。
