導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電流變送器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

引言

集成電流變送器亦稱電流環(huán)電路，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理的不同可劃分成以下兩種類型：一種是電壓／電流轉(zhuǎn)換器，亦稱電流環(huán)發(fā)生器，它能將輸入電壓轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)（典型產(chǎn)品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一種屬于電流／電壓轉(zhuǎn)換器，也叫電流環(huán)接收器（典型產(chǎn)品為RCV420）。上述產(chǎn)品可滿足不同用戶的需要。

XTR系列是美國BB（BURR－BROWN）公司生產(chǎn)的精密電流變送器，該公司現(xiàn)已并入TI公司。該系列產(chǎn)品包括XTR101，XTR105，XTR106，XTR110，XTR115和XTR116共6種型號(hào)。其特點(diǎn)是能完成電壓／電流（或電流／電流）轉(zhuǎn)換，適配各種傳感器構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)、工業(yè)過程控制系統(tǒng)、電子秤重儀等。

1 XTR系列產(chǎn)品的分類及性能特點(diǎn)

XTR系列精密電流變送器產(chǎn)品的分類及主要特點(diǎn)詳見表1。

表1 XTR系列產(chǎn)品的分類及主要特點(diǎn)

產(chǎn)品

型號(hào) 滿量程輸入范圍 激勵(lì)源輸出 輸出電流Io/mA 環(huán)路電源Us/V 封裝形式 主要特點(diǎn)

XTR101 10mV或50mV 兩路1mA電

流源 4～20 11.6～40 DIP－14SOL－16 能將各種傳感器產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)，適配應(yīng)變橋、熱電偶及鉑熱

電阻 XTR105 5mV～1V 兩路0.8mA電流源 4～20 7.3～36 DIP－14 帶2線制或3線制鉑電阻接口，能實(shí)現(xiàn)溫度/電流

轉(zhuǎn)換 XTR106 滿量程范圍由電阻Rs來設(shè)定 2.5V及5V兩路基準(zhǔn)電壓 4～20 7.5～36 DIP－14 帶2.5V或5V激勵(lì)源，適配應(yīng)變橋 XTR110 0～5V或0～10V 10V基準(zhǔn)電壓 4～20或0～20或5～25 13.4～40 DIP－16 可選擇輸入電壓范圍和輸出電流范圍 XTR115 40～200μA 2.5V基準(zhǔn)電壓 4～20 7.5～36 SO－8 帶2.5V激勵(lì)源和＋5V精密穩(wěn)壓器，可分別給應(yīng)變橋和前置放大器單獨(dú)供電，能簡化電源設(shè)計(jì) XTR116 40～200μA 4.096V基準(zhǔn)電壓 4～20 7.5～36 SO－8 帶4.096V激勵(lì)源和＋5V精密穩(wěn)壓器，可分別給應(yīng)變橋和前置放大器單獨(dú)供電，能簡化電源設(shè)計(jì) 2 XTR115型電流變送器的工作原理

2.1 性能特點(diǎn)

1）它屬于二線制電流變送器，內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓可作為傳感器的激勵(lì)源。XTR115可將傳感器產(chǎn)生的40～200μA弱電流信號(hào)放大100倍，獲得4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)輸出。當(dāng)環(huán)路電流接近32mA時(shí)能自動(dòng)限流。如果在腳3與腳5之間并聯(lián)一只電阻，就可以改變限流值。

2）芯片中增加了＋5V精密穩(wěn)壓器，其輸出電壓精度為±0.05％，電壓溫度系數(shù)僅為20×10－6／℃，可給外部電路（例如前置放大器）單獨(dú)供電，從而簡化了外部電源的設(shè)計(jì)。

篇2

Abstract： This paper mainly introduces the structure and principle of relay protection for small hydropower station which is realized by PLC， and its application in 35KV line protection is introduced through an example.

關(guān)鍵詞： PLC；小型水電站；保護(hù)

Key words： PLC；small hydropower station；protect

中圖分類號(hào)：TV742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）14-0064-02

0 引言

繼電器系統(tǒng)由硬連線邏輯構(gòu)成，接線復(fù)雜，體積大，可靠性低，工作壽命短，查找故障困難。對(duì)于生產(chǎn)工藝的變化的適應(yīng)性差，不便實(shí)現(xiàn)集中控制；而可編程控制器是近幾十年來發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，由于它編程靈活、功能齊全、應(yīng)用廣泛，比繼電器系統(tǒng)控制簡單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高、工作壽命高，而其本身具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)；PLC的安裝和現(xiàn)場(chǎng)接線簡單，可以應(yīng)用其內(nèi)部的軟繼電器實(shí)現(xiàn)軟接線邏輯，方便集中控制。除此之外，PLC還具有自診斷、故障報(bào)警、故障報(bào)警種類顯示及網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于操作和維護(hù)。而微機(jī)保護(hù)雖然具有維護(hù)調(diào)試方便、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員技術(shù)要求高、價(jià)格貴。因此，對(duì)于小型水電站采用PLC實(shí)現(xiàn)其保護(hù)具有很現(xiàn)實(shí)的意義。小型水電站出線電壓等級(jí)一般為35KV，過去采用的保護(hù)一般是常規(guī)繼電保護(hù)，目前也有采用微機(jī)保護(hù)的，但由于PLC在控制方面上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，我們可以用PLC來實(shí)現(xiàn)線路的繼電保護(hù)，下面以某小型水電站單側(cè)電源的35KV線路三段式電流保護(hù)為例，闡述如何用PLC實(shí)現(xiàn)其繼電保護(hù)。

1 控制要求

某單側(cè)電源的35KV線路的三段式電流保護(hù)，其整定值如下：①Ⅰ段采用電流速斷，電流二次整定值為30A；②Ⅱ段采用限時(shí)電流速斷，電流二次整定值為12A，時(shí)間整定值為0.5S；③Ⅲ段采用過流保護(hù)，電流二次整定值為6A，Ⅲ段時(shí)間整定值為1S。

2 硬件組成與實(shí)現(xiàn)原理

由PLC實(shí)現(xiàn)的三段式電流保護(hù)由電流變送器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、PLC等主要部件構(gòu)成。電流互感器二次側(cè)與電流變送器相連，電流變送器輸出端通過雙絞屏蔽電纜與A/D轉(zhuǎn)換器連接，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的電線，如果存在過多的電氣干擾，需將電纜屏蔽層與A/D轉(zhuǎn)換器FG端連接，并連接到A/D轉(zhuǎn)換器的接地端。A/D轉(zhuǎn)換器通過擴(kuò)展電纜與PLC相連。

2.1 電流變送器 電流變送器將電流互感器獲得的電流信號(hào)隔離轉(zhuǎn)變成能夠直接被A/D轉(zhuǎn)換器直接采集和接受的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電流信號(hào)，本例采用北京世特美測(cè)控技術(shù)有限公司TA2A_C420V_系列交流電流變送器，此型號(hào)交流電流變送器可以將交流電流信號(hào)隔離轉(zhuǎn)變成能夠直接被 PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電流信號(hào)的裝置，能為過程控制中需要進(jìn)行電量測(cè)控的場(chǎng)合提供傳統(tǒng)的解決方案，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)。本案例采用TA2A50C420V2交流電流變送器，其原邊電流AC50A、輸出4-20mA、A2型殼、DC12V輔助電源，線性度為0.1%，精度為0.5%，響應(yīng)時(shí)間為300mS。

2.2 A/D模塊 A/D模塊能夠?qū)⑤斎氲哪M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，本例中由于保護(hù)需要檢測(cè)三相電流，故采用具有4通道的FX2N-4AD模擬輸入模塊，該模塊為12位A/D轉(zhuǎn)換模塊。轉(zhuǎn)換速度快，一般15ms，高速時(shí)6ms。

FX2N-4AD的接線中，模擬輸入信號(hào)采用雙絞屏蔽電纜與FX2N-4AD連接，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其它可能產(chǎn)生電氣干擾的導(dǎo)線。如果輸入有電壓波動(dòng)，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè)0.1μF～0.47μF（25V）的電容。本例是電流輸入，應(yīng)將端子V+和I+連接。

2.3 PLC PLC基本單元與A/D模塊之間的數(shù)據(jù)通訊是由專用指令來執(zhí)行的，如FX2N-4AD就是通過FROM/TO指令來完成的。根據(jù)輸入與輸出點(diǎn)的要求，并根據(jù)以后發(fā)展的需要，本例選用FX2N-32MR可編程控制器。

2.4 出口繼電器 由于PLC出口繼電器接點(diǎn)容量只有2A，不能直接接通斷路器跳閘回路。本例采用DZ637小型大容量繼電器，該繼電器采用多斷口串聯(lián)分?jǐn)嗉夹g(shù)、觸點(diǎn)內(nèi)部橋接技術(shù)等多項(xiàng)適合小型繼電器實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)大容量的關(guān)鍵技術(shù)，繼電器線圈電壓等級(jí)有DC12V、24V、48V、110V、220V，這里選用24V。其觸點(diǎn)容量為2QH串聯(lián)使用時(shí)可接通、斷開DC220V感性τ=40ms 600W；觸點(diǎn)實(shí)際最大斷弧能力在1200W以上，完全可承擔(dān)斷路器輔助觸點(diǎn)的跳閘后備觸點(diǎn)的重?fù)?dān)，替換市場(chǎng)常見的小型中間繼電器，成為真正稱職的保護(hù)出口、遙控繼電器。

2.5 PLC的I/O分配 在PLC的輸入端只需要接控制開關(guān)ASW33L40一個(gè)，其①②端子接X0，③④端子接X1，斷路器的輔助接點(diǎn)DL接X3。I/O分配如下：手動(dòng)合閘（S1）接X0，手動(dòng)跳閘（S2）接X1，QF的輔助觸點(diǎn)（S3）接X3；合閘用出口繼電器（1DZ-637）接Y1，跳閘用出口繼電器（2DZ-637）接Y2，Ⅰ段信號(hào)（EL1）接Y3，Ⅱ段信號(hào)（EL2）接Y4，Ⅲ段信號(hào)（EL3）接Y5，合閘位置信號(hào)（ELH）接Y6，跳閘位置（ELT）接Y7。

3 程序設(shè)計(jì)

基于PLC的小型水電站35KV線路保護(hù)的程序由FX2N-4AD的判別等基本程序、保護(hù)程序、信號(hào)程序等組成，程序略。

4 電流整定值（整定數(shù)字量）的確定

整定電流與數(shù)字量之間的比例關(guān)系可以根據(jù)電流變送器以及A/D轉(zhuǎn)換器的特性確定。由于接入A/D轉(zhuǎn)換器的是電流，根據(jù)FX2N-4AD模擬量輸入模塊的電流輸入特性，輸入4mA時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為0，輸入20mA時(shí)，數(shù)字量為1000。同時(shí)本例中電流變送器采用的是輸入50A輸出4-20mA的，電流值X與數(shù)字量D之間的關(guān)系為D=20X。因此本例Ⅰ段電流速斷電流二次整定值為30A，則Ⅰ段電流整定值（整定數(shù)字量）為K600；Ⅱ段限時(shí)電流速斷的電流二次整定值為12A，則Ⅱ段電流整定值（整定數(shù)字量）為K240，時(shí)間0.5S，由PLC的軟時(shí)間繼電器T0整定為K5；Ⅲ段過流保護(hù)電流二次整定值為6A，則Ⅲ段電流整定值（整定數(shù)字量）為K120，時(shí)間整定值為1S，由PLC的軟時(shí)間繼電器T1整定為K10。

5 結(jié)束語

該裝置已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)成功，符合小型水電站繼電保護(hù)的選擇性、快速性、靈敏性、可靠性的要求，用于小型水電站的發(fā)電機(jī)、變壓器、35KV及以下線路等電氣設(shè)備的保護(hù)是完全可行的。如果被監(jiān)測(cè)量是電壓的話，只要通過電壓互感器獲取電壓，經(jīng)過電壓變送器將電壓轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)加給A/D轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)。綜合利用監(jiān)測(cè)電流和電壓，通過PLC內(nèi)部程序，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的功能。因此，基于PLC的繼電保護(hù)在中小型電站均具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝云敏.水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備及自動(dòng)化運(yùn)行與維修.中國水利水電出版社，2004.

[2]北京世特美測(cè)控技術(shù)有限公司TA2A_C420V_系列交流電流變送器說明書.

[3]張愛民等.軟PLC的設(shè)計(jì)思想在繼電保護(hù)裝置中的應(yīng)用.高壓電器，2007（06）.

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關(guān)鍵詞：通信電源　故障　處理

1、引言

電源是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，因其采用模塊化設(shè)計(jì)，在發(fā)生局部的或單元的故障時(shí)一般不會(huì)擴(kuò)散。電源系統(tǒng)故障分為一般性故障和緊急故障。一般性故障指不會(huì)影響通信安全的故障，包括交流防雷器雷擊損壞、系統(tǒng)內(nèi)部通信中斷、單個(gè)模塊無輸出、監(jiān)控單元損壞等；緊急故障指影響通信安全的故障，包括交流輸入與控制損壞而導(dǎo)致交流停電、直流采樣和控制電路損壞而導(dǎo)致直流負(fù)載掉電等。如果不能及時(shí)有效地對(duì)故障進(jìn)行處理，將導(dǎo)致通信系統(tǒng)的癱瘓，帶來嚴(yán)重的損失，因此，必須對(duì)通信電源常見的故障與處理給予充分重視。

2、交流配電單元的故障處理

2.1　防雷器單元

防雷器是由四個(gè)片狀防雷單元組成，其中三個(gè)防雷單元具有狀態(tài)顯示功能，可以顯示防雷單元是否處于完好狀態(tài)。防雷單元窗口顏色為綠色時(shí)，表示防雷單元處于完好狀態(tài)；某個(gè)防雷單元窗口顏色為紅色時(shí)，則表示該防雷單元已損壞，應(yīng)盡快更換防雷模塊。

如果防雷器沒有損壞，而監(jiān)控單元報(bào)防雷器告警，就需要檢查防雷器的接觸是否良好，可以將防雷模塊拔下來重插，而后再檢查底座是不是良好。

2.2　交流輸入缺相

當(dāng)監(jiān)控單元或后臺(tái)報(bào)交流輸入缺相時(shí)，如果確定交流真的缺相則無需理會(huì)；如果交流實(shí)際沒有缺相，而是檢測(cè)問題，那么可能是交流變送器出現(xiàn)故障?？梢杂萌f用表測(cè)量變送器的端子是否有3V左右的直流電壓，如果某一個(gè)沒有，則說明交流變送器損壞，應(yīng)急解決辦法是將該端子的檢測(cè)線并到其他兩個(gè)端子的任意一個(gè)上；長久解決辦法則須更換交流變送器。

更換交流變送器的方法：首先必須斷開電源系統(tǒng)的交流電和關(guān)掉監(jiān)控單元的電源，否則可能對(duì)人身造成傷害或燒壞交流變送器。更換時(shí)如果連接線上沒有標(biāo)識(shí)，那么在拆交流變送器之前需要要做好相應(yīng)的標(biāo)識(shí)，否則在安裝時(shí)會(huì)造成不便。

注意事項(xiàng)：安裝好交流變送器后，需要檢查連線無誤后，方可送上交流電，然后打開監(jiān)控單元的電源。核實(shí)交流顯示是否與實(shí)際測(cè)量電壓相符。

2.3交流接觸器不吸合

對(duì)于采用交流接觸器自動(dòng)切換的電源系統(tǒng)，如果交流接觸器不吸合，那么可能是下面幾個(gè)情況引起的：①交流輸入的A相缺相；②交流接觸器線圈供電保險(xiǎn)絲燒壞（此故障出現(xiàn)在早期的電源柜）；③控制交流接觸的輔助交流接觸器損壞（早期電源上有輔助交流接觸器）；④交流接觸器控制板（CEPU板）出現(xiàn)故障；⑤交流接觸器線圈燒壞。

解決方法：用萬用表進(jìn)行檢查，斷開交流輸入用萬用表測(cè)量交流接觸器的線圈，如果開路，那么說明交流接觸器損壞，更換交流接觸器即可。

交流接觸器更換方法：首先必須將電源柜的交流電斷開，更換前將各個(gè)連接線用標(biāo)簽做好標(biāo)識(shí)；由于這兩個(gè)交流接觸器是機(jī)械互鎖的，所以要注意安裝好交流接觸器之間的輔助觸點(diǎn)和控制線；將交流接觸器兩端的交流導(dǎo)線連接牢靠，不能有松動(dòng)。

3、直流配電單元故障處理

3.1　監(jiān)控單元出現(xiàn)直流斷路器斷開告警

從兩個(gè)層面考慮：①屬于正常告警，直流斷路器確實(shí)已經(jīng)斷開，無需處理；②斷路器沒有斷開，但是監(jiān)控單元出現(xiàn)告警，出現(xiàn)這個(gè)故障是由于檢測(cè)線出現(xiàn)斷開所致。處理方法：檢查斷路器的檢測(cè)線，也可以用“替換法”來定位問題所在。

3.2　直流斷路器故障

蓄電池下電保護(hù)用的直流斷路器使用的是常閉觸點(diǎn)，在不控制的情況斷路器是閉合的。如果給了斷路器的斷開控制信號(hào)，但是斷路器不斷開，那么說明斷路器已經(jīng)出現(xiàn)了故障，更換即可。

3.3　直流輸出電流顯示不正確

直流電流顯示不正確分兩種情況：①顯示值與實(shí)測(cè)值比較偏大或偏小，原因是電流傳感器的斜率選擇不正確，在監(jiān)控中將調(diào)整斜率調(diào)整合適即可；②電流顯示出現(xiàn)異常情況，非常大或電流值顯示不穩(wěn)定。對(duì)于用分流器檢測(cè)電流的設(shè)備來說是檢測(cè)通道不通導(dǎo)致的：一種可能是分流器兩邊的檢測(cè)線接觸不良，可以關(guān)掉監(jiān)控單元的電源，取下檢測(cè)線用電烙鐵將其焊接好即可；另外一種可能就是檢測(cè)線接插件插針歪或接觸不好，可以用鑷子之類的工具將歪針校正或?qū)⒔硬寮搴眉纯伞?/p>

4、整流器故障處理

4.1　整流器無輸出

4.1.1整流器不工作，面板指示燈均不亮，監(jiān)控單元報(bào)整流器告警。

首先檢查交流電輸入是否已經(jīng)供到了整流器（檢查整流器的交流輸入開關(guān)是否合上），其次檢查整流器的輸入熔絲是否熔斷；另一種情況是模塊可能發(fā)生故障，此時(shí)需要更換故障模塊

4.1.2整流器輸入燈亮，輸出燈不亮，故障燈亮

首先用萬用表測(cè)量交流輸入電壓是否在正常范圍內(nèi)（160－280Vac），如果交流電壓不正常，那么整流器處于保護(hù)狀態(tài)；另一種情況是整流器出現(xiàn)了故障。

4.2過熱

整流器內(nèi)部主散熱器上溫度超過85℃時(shí)，模塊停止輸出，此時(shí)監(jiān)控單元有告警信息顯示。模塊過熱可能是因?yàn)轱L(fēng)扇受阻或嚴(yán)重老化、整流器內(nèi)部電路工作不良引起，對(duì)前一種原因應(yīng)更換風(fēng)扇，后一種原因需對(duì)該電源模塊進(jìn)行維修。

4.3　風(fēng)扇故障

風(fēng)扇故障的特征是風(fēng)扇在該轉(zhuǎn)的時(shí)候不轉(zhuǎn)。這時(shí)應(yīng)檢查風(fēng)扇是否被堵塞，如果是，清除堵塞物；否則，則是風(fēng)扇本身損壞或連接控制部分發(fā)生故障，需拆下模塊進(jìn)行維修。

4.4　過流保護(hù)

整流器具有過流保護(hù)功能。若輸出短路，則模塊回縮保護(hù)，輸出電壓低于20V時(shí)整流器關(guān)機(jī)，此時(shí)面板上的限流指示燈亮。故障排除后，模塊自動(dòng)恢復(fù)正常工作。

結(jié)語

總之，電源作為通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。因此，通信設(shè)備維護(hù)人員必須認(rèn)真做好通信電源的維護(hù)工作，不斷總結(jié)分析常見故障的原因和處理方法，做到有效預(yù)防、處理及時(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙倩.《電力通信網(wǎng)中通信電源故障的分析與維護(hù)》.通信電源技術(shù)，2009

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關(guān)鍵詞：醫(yī)用氣體 報(bào)警系統(tǒng) 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1項(xiàng)目背景

隨著我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，集中供應(yīng)與管理的醫(yī)用氣體系統(tǒng)越來越多地被大中型醫(yī)院引進(jìn)使用，該系統(tǒng)的安全、有效運(yùn)行直接關(guān)系到臨床醫(yī)療安全、醫(yī)療質(zhì)量，在醫(yī)院里具有非常重要的作用。

醫(yī)用供氣系統(tǒng)中極限參數(shù)和主要成分參數(shù)報(bào)警與監(jiān)控非常重要，它是各類醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分之一。國內(nèi)外均在研究并提出控制標(biāo)準(zhǔn)，ISO 7396-1：2002《監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)提出，系統(tǒng)通過運(yùn)行警報(bào)、緊急運(yùn)行警報(bào)、緊急診療警報(bào)和信息信號(hào)以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行警報(bào)用于就有關(guān)供給系統(tǒng)中一項(xiàng)或幾項(xiàng)供給不足的情況，通告技術(shù)專員以及時(shí)采取措施。緊急運(yùn)行警報(bào)用于指示管道的不正常壓力并要求技術(shù)專員立即處理。緊急診療警報(bào)用于指示管道的不正常壓力，并要求技術(shù)專員或診療專員立即處理。信息信號(hào)用于指示正常狀態(tài)。

目前，我國大部分醫(yī)院使用的醫(yī)用氣體報(bào)警和監(jiān)控裝置較落后，只有極限參數(shù)監(jiān)控，而無物性參數(shù)監(jiān)控。且極限參數(shù)只有氣體壓力上下限控制，沒有制備氣體設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控。它是從工業(yè)氣體控制演變而來，主要采用電接點(diǎn)控制系統(tǒng)上下限壓力狀況，由于氧氣等氣體是助燃物質(zhì)，是嚴(yán)禁使用電接點(diǎn)控制的（ 電火花容易產(chǎn)生火災(zāi)）。目前監(jiān)控形式采用現(xiàn)場(chǎng)工作人員監(jiān)控法，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警。為了改變此種情況，有必要現(xiàn)狀進(jìn)行改進(jìn)，在提高系統(tǒng)監(jiān)測(cè)性能的同時(shí)能夠進(jìn)一步改善醫(yī)用氣體系統(tǒng)的使用性能，為提高工程部的市場(chǎng)競(jìng)爭力奠定基礎(chǔ)。保證一個(gè)高質(zhì)量和穩(wěn)定的醫(yī)用氣體供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的信息化管理監(jiān)控。可以提高醫(yī)用氣體實(shí)時(shí)監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)的精確度；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控及記錄。

2 主要研究內(nèi)容

2.1技術(shù)原理

利用現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可為醫(yī)用氣體實(shí)時(shí)監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)管理平臺(tái)。平臺(tái)采用層次架構(gòu)、模塊化配置，具有很好的可擴(kuò)展性和可伸縮性。平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)集成化的功能調(diào)用，集成化的用戶圖形界面及集成化的模塊間信息流。在集中的前提下，又可以根據(jù)管理員的角色進(jìn)行權(quán)限劃分功能塊，其功能應(yīng)包括故障管理、狀態(tài)管理、安全管理等管理功能。

2.2 總體思路

將采集的各類信息與系統(tǒng)設(shè)定的各類極限參數(shù)和監(jiān)測(cè)主要物性參數(shù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，載波通訊網(wǎng)絡(luò)，向醫(yī)院值班人員或管理人員手機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警信息，以提醒醫(yī)院值班人員及時(shí)處理醫(yī)院醫(yī)療集中供氣系統(tǒng)存在的問題。

2.3 技術(shù)方案

針對(duì)現(xiàn)有醫(yī)用氣體報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀，我們可以將傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等應(yīng)用于系統(tǒng)。可應(yīng)用的傳感器技術(shù)主要是采用壓力變送器、欠壓檢測(cè)模塊、壓力露點(diǎn)變送器、各種氣體成分檢測(cè)變送器等主要檢測(cè)元件來檢測(cè)各種參數(shù)。

3 主要成果及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

針對(duì)現(xiàn)有醫(yī)用氣體報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀，可以將傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等應(yīng)用于系統(tǒng)?？蓱?yīng)用的傳感器技術(shù)主要是采用壓力變送器、欠壓檢測(cè)模塊、壓力露點(diǎn)變送器、各種氣體成分檢測(cè)變送器等主要檢測(cè)元件來檢測(cè)各種參數(shù)，其工作原理分述如下。

3.1 壓力變送器

壓力變送器將所測(cè)的兩種壓力通入高、低兩壓力室（一種是實(shí)測(cè)壓力；另一種是真空或大氣壓力），作用在敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。其后進(jìn)行傳感器線性化、重置測(cè)量范圍、工程單位換算、阻尼、開方、傳感器微調(diào)等運(yùn)算，其信號(hào)疊加在4～20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)上送出。

3.2欠壓檢測(cè)模塊

欠壓檢測(cè)模塊采用開環(huán)交流電流變送器，該變送器用來檢測(cè)氣體制備設(shè)備的工作電流。該變送器采用了標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485總線接口，用MODBUS通訊協(xié)議，測(cè)量監(jiān)控設(shè)備的工作電流，因停電或設(shè)備故障而發(fā)生氣體制備設(shè)備停止工作時(shí)，檢測(cè)模塊將檢查到異常信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，送給監(jiān)控主機(jī)。

3.3 壓力露點(diǎn)變送器

壓力露點(diǎn)變送器采用抗冷凝薄膜式傳感器結(jié)構(gòu)，該傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測(cè)濕傳感器及電阻型測(cè)溫傳感器。測(cè)濕傳感器測(cè)量被測(cè)氣體中的水分子，從而測(cè)出相對(duì)濕度；測(cè)溫傳感器測(cè)量傳感器表面溫度，儀器內(nèi)置的微處理從這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出露點(diǎn)。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定氣體含水量。其后進(jìn)行傳感器線性化、重置測(cè)量范圍、工程單位換算、零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)、增益回歸等處理，其信號(hào)疊加在4～20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)上送出。

3.4各種氣體成分檢測(cè)變送器

包括氧氣、二氧化碳等氣體成分檢測(cè)，以氧氣檢測(cè)變送器為例，其工作原理如下。氧氣檢測(cè)變送器采用迦伐尼電池式檢測(cè)結(jié)構(gòu)，在密閉的容器內(nèi)，一面裝有對(duì)氧氣透過性良好、厚10～30μm聚四氟乙烯透氣膜，在其容器內(nèi)側(cè)緊貼著貴金屬（ 鉑、黃金、銀等） 陰電極，在容器的另一面內(nèi)側(cè)或容器的空余部分形成陽極（ 用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬），容器中填充電解質(zhì)。當(dāng)氧氣通過電解質(zhì)時(shí)在陰陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，使陽極金屬離子化，釋放出電子，電流的大小與氧氣的多少成正比。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定輸入氧氣成分值。其后進(jìn)行傳感器線性化、重置測(cè)量范圍、工程單位換算、阻尼、溫度補(bǔ)償、傳感器微調(diào)等運(yùn)算，其信號(hào)疊加在4～20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)上送出。

經(jīng)過以上不同的傳感器檢測(cè)，并通過對(duì)醫(yī)院醫(yī)用集中供氣系統(tǒng)設(shè)定各類極限參數(shù)和監(jiān)測(cè)主要物性參數(shù)，進(jìn)行比對(duì)和處理，檢測(cè)出我們所需的各類參數(shù)，這些參數(shù)包括兩種：（1）各類極限參數(shù)：各種氣體的壓力上下限值、制備氣體設(shè)備工作狀態(tài)等；（2）主要物性參數(shù)：主要?dú)怏w含量指標(biāo)、正壓空氣含水量指標(biāo)等。

4 應(yīng)用、驗(yàn)證及前景

該課題以單位現(xiàn)有的研究為基礎(chǔ)，通過對(duì)醫(yī)用氣體報(bào)警系統(tǒng)改進(jìn)，提高醫(yī)用氣體報(bào)警系統(tǒng)靈敏度、精確度，降低事故發(fā)生率，滿足新形式下客戶的需求，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭力。

5 結(jié)語

5.1獲得的主要結(jié)論

（1）可以提高醫(yī)用氣體實(shí)時(shí)監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)的靈敏度、精確度；（2）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控及記錄；（3）方便操作人員、管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，保障醫(yī)用氣體系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

5.2 今后的研究方向

結(jié)合目前的工作，今后的研究方向是進(jìn)一步提高醫(yī)用系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)的靈敏度、精確度，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控及記錄的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞:可編程控制器 PLC系統(tǒng) 控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào):TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(b)-0024-01

在工業(yè)生產(chǎn)過程中,大量的開關(guān)量順序控制,它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作,并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制,及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上,這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,第二年,美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置,首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制,這就是第一代可編程序控制器,稱Programmable Controller(PC)。個(gè)人計(jì)算機(jī)(簡稱PC)發(fā)展起來后,為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn),可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。

PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位,在可預(yù)見的將來,是無法取代的。國控制類產(chǎn)品市場(chǎng)PLC的占有率已超過50%,而且保持著10%～15%的發(fā)展速度。

1 電機(jī)系統(tǒng)的組成和工作原理

PLC電機(jī)系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示,由上位計(jì)算機(jī)和1套PLC測(cè)控系統(tǒng)組成。PLC通過外部變送器、互感器與發(fā)電機(jī)組相連,發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓U、定子電流I為三相交流電,分別經(jīng)電壓互感器(PT)和電流互感器(CT)轉(zhuǎn)換成三相100V、5A的二次信號(hào),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流經(jīng)過分流器RS轉(zhuǎn)換成75mV信號(hào),再經(jīng)過三相功率(含有功、無功)變送器、三相電壓變送器、直流電流變送器轉(zhuǎn)換成與其成比例的0～10V電壓信號(hào)后輸入到PLC的模擬量模塊。模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換,然后根據(jù)互感器、變送器的變換比例計(jì)算出機(jī)端電壓U、轉(zhuǎn)子電流If、有功功率P和無功功率Q的等機(jī)組運(yùn)行量。

PLC每隔20ms采樣一次,每40ms將采樣的數(shù)據(jù)保存到故障數(shù)據(jù)區(qū)中。當(dāng)發(fā)生故障后,PLC記錄下故障發(fā)生以后的13s數(shù)據(jù),故障數(shù)據(jù)記錄過程結(jié)束。當(dāng)PLC接收到上位機(jī)發(fā)送來的傳送命令時(shí),PLC將記錄的故障數(shù)據(jù)通過串口通訊傳送給上位機(jī)。上位機(jī)將數(shù)據(jù)完整的接收下來,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理顯示出機(jī)組運(yùn)行量U、If、P、Q、Ug(電壓給定)在故障前7s、后13s的波形曲線,這樣就可以對(duì)發(fā)電機(jī)故障進(jìn)行分析了。

2 PLC電機(jī)系統(tǒng)故障診斷分析

故障診斷系統(tǒng)建立在基于PLC和上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)上。PLC在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成輸煤系統(tǒng)設(shè)備故障信號(hào)檢測(cè)、預(yù)處理,轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)并傳輸給上位計(jì)算機(jī)。上位計(jì)算機(jī)由于具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能,利用專家知識(shí)和專家?guī)?完成從故障特征到故障原因的識(shí)別工作。并通過人機(jī)界面,給出故障定位,報(bào)告和解釋故障診斷結(jié)果,并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。

電機(jī)的結(jié)構(gòu)同時(shí)包含電氣和機(jī)械兩部分,也可以說是電氣和機(jī)械的結(jié)合點(diǎn)。所以說,它的故障要一分為二的分析。對(duì)電機(jī)的振動(dòng)故障原因也要分成兩部分。一般來講,電機(jī)振動(dòng)是由于轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡、機(jī)械故障或電磁方面的原因引起的。

2.1 電機(jī)硬件故障

2.1.1 轉(zhuǎn)動(dòng)硬件故障

轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡主要是轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)輪(制動(dòng)輪)不平衡引起的。 處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。如果有大型傳動(dòng)輪、制動(dòng)輪、耦合器、聯(lián)軸器,應(yīng)與轉(zhuǎn)子分開單獨(dú)找好平衡。再有就是轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)械松動(dòng)造成的。如:鐵心支架松動(dòng),斜鍵、銷釘失效松動(dòng),轉(zhuǎn)子綁扎不緊都會(huì)造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡。

2.1.2 機(jī)械故障

機(jī)械故障主要分為以下幾點(diǎn):聯(lián)動(dòng)部分軸系不對(duì)中,中心線不重合,定心不正確。與電機(jī)相聯(lián)的齒輪、聯(lián)軸器有毛病。電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問題。電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)。

2.1.3 電氣硬件故障

電氣硬件故障主要是由于電磁方面發(fā)生的,其主要包括了:交流電機(jī)定子接線錯(cuò)誤、繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路,同步電機(jī)勵(lì)繞組匝間短路,同步電機(jī)勵(lì)磁線圈聯(lián)接錯(cuò)誤,籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條,轉(zhuǎn)子鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均,導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動(dòng)。

2.2 電機(jī)軟件故障

2.2.1 模擬量故障的診斷

給像犁煤車一樣的模擬量信號(hào)進(jìn)行電機(jī)電流診斷故障,首先將通過模擬量模塊接受的電流變送器模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式信號(hào),再比較整定值或者系統(tǒng)的極限值,如果數(shù)字信號(hào)小于極限值,可以判斷發(fā)出信號(hào)的設(shè)備運(yùn)行正常;如果數(shù)字信號(hào)接近甚至達(dá)到極限值,發(fā)出信號(hào)的設(shè)備則出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)各個(gè)設(shè)備相應(yīng)參數(shù)的變化可以得出該設(shè)備的極限值。

2.2.2 各種故障信息的串行通信

利用串行通訊,上位機(jī)可以及時(shí)溝通PLC的內(nèi)部寄存器,讀取各種故障信息。上位機(jī)通過PLC的RS232通信接口進(jìn)行Host Link方式串行通信。上位機(jī)在通訊時(shí)想PLC先發(fā)出一幀包括操作命令,寄存類型,起始地址和即將要讀取的積存位置等信息的命令幀。PLC在收到命令幀后作出相應(yīng)的反應(yīng),如果PLC沒有錯(cuò)誤則向上位機(jī)作出包含了其所需要查詢的寄存器值的響應(yīng)幀。上位計(jì)算機(jī)通過讀取數(shù)據(jù)寄存區(qū)的值來獲取當(dāng)前PLC的工作狀況,同時(shí)上位計(jì)算機(jī)對(duì)PLC的控制也可通過對(duì)該區(qū)的寫操作來完成。具體的通信實(shí)現(xiàn)可以參考相關(guān)資料,這里不作詳細(xì)論述。

3 結(jié)語

PLC控制器具有功能強(qiáng)大的可編程控制方法,它可以針對(duì)大數(shù)據(jù)量交換以及實(shí)時(shí)性要求較高的控制系統(tǒng),IT技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)了以太網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì),同時(shí)也為工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。在上述PLC控制器中,由于用數(shù)字信號(hào)替代模擬信號(hào),因而可實(shí)現(xiàn)一對(duì)電線上傳輸多個(gè)信號(hào)(包括多個(gè)運(yùn)行參數(shù)值、多個(gè)設(shè)備狀態(tài)、故障信息)同時(shí)又為多個(gè)設(shè)備提供電源,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以外不再需要A/D、D/A轉(zhuǎn)換部件,這樣大大減少了導(dǎo)線和連接附件,提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。

參考文獻(xiàn)

篇6

關(guān)鍵詞： 醫(yī)用電網(wǎng)；ADE7758；電參數(shù)計(jì)量

1 前言

眾所周知，醫(yī)療用電對(duì)供電網(wǎng)的可靠性和安全性要求極高，眾多的醫(yī)療設(shè)備不允許使用過程中發(fā)生斷電情況，萬一停電將會(huì)帶來極其嚴(yán)重的醫(yī)療事故。因此，隨著電氣化醫(yī)療設(shè)備數(shù)量種類的不斷增加，大功率精密儀器的引進(jìn)對(duì)醫(yī)療用電提出了越來越高的要求，對(duì)于醫(yī)用電網(wǎng)而言，筆者認(rèn)為急需解決的問題主要體現(xiàn)著兩個(gè)方面：一是醫(yī)療用電的人機(jī)安全，二是儀器良好性能的發(fā)揮。為了達(dá)到這兩點(diǎn)要求，需要開發(fā)醫(yī)用電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備。傳統(tǒng)的電表主要是檢測(cè)用電量，無法檢測(cè)有功、無功以及負(fù)荷的時(shí)間分布等重要用電參數(shù)，無法存儲(chǔ)用電情況的歷史數(shù)據(jù)，更無法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)切換。根據(jù)實(shí)際需要，本文針對(duì)醫(yī)療用電的應(yīng)用的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了多功能醫(yī)用電網(wǎng)監(jiān)控儀。

2 監(jiān)控儀硬件設(shè)計(jì)

采用電子計(jì)量原理的三相多功能監(jiān)控儀，具有高精度、多參數(shù)測(cè)量、諧波功率電能計(jì)量等優(yōu)勢(shì)?？傮w上來說，傳統(tǒng)的三相多功能表是穩(wěn)態(tài)電力負(fù)荷計(jì)量產(chǎn)品，由于其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，電力系統(tǒng)對(duì)電表不斷提出新的技術(shù)要求。現(xiàn)有的三相多功能表性能和品質(zhì)，都不能完全適應(yīng)醫(yī)療用電系統(tǒng)的需求。因此，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，將醫(yī)用電網(wǎng)監(jiān)控儀技術(shù)水準(zhǔn)推向新的高度，無疑是一個(gè)共同關(guān)注的課題。本文基于單片機(jī)和ADE7758設(shè)計(jì)一種多功能醫(yī)用電網(wǎng)監(jiān)控儀，下面詳細(xì)介紹系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)。

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本監(jiān)控儀的核心是ADE7758芯片，該芯片主要包括3部分功能：數(shù)據(jù)采集、電參數(shù)計(jì)量、通信。數(shù)據(jù)采集功能由6路24位A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，3路提供給電流值的轉(zhuǎn)換，3路提供給電壓值的轉(zhuǎn)換；電參數(shù)的計(jì)量主要由ADE7758芯片的DSP內(nèi)核實(shí)現(xiàn)，絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理工作都由該芯片完成，該DSP內(nèi)核把處理程序固化到芯片內(nèi)部，能夠自動(dòng)計(jì)算出多種電參量，保證精度和速度的要求；通信經(jīng)由SPI接口實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)和ADE7758通過該接口傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)ADE7758的內(nèi)部寄存器讀取和寫入。最前端的電壓變送器和電流變送器實(shí)現(xiàn)了電壓電流的隔離和轉(zhuǎn)換工作，電壓變送器完成電網(wǎng)電壓到可測(cè)電流的轉(zhuǎn)換，電流變送器完成電網(wǎng)電流到可測(cè)電流的轉(zhuǎn)換。

電網(wǎng)選用C8051F021為配電儀的MCU，此款單片機(jī)運(yùn)算速度最高可達(dá)25M，帶有JTAG接口方便調(diào)試，因?yàn)锳DE7758具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，選用DS1302做實(shí)時(shí)時(shí)鐘，該芯片具有2個(gè)定時(shí)器；選用AT24C512作為系統(tǒng)外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，該FLASH存儲(chǔ)器為64k字節(jié)，掉電數(shù)據(jù)可以保存10年以上；選用max232作為系統(tǒng)的232通信；用MAX7219來控制8位LED。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ADE7758是一款高精確度的電能計(jì)量芯片，可對(duì)有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值和電流有效值等參數(shù)進(jìn)行計(jì)量。該芯片帶有兩路脈沖輸出功能和一個(gè)SPI接口，用于輸出電量計(jì)算結(jié)果。ADE7758集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字積分器，基準(zhǔn)電路。適用于計(jì)量各種三項(xiàng)情況下的電參數(shù)，對(duì)應(yīng)三個(gè)相位的數(shù)字功率校準(zhǔn)寄存器、相位校準(zhǔn)寄存器和失調(diào)校準(zhǔn)寄存器，可以實(shí)現(xiàn)有效值偏移校準(zhǔn)、相位校準(zhǔn)、功率校準(zhǔn)。

2.2 ADE7758檢測(cè)原理

電量有效值/均方根（RMS）測(cè)量

對(duì)于時(shí)間采樣信號(hào)，有效值計(jì)算方法是將信號(hào)值平方取平均值，得到平方根當(dāng)電流和電壓產(chǎn)生相位差則會(huì)產(chǎn)生無功功率，假設(shè)相位差為θ，則無功功率的表達(dá)式為：

這樣ADE7758就實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的計(jì)量。

3 系統(tǒng)校準(zhǔn)及軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)首次使用必須對(duì)ADE7758進(jìn)行校正，目的是彌補(bǔ)內(nèi)部和器件參數(shù)不一致引起的誤差，由于ADE7758需要和互感器一起使用，互感器不可避免的存在相位誤差。與相位失配相關(guān)的誤差在低功率因數(shù)時(shí)特別明顯。ADE7758提供了相位誤差的數(shù)字校準(zhǔn)手段，通過信號(hào)處理的時(shí)間微弱延遲或提前，以此補(bǔ)償小相位誤差。這些相位校準(zhǔn)寄存器（APHCAL，BPHCAL和CPHCAL）為二進(jìn)制補(bǔ)碼，7位帶符號(hào)擴(kuò)展位的寄存器，能改變電壓通道信號(hào)通路的提前時(shí)間，范圍為153.6μs到-75.6μs（CLKIN=10MHz）。寫入PHCAL的負(fù)值表示時(shí)間提前，正值表示時(shí)間延遲。一個(gè)最低有效位（LSB）相當(dāng)于1.2μs的延遲或2.4μs的時(shí)間提前。

電壓波形采樣存儲(chǔ)在WFORM寄存器中。模數(shù)轉(zhuǎn)換器首先將電壓值通過一個(gè)截止頻率為260Hz的單極低通過濾器（LPF1），該濾波器使信號(hào)輕微衰減。電壓波形樣本為16位，二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)據(jù)范圍為0×2748（=10056d）和0xD8B8（10，056d）之間。

WFORM寄存器中的數(shù)據(jù)為24位，由16位符號(hào)擴(kuò)展而來。

電流輸入的信號(hào)處理通路和電壓類似，在波形采樣模式下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出有符號(hào)的二進(jìn)制補(bǔ)碼，最大值為26KSPS（千樣本/秒）。在0.5伏的額定滿刻度模擬輸入信號(hào)時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生其最大輸出碼值。

ADE7758提供線電壓的周期或頻率測(cè)定功能。相位的周期測(cè)定由NMODE寄存器上的0位和1位決定。周期寄存器為無符號(hào)12位FREQ寄存器，其讀數(shù)四個(gè)周期更新一次。LCYMODE的第7位將選擇周期寄存器顯示頻率還是顯示周期。將該位置1可以使寄存器顯示周期。寄存器缺省設(shè)置為顯示頻率。

在功率計(jì)量時(shí)，ADE7758產(chǎn)生的脈沖頻率和所測(cè)功率成正比，單片機(jī)通過計(jì)數(shù)器來測(cè)量脈沖的頻率和個(gè)數(shù)，進(jìn)而換算出用電器的功率和消耗的電能。假如三相交流電信號(hào)出現(xiàn)缺相、欠壓、過壓、過流等異常情況，ADE7758可以產(chǎn)生外部中斷來報(bào)警。

本電網(wǎng)監(jiān)控儀應(yīng)用程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括四部分：數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、顯示、通訊。主程序完成上電后對(duì)系統(tǒng)的初始化，系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控和異常情況處理。下面給出單片機(jī)與ADE7758的數(shù)據(jù)交換程序。

4 結(jié)束語

本監(jiān)控儀器能夠?qū)崟r(shí)采集供電電網(wǎng)的多項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)用電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量，本儀器所攜帶的存儲(chǔ)器能夠記錄下最近3天的電網(wǎng)參數(shù)，為事后故障查詢提供準(zhǔn)確的依據(jù)。在突然停電或者供電網(wǎng)參數(shù)不能滿足要求的時(shí)刻能夠?qū)崿F(xiàn)電路切換，為醫(yī)院的安全用電提供了有效的保障，極大地增加了醫(yī)療用電的可靠性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘琢金譯，C8051F020/1/2/3混合信號(hào)ISP FLASH微控制器數(shù)據(jù)手冊(cè)[R].2005，2.

[2]ADE7758 Product Date Sheet[R].Analog Devices，Inc.2004

篇7

關(guān)鍵詞：在線點(diǎn)檢；處理程序；應(yīng)用結(jié)果

中圖分類號(hào)：TD21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-9166（2011）023(C)-0213-02

一、系統(tǒng)概況

顧橋選煤廠設(shè)備點(diǎn)檢系統(tǒng)以現(xiàn)代無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用通信技術(shù)中的信令技術(shù)及無線發(fā)射接收技術(shù)，在選煤廠調(diào)度室設(shè)置中心控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在點(diǎn)檢設(shè)備的附近位置布置采集分站。采集分站和中心控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間通過電纜相連接，分站掛接溫度、振動(dòng)等模擬量和開關(guān)量傳感器，具有多通道、多制式的信號(hào)采集功能和通訊功能。采集分站能及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的各種環(huán)境參數(shù)、生產(chǎn)狀態(tài)傳送給監(jiān)控中心，進(jìn)行在線檢測(cè)，并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。點(diǎn)檢工人攜帶手持點(diǎn)檢儀，點(diǎn)檢儀與采集分站之間進(jìn)行無線通信，將人工檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過手持機(jī)的錄入，再將參數(shù)上傳至監(jiān)控中心。點(diǎn)檢儀只有通過與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的標(biāo)示卡對(duì)碼，才能檢查每臺(tái)設(shè)備的具體數(shù)值，可有效避免漏檢和謊檢。

二、點(diǎn)檢的對(duì)象

（一）原理

設(shè)備一旦發(fā)生故障，其傳動(dòng)部位會(huì)以與正常情況不同形式的溫度、振動(dòng)

電流信號(hào)表現(xiàn)出來。

（二）對(duì)象

其主要監(jiān)測(cè)對(duì)象為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流，電機(jī)、減速器、運(yùn)輸皮帶機(jī)滾筒軸承等主要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)部位溫度、以及設(shè)備外殼的溫度、振動(dòng)。

（三）項(xiàng)目

1、采集分站及時(shí)將由CHY-1000A電流變送器測(cè)得的對(duì)應(yīng)設(shè)備的實(shí)時(shí)電流值傳送給監(jiān)控中心，進(jìn)行在線檢測(cè)，并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。

2、采集分站及時(shí)將由JF-W-D02溫度傳感器測(cè)得的對(duì)應(yīng)設(shè)備不同位置的溫度值及環(huán)境溫度傳送給監(jiān)控中心，進(jìn)行在線檢測(cè)，并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。

2、采集分站及時(shí)將由JF-9200B振動(dòng)傳感器測(cè)得的對(duì)應(yīng)設(shè)備不同位置的振動(dòng)值傳送給監(jiān)控中心，進(jìn)行在線檢測(cè)，并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。

三、點(diǎn)檢系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主要由監(jiān)控主機(jī)和軟件、KJ201-J通信適配器、通信電纜或光纜、KDW660/18B礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源箱、KJ201－F礦用數(shù)據(jù)采集分站、JF-188手持式點(diǎn)檢儀、JF-W-D02溫度傳感器、JF-9200B振動(dòng)傳感器及CHY-1000A電流變送器等單元構(gòu)成。

（一）在線點(diǎn)檢

在線系統(tǒng)由多臺(tái)分站采集各設(shè)備上溫度、振動(dòng)、電流信號(hào)，分站之間通過LONWORKS/485通信方式，距離離監(jiān)控室較遠(yuǎn)的分站采用光纖以太網(wǎng)通訊方式。

1、中心站組成

（1）研華工控機(jī)：PD3.0GHz/2Gb/160Gb/22’LCD；（2）激光打印機(jī)：HP LaserJet 5200 A3；（3）通訊適配器；KJ201-J（4）操作系統(tǒng)：Windows XP；（5）數(shù)據(jù)庫軟件：SQL SERVER 2000；（6）監(jiān)控軟件：KJ201。

2、KDW660/18B礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源箱

為原煤系統(tǒng)及產(chǎn)品倉等防爆場(chǎng)所的KJ201-F數(shù)據(jù)采集分站及其傳感器提供本安電源，具有兩路本地?cái)嚯姽δ芗皞溆秒姵毓╇姽δ堋＝涣魍ｋ姾螅髠潆姵乜蛇B續(xù)工作4小時(shí)以上，維持單個(gè)基站可達(dá)10小時(shí)以上。

3、KJ201－F礦用數(shù)據(jù)采集分站

數(shù)據(jù)采集分站是一個(gè)以神經(jīng)元芯片及51單片機(jī)為核心的自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備。可掛接各種傳感器、執(zhí)行器，對(duì)各種環(huán)境參數(shù)（如：溫度、振動(dòng)、設(shè)備開停狀態(tài)等）進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。具有多通道、多制式的信號(hào)采集和通信功能，能及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的各種環(huán)境參數(shù)、點(diǎn)檢儀數(shù)據(jù)、人員到檢等信息實(shí)時(shí)傳送給中心站，并執(zhí)行中心站發(fā)出的各種命令。同時(shí)，分站還能就地監(jiān)測(cè)和顯示被測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況及檢測(cè)參數(shù)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

4、KJ201-J通信適配器

該設(shè)備安裝于控制中心，實(shí)現(xiàn)LonWorks和RS232之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換。具備電源、工作狀態(tài)指示功能，接收數(shù)據(jù)采集分站發(fā)來的通信信號(hào)，并將該信號(hào)解調(diào)成RS-232C信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，將控制中心計(jì)算機(jī)輸出的RS-232C信號(hào)經(jīng)調(diào)制發(fā)送給數(shù)據(jù)采集分站。實(shí)現(xiàn)非本安通信信號(hào)與本安通信信號(hào)之間的電氣隔離。

（二）離線點(diǎn)檢

離線點(diǎn)檢及手持式點(diǎn)檢，離線點(diǎn)檢的主要工具是JF-188手持式點(diǎn)檢儀。點(diǎn)檢人員可通過它和現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)示卡對(duì)碼來現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備的溫度和振動(dòng)參數(shù)，每臺(tái)設(shè)備只對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼，與設(shè)備對(duì)碼后用手持點(diǎn)檢儀將采集的設(shè)備數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。上位機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一歸納和整理，為管理人員提供相關(guān)指導(dǎo)。點(diǎn)檢流程如下：

四、安裝及參數(shù)設(shè)置

（一）安裝

點(diǎn)檢系統(tǒng)主要有三種檢測(cè)工具，分別是JF-W-D02溫度傳感器、JF-9200B振動(dòng)傳感器及CHY-1000A電流變送器。溫度和振動(dòng)傳感器都是用膠粘在設(shè)備的外殼上，粘之前去除設(shè)備外殼上的灰塵和銹蝕等。溫度和振動(dòng)傳感器主要是檢測(cè)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、泵體、驅(qū)動(dòng)滾筒左右軸承座等部位的溫度和振動(dòng)情況。電流變送器安裝在電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)，套在三相動(dòng)力線的任意一相上，檢測(cè)該相電流大小。通信電纜和電源電纜的放置，我們要求要規(guī)范放置，兩電纜不能穿在同一鍍鋅管內(nèi)，以免發(fā)生信號(hào)干擾。

（二）參數(shù)設(shè)置

在參數(shù)設(shè)定之前，對(duì)我廠在線點(diǎn)檢的57臺(tái)設(shè)備進(jìn)行了一次運(yùn)行電流的統(tǒng)計(jì)，摸清設(shè)備滿載運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值做為基礎(chǔ)參數(shù)。對(duì)于設(shè)備的各報(bào)警參數(shù)初始設(shè)定為：電機(jī)電流報(bào)警為設(shè)備正常帶量運(yùn)行電流的1.2倍、1.3倍，1.2倍為高報(bào)，1.3倍為高高報(bào)。電機(jī)溫度報(bào)警設(shè)定為溫升30℃、40℃。軸承及減速機(jī)溫升報(bào)警設(shè)置為50℃、60℃。對(duì)部分弗蘭德減速機(jī)，因?yàn)楦ヌm德減速機(jī)正常工作時(shí)溫升偏高，所以溫升設(shè)定適當(dāng)提高至60℃。設(shè)備的振動(dòng)加速度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般基礎(chǔ)值設(shè)定為7.1mm/s，超出7.1mm/s為高報(bào)，超出11.2mm/s為高高報(bào)警。

五、點(diǎn)檢出現(xiàn)問題的處理程序

隨著點(diǎn)檢系統(tǒng)的安裝調(diào)試，我廠制定相關(guān)的規(guī)章制度，并設(shè)有點(diǎn)檢員對(duì)點(diǎn)檢系統(tǒng)所反映出的問題進(jìn)行跟蹤落實(shí)處理，并反饋問題處理結(jié)果，并做點(diǎn)檢日?qǐng)?bào)表，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的各種報(bào)警進(jìn)行分析、確認(rèn)。點(diǎn)檢日?qǐng)?bào)供廠領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)電管理人員查閱，對(duì)確實(shí)存在的設(shè)備故障采用閉環(huán)式的方法落實(shí)解決，直到恢復(fù)正常。

六、點(diǎn)檢運(yùn)行效果

點(diǎn)檢的報(bào)警分為電流報(bào)警、溫度報(bào)警、振動(dòng)報(bào)警，一般電流和溫度報(bào)警較少，振動(dòng)報(bào)警相對(duì)來說稍多一些。點(diǎn)檢報(bào)警出現(xiàn)有設(shè)備故障報(bào)警和誤報(bào)警，誤報(bào)警主要包括因分站內(nèi)主板損壞及傳感器元件的損壞等原因造成的報(bào)警。總結(jié)前期出現(xiàn)的典型的幾個(gè)報(bào)警：例如4月23日白班出現(xiàn)的359#、361#電動(dòng)機(jī)電流高報(bào)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)用鉗形表測(cè)后，此電流報(bào)警為誤報(bào)警，判斷是電流檢測(cè)器壞。還有部分設(shè)備會(huì)出現(xiàn)電流報(bào)警，只是瞬間報(bào)警，如設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的大電流報(bào)警，過了啟動(dòng)時(shí)間電流下降，報(bào)警便消除。有些設(shè)備的溫度報(bào)警也存在誤報(bào)，如電動(dòng)機(jī)外殼上積煤較多，在天氣較熱的時(shí)候影響電機(jī)散熱，便會(huì)發(fā)出報(bào)警，通知崗位司機(jī)清理積煤便可恢復(fù)等；5月7日白班，374#電動(dòng)機(jī)振動(dòng)報(bào)警，報(bào)警值為8.5mm/s，崗位司機(jī)檢查說確實(shí)有振動(dòng)，通知電工用手持點(diǎn)檢儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢查結(jié)果為9mm/s左右。經(jīng)電工前去檢查，初步判斷是電動(dòng)機(jī)對(duì)輪不正，機(jī)電工去找正，但是找正后振動(dòng)情況仍然沒有消除，在線點(diǎn)檢在持續(xù)振動(dòng)報(bào)警，經(jīng)過專業(yè)人員長時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)底座的基礎(chǔ)松動(dòng)，經(jīng)機(jī)修基礎(chǔ)加固后點(diǎn)檢報(bào)警消失；5月8日夜班，335泵電機(jī)出現(xiàn)報(bào)警，經(jīng)崗位司機(jī)及機(jī)電工檢查電機(jī)正常，并未有明顯振動(dòng)，因振動(dòng)傳感器固定在電機(jī)外殼上，而傳感器的接頭是螺絲旋上的，所以根據(jù)判斷，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)是接頭松動(dòng)，旋緊即可；6月5日，在線點(diǎn)檢系統(tǒng)出錯(cuò)，破碎站分站發(fā)生數(shù)據(jù)紊亂，所有數(shù)據(jù)顯示零，剛開始我們判斷是分站里的橋接板或采集分站主板出現(xiàn)了問題，后來我們把在線點(diǎn)檢系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，聯(lián)系廠家后，廠家說系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，通訊堵塞，重新啟動(dòng)系統(tǒng)便可正常運(yùn)行；6月9日，點(diǎn)檢系統(tǒng)幾臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)電流信號(hào)數(shù)據(jù)丟失情況，電流數(shù)據(jù)位零，于是我們開始檢查這幾臺(tái)設(shè)備的電流檢測(cè)器，檢查后電流檢測(cè)器正常，重啟點(diǎn)檢系統(tǒng)后電流數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

對(duì)于類似以上的報(bào)警情況，應(yīng)根據(jù)檢查的結(jié)果進(jìn)行具體分析，首先判斷是不是誤報(bào)警，如果是誤報(bào)警的話，應(yīng)檢查點(diǎn)檢的軟硬件方面是否存在問題。而對(duì)報(bào)警出現(xiàn)后，如果電機(jī)或減速機(jī)振動(dòng)和溫度報(bào)警，通知崗位司機(jī)和機(jī)電工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，便可做較準(zhǔn)確的判斷。電流報(bào)警則需要電工用鉗形表實(shí)測(cè)電流并根據(jù)結(jié)果判斷真實(shí)性，從而準(zhǔn)確判斷該設(shè)備是不是真正的存在問題。對(duì)于短時(shí)間報(bào)警并很快恢復(fù)的可以忽略，重點(diǎn)必須引起重視的是持續(xù)性的報(bào)警，對(duì)于持續(xù)性的報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)，派專人認(rèn)真檢查，找出并解決報(bào)警的問題所在，并給予解決到故障報(bào)警消除為止。

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，通過點(diǎn)檢的在線監(jiān)測(cè)所反映的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行異常，可以及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修而有效地減少可以避免的機(jī)電事故。通過因點(diǎn)檢報(bào)警而避免的設(shè)備的事故的發(fā)生，可以看出點(diǎn)檢系統(tǒng)還是很有可行性的，我廠已經(jīng)正常的投入使用。

結(jié)論：點(diǎn)檢系統(tǒng)具有靈活的復(fù)合數(shù)據(jù)分析查詢功能，并輔以圖形方式直觀顯示設(shè)備狀態(tài)，在設(shè)備樹中會(huì)顯示當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)設(shè)備的狀況，同時(shí)也可列出具體的數(shù)據(jù)，使各級(jí)設(shè)備管理人員看的一目了然。點(diǎn)檢系統(tǒng)能夠?qū)⑷粘｜c(diǎn)檢、巡檢的所有數(shù)據(jù)集中在一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)信息共享，由于點(diǎn)檢內(nèi)容的清晰，使檢修人員的現(xiàn)場(chǎng)處理問題的分工更加合理。隨著點(diǎn)檢系統(tǒng)的完善，避免了因人為原因?qū)е略O(shè)備巡檢的疏忽、遺漏，取得了工作的主動(dòng)性。通過因點(diǎn)檢報(bào)警而避免的設(shè)備的事故的發(fā)生，可以看出點(diǎn)檢系統(tǒng)還是具有一定的先進(jìn)性的，可以為選煤廠日常機(jī)電管理提供幫助，有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

篇8

關(guān)鍵字：城市軌道交通、牽引供電、直流框架保護(hù)

中圖分類號(hào)：C913文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0 引言

在城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)中，為了防止直流牽引供電設(shè)備內(nèi)部絕緣降低時(shí)造成設(shè)備危害而設(shè)置了直流系統(tǒng)框架泄漏保護(hù)，該保護(hù)包含反映直流泄漏電流的過電流保護(hù)和反映接觸電壓的過電壓保護(hù)[ 龐開陽.高勁.直流牽引供電系統(tǒng)框架保護(hù)的運(yùn)行分析及探討[J].地鐵科技，2002(2).]。本文從實(shí)用角度出發(fā)，詳細(xì)分析了直流牽引供電系統(tǒng)框架保護(hù)動(dòng)作的原因及探討了相關(guān)預(yù)防措施及處理方法。

1框架保護(hù)動(dòng)作的原因及大致分類

（1）接觸網(wǎng)斷線或短路、接觸網(wǎng)有閃絡(luò)或局部持續(xù)放電、以及取流大、負(fù)回流系統(tǒng)電阻過高等原因?qū)е碌能夒娢划惓Ｆ?，而軌電位限制裝置又不能正常動(dòng)作，此時(shí)電壓型框架保護(hù)可能動(dòng)作；

（2）鼠害或其他動(dòng)物引起框架和正極短路，其他原因（如柜頂落物、柜內(nèi)金屬導(dǎo)體松脫、主回路與框架間絕緣下降等）導(dǎo)致的框架與DC1500V正極、負(fù)極、整流器柜內(nèi)AC1080V相線間短路，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作；

（3）檢修人員在進(jìn)行與牽引整流系統(tǒng)相關(guān)的檢修作業(yè)時(shí)，誤將負(fù)極與框架短路，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作；

（4）檢修人員在進(jìn)行與牽引整流系統(tǒng)相關(guān)的檢修作業(yè)時(shí)，誤將開關(guān)柜內(nèi)二次回路的AC220V回路、DC110V回路與框架短路，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作；

（5）電流型框架保護(hù)的采樣回路接線（如分流器二次線）松脫，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作；

（6）框架保護(hù)的采樣回路元器件或保護(hù)模塊（如電流變送器、分壓器、電壓變送器、S7-300保護(hù)模塊）故障，導(dǎo)致電流型或電壓型框架保護(hù)誤動(dòng)作；

（7）DC1500V開關(guān)在切斷大電流（如近端短路）時(shí)電弧因某種原因溢出滅弧罩，觸碰上框架（相當(dāng)于框架和正極短路），此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作；

（8）其他可能的原因?qū)е碌目蚣鼙Ｗo(hù)動(dòng)作。

2 框架保護(hù)動(dòng)作的原因詳析及其預(yù)防

2.1原因1

接觸網(wǎng)斷線或短路、接觸網(wǎng)有閃絡(luò)或局部持續(xù)放電、以及取流大、負(fù)回流系統(tǒng)電阻過高等外部原因?qū)е碌能夒娢划惓Ｆ撸夒娢幌拗蒲b置又不能正常動(dòng)作，此時(shí)電壓型框架保護(hù)可能動(dòng)作。

原因詳析：

外部原因?qū)е碌能夒娢划惓Ｆ撸藶橐蛩厥菬o法實(shí)現(xiàn)的，軌電位偏高但軌電位限制裝置又不能正確動(dòng)作，將導(dǎo)致電壓型框架保護(hù)動(dòng)作或報(bào)警。因此，確保軌電位限制裝置的可靠保護(hù)及其刀閘可靠動(dòng)作是非常重要的。

預(yù)防措施：

（1）定期對(duì)軌電位限制裝置進(jìn)行維護(hù)，確保軌電位限制裝置刀閘不卡滯、不拒動(dòng)。軌電位限制裝置的固有機(jī)械動(dòng)作時(shí)間在正常范圍（170ms左右）內(nèi)；

（2）確保軌電位限制裝置的“U>90V”的延時(shí)動(dòng)作功能的動(dòng)作電壓不高于90V（其延時(shí)加接觸器的固有機(jī)械動(dòng)作時(shí)間應(yīng)不高于電壓型框架保護(hù)第一級(jí)跳閘電壓的延時(shí)，以防軌電位超過電壓型框架保護(hù)第一級(jí)跳閘電壓但尚未達(dá)到軌電位限制裝置的U>>150V定值時(shí)，電壓型框架保護(hù)先動(dòng)作），因此，需定期對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)功能校驗(yàn)；

（3）確保軌電位限制裝置的U>>>600V功能正常，在軌電位達(dá)到動(dòng)作定值時(shí)，晶閘管應(yīng)能正常導(dǎo)通，需定期對(duì)晶閘管回路相關(guān)元件進(jìn)行測(cè)量和維護(hù)；

2.2原因2

鼠害或其他動(dòng)物引起框架和正極短路，其他原因（如柜頂落物、柜內(nèi)金屬導(dǎo)體松脫、主回路與框架間絕緣下降等）導(dǎo)致的框架與DC1500V正極、負(fù)極、整流器柜內(nèi)AC1080V相線間短路，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作。

原因詳析：

由于電流型框架保護(hù)是無延時(shí)的，且其動(dòng)作值僅有35A，因此當(dāng)DC1500V正極、負(fù)極（正常運(yùn)行時(shí)，軌電位并不為零。當(dāng)負(fù)極與框架短路時(shí)，則其電流等同于鋼軌電位限制裝置在合位時(shí)的電流，此時(shí)電流可達(dá)上千安以上）、整流器柜內(nèi)AC1080V相線對(duì)框架短路時(shí)，電流型框架保護(hù)會(huì)先動(dòng)作。

預(yù)防措施：

（1）做好變電所房間的封堵工作，防止老鼠、蛇等小動(dòng)物進(jìn)入變電所。定期放置和更換鼠藥，做好變電所的防鼠工作；

（2）檢查牽引整流系統(tǒng)各開關(guān)柜頂部，確認(rèn)柜頂清潔無雜物，特別是不許有細(xì)長的金屬類雜物，以防其從柜頂網(wǎng)柵落入柜內(nèi)導(dǎo)致短路；

（3）一次設(shè)備維護(hù)作業(yè)時(shí)，確保各柜門、柜體各部分安裝牢固可靠，門軸、門鎖、鎖桿（特別是老線整流器柜柜門的鎖桿）等聯(lián)接牢固可靠無松脫；

（4）一次設(shè)備維護(hù)作業(yè)時(shí)，要特別注意做好對(duì)各直流開關(guān)柜、整流器柜、負(fù)極柜等柜柜內(nèi)設(shè)備各金屬構(gòu)件的緊固工作，以防止設(shè)備金屬構(gòu)件接觸不良燒斷或松脫導(dǎo)致的與框架短路；

（5）在對(duì)牽引整流系統(tǒng)設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)作業(yè)時(shí)，要確保各柜內(nèi)帶電部分與框架之間絕緣良好。

2.3原因3：

在進(jìn)行與牽引整流系統(tǒng)相關(guān)的檢修作業(yè)時(shí)，誤將負(fù)極與框架短路，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作。

原因詳析：

各直流開關(guān)柜和負(fù)極柜內(nèi)負(fù)極母排和框架母排相距極近，且各柜內(nèi)空間狹小，因此在以上柜內(nèi)作業(yè)時(shí)，容易導(dǎo)致負(fù)極與框架短路。例如掛地線時(shí)地線頭短接負(fù)極母排和框架母排，拆接電纜時(shí)扳手等金屬工器具短接負(fù)極母排和框架母排，或在車廠變電所測(cè)量上網(wǎng)電纜絕緣時(shí)，扳手短接正極電纜和框架母排（檢修狀態(tài)下，室外臨時(shí)地線掛在接觸網(wǎng)和鋼軌之間，因此這種情況實(shí)際上也是負(fù)極與框架短路），都可能會(huì)導(dǎo)致電流型框架保護(hù)動(dòng)作。

在正線或車輛段變電所作業(yè)，而正線或車輛段并未全線或全部停電，此時(shí)鋼軌上仍會(huì)有電壓，因此要特別注意勿導(dǎo)致負(fù)極與框架短路。

預(yù)防措施：

（1）在直流開關(guān)柜內(nèi)作業(yè)時(shí)，作業(yè)前務(wù)必合上軌電位（車輛段內(nèi)軌電位在室外，可不合軌電位，但務(wù)必做到后面幾項(xiàng)預(yù)防措施）。

（2）在直流開關(guān)柜內(nèi)作業(yè)掛接地線時(shí)，地線的接地端務(wù)必接入室內(nèi)接地母排上，而不能接在負(fù)極母排上。

（3）在有框架的柜內(nèi)作業(yè)時(shí)，所有作業(yè)工具的金屬部分必須做好絕緣處理（纏上一層絕緣膠布）。

（4）在有框架的柜內(nèi)作業(yè)時(shí)，作業(yè)前先在該柜框架母排上大致鋪上一層絕緣物（如絕緣手套、塑料薄膜等）。

2.4 原因4

在進(jìn)行與牽引整流系統(tǒng)相關(guān)的檢修作業(yè)時(shí)，誤將開關(guān)柜內(nèi)二次回路的AC220V回路、DC110V回路與框架短路，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作。

原因詳析：

（1）設(shè)置框架保護(hù)的各柜內(nèi)的AC220V回路主要用于柜內(nèi)加熱。由于AC220V回路的零線接地，因此，當(dāng)火線碰上框架，則會(huì)有短路電流流過電流型框架保護(hù)的分流器；

（2）一般DC110V回路單極碰上框架（接地）不會(huì)導(dǎo)致短路。但另一極也有接地現(xiàn)象或絕緣嚴(yán)重下降時(shí)，則有可能短路并導(dǎo)致框架保護(hù)動(dòng)作；

預(yù)防措施：

在直流開關(guān)柜內(nèi)作業(yè)拆除二次線端子時(shí)，務(wù)必對(duì)拆除的二次線端子做好絕緣包扎，同時(shí)記錄下端子號(hào)，以防短路。

2.5原因5

電流型框架保護(hù)的采樣回路接線（如分流器二次線）松脫，此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作。

原因詳析：

因?yàn)殡娏餍涂蚣鼙Ｗo(hù)的分流器二次側(cè)mV級(jí)的電壓，電流型框架保護(hù)的35A定值，折算到分流器（1000A/150mv）的二次側(cè)只有5.25mV。當(dāng)分流器二次側(cè)斷線或接觸不良時(shí)，則柜內(nèi)其他帶電系統(tǒng)對(duì)其的感應(yīng)電壓將會(huì)遠(yuǎn)超5.25mV，此種情況下將很大機(jī)率導(dǎo)致電流型框架保護(hù)將會(huì)動(dòng)作。

預(yù)防措施：

任何作業(yè)拆除該線后均要及時(shí)恢復(fù)接線，并確保接線緊固，接觸良好。

2.6原因6

框架保護(hù)的采樣回路元器件或保護(hù)模塊（如電流變送器、分壓器、電壓變送器、S7-300保護(hù)模塊）故障，導(dǎo)致電流型或電壓型框架保護(hù)誤動(dòng)作。

原因詳析：

框架保護(hù)的采樣回路元器件故障時(shí)，將會(huì)向保護(hù)模塊（S7-300）發(fā)出錯(cuò)誤的采樣信號(hào)；S7-300保護(hù)模塊本身故障時(shí)，也可能會(huì)導(dǎo)致框架保護(hù)誤動(dòng)。

預(yù)防措施：

（1）日常巡檢時(shí)加強(qiáng)對(duì)以上器件、模塊的檢查。

（2）保護(hù)校驗(yàn)時(shí)加強(qiáng)對(duì)以上器件、模塊的校驗(yàn)檢測(cè)。

2.7原因7

DC1500V開關(guān)在切斷大電流（如近端短路）時(shí)電弧因某種原因溢出滅弧罩，觸碰上框架（相當(dāng)于框架和正極短路），此時(shí)電流型框架保護(hù)可能動(dòng)作。

原因詳析：

電弧本身很輕，輕微氣流的擾動(dòng)都可能導(dǎo)致電弧的拉長、變向，在關(guān)斷電流很大或柜內(nèi)（與電纜層）密封不嚴(yán)透風(fēng)的情況下，電弧有可能不能完全進(jìn)入滅弧罩或溢出罩外，并觸碰上框架。另外，小車的滅弧結(jié)構(gòu)不合理也可能導(dǎo)致此類情況的出現(xiàn)。

預(yù)防措施：

（1）加強(qiáng)DC1500V開關(guān)柜柜內(nèi)的封堵。

（2）堅(jiān)決禁止未裝限弧板的小車投入運(yùn)行。

篇9

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；遠(yuǎn)動(dòng)控制；應(yīng)用

引言

電能的生產(chǎn)、輸出、變電、配送及最終到用戶的使用等環(huán)節(jié)構(gòu)成了整個(gè)電力系統(tǒng)。而在整個(gè)電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路及開關(guān)等設(shè)備統(tǒng)稱為一次設(shè)備，在電力系統(tǒng)工作過程中，需要對(duì)這些設(shè)備實(shí)施高度控制、在線測(cè)控和保護(hù)，從而確保一次電力設(shè)備的可靠、穩(wěn)定和安全運(yùn)行，并保證了電力生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、通信設(shè)備，（水、火、風(fēng)能、核能）電廠及變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度部門的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等被統(tǒng)稱為二次設(shè)備，二次設(shè)備廣泛應(yīng)用了自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度高度自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)必須以計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并大量運(yùn)用遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)?？梢?，遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用具有重要意義。

1 遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的原理

電力系統(tǒng)自動(dòng)化中遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)是指運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)采集電力自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域電網(wǎng)和遠(yuǎn)方變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制，以提高電力供應(yīng)安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的高端技術(shù)。

根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化中遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的概念，其原理為電力自動(dòng)化系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)經(jīng)過遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)置將變電所和電網(wǎng)的狀態(tài)規(guī)約和實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遙測(cè)（YC）和遙信（YX），然后電網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)采集的數(shù)據(jù)發(fā)出命令，通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置修正電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，改變運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)遙控（YK）和遙調(diào)（YT）保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的遠(yuǎn)程無人控制，極大地提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

2 遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用

遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要是遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)"四遙"功能的應(yīng)用。

2.1 遙測(cè)

遙測(cè)是指運(yùn)用現(xiàn)代通信技術(shù)傳輸被測(cè)量電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程測(cè)量技術(shù)，主要包括變壓器的有功和無功、線路的有功功率、母線電壓和線路電流、溫度、壓力以及其它模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集。遙測(cè)可分為重要遙測(cè)、次要遙測(cè)、一般遙測(cè)和總加遙測(cè)四大類型。其工作原理主要有直流采樣和交流采樣兩種原理。

直流采樣的原理主要是將被測(cè)電量通過直流變送器轉(zhuǎn)換為可供測(cè)量的電量模擬信號(hào)，經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)動(dòng)設(shè)備能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，即直流變送器多路模擬開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)。交流采樣的數(shù)據(jù)采集主要是將取自于PT、CT和傳感器的電壓電流信號(hào)輸入交流回路，運(yùn)用數(shù)字濾波技術(shù)濾掉高次諧波，經(jīng)過采樣保持器凍結(jié)模擬量的瞬時(shí)值保證采樣精度，然后經(jīng)過模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)動(dòng)裝置能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，即交流信號(hào)輸入回路低通濾波采樣保持器多路轉(zhuǎn)換開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)。

由于直流采樣的穩(wěn)定性相對(duì)較差、誤差較大且相應(yīng)時(shí)間慢，目前電力系統(tǒng)自動(dòng)化遠(yuǎn)控控制的遙測(cè)技術(shù)一般都采用交流采樣技術(shù)。

2.2 遙信

遙信是指運(yùn)用現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)和變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視技術(shù)，主要包括斷路器、開關(guān)及隔離刀閘的位置，線路中各節(jié)點(diǎn)的電壓、電流狀態(tài)以及系統(tǒng)中的繼電保護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)視。遙信的原理是通過遙信采集電路將遙信對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)采集，由多路選擇開關(guān)將采集的遙信對(duì)象狀態(tài)數(shù)據(jù)編譯成遙信碼并最終輸出到接口電路當(dāng)中。遙信的實(shí)現(xiàn)要求采用無源接點(diǎn)的方式。

2.3 遙控和遙調(diào)

遙控是指電網(wǎng)調(diào)度中心運(yùn)用通信技術(shù)改變被測(cè)電網(wǎng)和變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的命令，主要指對(duì)變電站斷路器的合閘和開閘控制以及其它采用繼電器控制的裝置。另外，我國對(duì)于兩個(gè)確定狀態(tài)電力設(shè)備的遠(yuǎn)程切換也歸為遙控。遙調(diào)是指電網(wǎng)調(diào)度中心運(yùn)用通信技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)距離發(fā)電廠和變電站設(shè)備調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)其運(yùn)行狀態(tài)，主要是對(duì)系統(tǒng)整定值的調(diào)節(jié)。就功能來講，遙調(diào)和遙控都是電力系統(tǒng)控制終端對(duì)遠(yuǎn)距離電力設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，但遙控更加側(cè)重于受控對(duì)象的單一或兩種極限動(dòng)作的控制，如開閘、合閘。遙控和遙調(diào)一般采用無源接點(diǎn)的方式，正確動(dòng)作率要求達(dá)到99.9%以上。

3 遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)常見的一些故障問題

電力系統(tǒng)中的遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)故障一般是以下幾個(gè)方面：遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的通道板和控制單元板出現(xiàn)故障導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)不能正常接收遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)；遠(yuǎn)動(dòng)通道延時(shí)故障；輔助接點(diǎn)出現(xiàn)問題、電磁干擾和微處理機(jī)及數(shù)據(jù)庫定義出現(xiàn)錯(cuò)誤經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致遙信錯(cuò)誤；采樣中互感器或變送器的精度過低或損壞及線路接線錯(cuò)誤經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致遙測(cè)故障；遠(yuǎn)動(dòng)通道偏差、遙控出口繼電器非正常運(yùn)行及數(shù)據(jù)庫定義出錯(cuò)等經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致遙控故障。當(dāng)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)控控制出現(xiàn)故障時(shí)，必須及時(shí)采取措施進(jìn)行故障排查和修正，否則后果不堪設(shè)想。常見的故障排查方法有觀察法、排除法、信號(hào)檢測(cè)法和系統(tǒng)分析法，有時(shí)一種方法不能檢測(cè)出故障原因，因此需要對(duì)這些方法靈活運(yùn)用。

4 結(jié)語

遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)在我國電力系統(tǒng)自動(dòng)化中已得到廣泛的應(yīng)用，并且電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，尤其是在110KV以下小型變電站的運(yùn)營管理模式中，具有綜合自動(dòng)化程度的智能型變電站已非常普遍。與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，勢(shì)必有效推動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，從而加快我國電力系統(tǒng)向自動(dòng)化管理模式的發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；智能控制單元；電力故障；模塊化設(shè)計(jì)

1.引言

目前煤礦井下采區(qū)變電所、綜采工作面在使用的高壓防爆配電裝置都已經(jīng)使用較為智能化的PB系列、BGP系列等。然而這些智能設(shè)備已逐漸不能滿足高強(qiáng)度、高運(yùn)作效率的井下生產(chǎn)需求，如高壓防爆配電裝置的保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般為過流、高壓漏電絕緣監(jiān)視脫扣器和失壓脫扣器，在實(shí)際作業(yè)過程中由于機(jī)械彈簧易老化疲勞、保護(hù)整定不準(zhǔn)確及經(jīng)常誤動(dòng)作等，使之操作不便，使用維護(hù)困難。日益推廣的高壓防爆真空配電裝置雖然采用高壓真空斷路器、綜合保護(hù)器以及電能計(jì)量裝置等，具有漏電監(jiān)視、過流、失壓及過壓等保護(hù)功能，但對(duì)于一些突發(fā)事故尚不能進(jìn)行監(jiān)測(cè)及處理，往往正是這些事故導(dǎo)致了大的井下事故的發(fā)生，從而引起嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。

文中針對(duì)構(gòu)建井下電力系統(tǒng)智能控制單元的工業(yè)需求，結(jié)合電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，分析并設(shè)計(jì)了一類集測(cè)量、顯示、保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、診斷及實(shí)時(shí)通信的新型井下電力系統(tǒng)智能控制單元。

2.井下電力系統(tǒng)智能控制的需求分析

生產(chǎn)實(shí)踐表明，已有的井下電力系統(tǒng)電力電氣設(shè)備的使用仍然存在著很多的安全隱患，其中最為嚴(yán)重的是電力電氣設(shè)備的保護(hù)功能不能充分發(fā)揮作用，其原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）煤礦井下環(huán)境特殊，電力電氣設(shè)備受危害的因素多，電力電氣設(shè)備故障多。

（2）井下使用的各種開關(guān)的控制電路和保護(hù)電路廣泛采用電子電路，造成電力電氣設(shè)備故障處理、檢修和維護(hù)的難度增加，使故障不能及時(shí)得到檢修處理，造成電力電氣設(shè)備在保護(hù)不完善或沒有保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。

（3）電力電氣設(shè)備內(nèi)部電子元器件增多也使設(shè)備自身出現(xiàn)故障的機(jī)率增多。

（4）電力電氣設(shè)備使用者不按生產(chǎn)廠家的要求操作，把電力電氣設(shè)備的保護(hù)裝置甩掉不用，使設(shè)備在缺少保護(hù)的情況下運(yùn)行，如將饋電開關(guān)中的故障跳閘線圈封死，不讓其跳閘。

（5）井下電力電氣設(shè)備配件通用性不高。我國井下專用配電開關(guān)和控制開關(guān)生產(chǎn)廠家很多，而各廠家都有自己與眾不同的設(shè)計(jì)方案，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)和電路原理有較大差異，這樣就會(huì)造成企業(yè)配件儲(chǔ)備困難、設(shè)備因缺少配件而得不到修復(fù)的現(xiàn)象。

因此，開發(fā)一種性能穩(wěn)定、保護(hù)種類齊全、動(dòng)作速度快、靈敏度高、可靠性好、方便實(shí)用的煤礦井下電力電氣設(shè)備智能控制單元是解決國內(nèi)煤礦井下電力電氣設(shè)備保護(hù)問題的關(guān)鍵。

3.智能控制單元的硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

煤礦井下電氣設(shè)備智能控制單元的工作原理是：首先將檢測(cè)的電信號(hào)分別經(jīng)電壓變送器和電流變送器，變成0～1v的電壓信號(hào)，再經(jīng)測(cè)量放大器放大成0。5V的電壓信號(hào)，送至CPU，由CPU內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器將其變成數(shù)字信號(hào)后，CPU隨即進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，計(jì)量數(shù)據(jù)經(jīng)過總線緩沖驅(qū)動(dòng)器顯示在液晶屏上，CPU在對(duì)保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的邏輯判斷后，通過總線緩沖驅(qū)動(dòng)器對(duì)繼電器直接操作或者發(fā)出閉鎖信號(hào)。CPU定期對(duì)開關(guān)量輸入狀態(tài)、開關(guān)量工作狀態(tài)及鍵盤、保護(hù)接口進(jìn)行掃描和檢測(cè)，完成對(duì)保護(hù)對(duì)象的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和人機(jī)交互功能，所有的故障信息都存放在非易失性RAM中，CPU通過串口電路向調(diào)度中心發(fā)送數(shù)據(jù)或接收指令，復(fù)位電路能使系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。由于單片機(jī)具有性能高、速度快、價(jià)格低、體積小、穩(wěn)定可靠、使用方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而常常被用在智能監(jiān)控裝置（儀器）控制中。由于智能控制單元必須在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)判斷出故障點(diǎn)并能及時(shí)切斷故障電流，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，控翎單元必須有能力及時(shí)處理大量實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，因此智能控制單元對(duì)硬件CPU的實(shí)時(shí)性、快速性、準(zhǔn)確性和多功能性要求很高，為此在硬件設(shè)計(jì)時(shí)選用了實(shí)時(shí)性和快速性都非常好的PIC1 6F877A單片機(jī)作為中央處理器?；趩纹瑱C(jī)PICl6F877A的智能控制單元的硬件總體結(jié)構(gòu)它主要由以下部分組成：

（1）由CPU、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成CPU最小工作系統(tǒng)。

（2）由電流互感器、電壓互感器、電流變送器、電壓變送器、模擬開關(guān)、放大器以及CPU的A/D轉(zhuǎn)換模塊組成數(shù)據(jù)采集模塊。

（3）12路開關(guān)量輸入和3路開關(guān)量輸出組成I/O功能模塊。

（4）由4×4鍵盤和液晶顯示組成的人機(jī)對(duì)謠陵塊。

（5）由漏電閉鎖模塊、通信模塊、聯(lián)控模塊、故障存儲(chǔ)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊以及電源模塊構(gòu)成智能控制單元的功能電路模塊。

4.智能控制單元的軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于該系統(tǒng)是對(duì)斷路器的開合進(jìn)行控制并要求對(duì)電壓、電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣計(jì)量，因此必須對(duì)每周波20ms的正弦電流信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)選為12個(gè)點(diǎn)，那么每2個(gè)采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為1.667ms，利用PICl6F877A的定時(shí)器TMR2來進(jìn)行采樣周期定時(shí)，每隔1.667ms進(jìn)行一次中斷，中斷由統(tǒng)一的中斷調(diào)度程序進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度，采用軟件工程中的業(yè)務(wù)流結(jié)構(gòu)發(fā)生一次中斷后由調(diào)度程序決定執(zhí)行哪一組任務(wù)，每2個(gè)采樣點(diǎn)之間安排一系列的任務(wù)，并且每組任務(wù)在1.667ms內(nèi)都能執(zhí)行一遍，但是由于本軟件系統(tǒng)配備有人機(jī)交互界面，鍵盤顯示程序是所有任務(wù)中最為耗時(shí)的程序，它的執(zhí)行必然超過1.667ms，因此在不影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能的前提下采用關(guān)中斷的結(jié)構(gòu)，在鍵盤顯示執(zhí)行完畢以后開中斷來執(zhí)行下一組任務(wù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明這樣的做法是切實(shí)可行的。12個(gè)采樣點(diǎn)會(huì)有12組任務(wù)，在采樣點(diǎn)內(nèi)的任務(wù)在文中稱內(nèi)部任務(wù)。

每2個(gè)采樣點(diǎn)之間都分配有若干個(gè)任務(wù)，由于任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間也長短不一，這樣就必然會(huì)在某2個(gè)采樣點(diǎn)之間存在空閑的時(shí)間未被分配，這一部分的時(shí)間可以留作日后軟件升級(jí)時(shí)使用，這樣使軟件系統(tǒng)還有很大的升級(jí)空間。第一組任務(wù)至第十一組任務(wù)的執(zhí)行都嚴(yán)格的控制在1.667m以內(nèi)執(zhí)行完畢，第十二組任務(wù)比較特殊，如前所述鍵盤顯示程序耗時(shí)很長，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得顯示一個(gè)漢字占用1.341ms，顯示一個(gè)ASCII碼要占用2.55ms。因此在1.667ms這樣的時(shí)間內(nèi)顯示大量的漢字以及ASCII碼是不可能的，如果不關(guān)中斷會(huì)導(dǎo)致顯示不正常，因此在不影響實(shí)際需要的實(shí)時(shí)性能的前提下，采用關(guān)中斷的方法禁止定時(shí)器2的中斷，待顯示完畢后開放中斷，然后繼續(xù)執(zhí)行第一組任務(wù)，雖然關(guān)中斷的方法會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，但是由于這一點(diǎn)的時(shí)間損失都在毫秒級(jí)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的使用情況來看是不影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能的，因此這種方法是切實(shí)可行的。

每一組任務(wù)都是一個(gè)功能模塊，該系統(tǒng)包括電流保護(hù)模塊、電壓保護(hù)模塊、絕緣電阻保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、遠(yuǎn)控模塊、通訊模塊、聯(lián)控模塊、時(shí)鐘模塊、故障存儲(chǔ)及查詢模塊和鍵盤顯示模塊等，以上各個(gè)功能模塊在主程序的統(tǒng)一調(diào)度下完成各自的功能。

5.故障存儲(chǔ)模塊的硬件設(shè)計(jì)

故障存儲(chǔ)模塊采用鐵電存儲(chǔ)器FM24C64芯片，它是一種非易失性記憶體，它的邏輯結(jié)構(gòu)為8192×8位，接口方式為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12C接口。鐵電存儲(chǔ)器具有持久保存數(shù)據(jù)的能力和存儲(chǔ)快速性的優(yōu)點(diǎn)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以保存在10a以上，普通的EEPROM的存儲(chǔ)速度在毫秒級(jí)而鐵電存儲(chǔ)器FRAM存儲(chǔ)速度在微秒級(jí)，噪聲和電源波動(dòng)環(huán)境寫數(shù)據(jù)對(duì)EEPROM來說極具挑戰(zhàn)性，而FRAM寫的速度非?？?，噪聲和電源波動(dòng)還來不及干擾就已經(jīng)存儲(chǔ)完畢了。因此利用鐵存儲(chǔ)器的上述優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中對(duì)發(fā)生的各種電壓、電流以及漏電故障進(jìn)行高效、快速、準(zhǔn)確的存儲(chǔ)，通過軟件設(shè)計(jì)的查詢算法用戶可以方便的對(duì)歷史故障信息進(jìn)行查詢，對(duì)設(shè)備的維護(hù)提供了可靠的依據(jù)。

多字節(jié)數(shù)據(jù)寫入的信號(hào)s代表啟動(dòng)信號(hào)，之后的“1010”為FM24C64的器件地址，使用12C總線協(xié)議的芯片獨(dú)有的ID，后面的0000為用戶通過接線規(guī)定的引腳設(shè)定地址，它是用來區(qū)別在一條12C總線上出現(xiàn)很多具有同一個(gè)ID的器件，在智能控制單元中僅使用一個(gè)FM24C64芯片故將它設(shè)置成“0000”，“A”為應(yīng)答信號(hào)，是由被控器給主控器的信號(hào)，后面用5位表示32個(gè)頁地址，用8位來表示每一頁上的256個(gè)單元，這樣FM24C64芯片8K的存儲(chǔ)空間都能夠?qū)λM(jìn)行寫操作。

故障存儲(chǔ)時(shí)由于外部信號(hào)的干擾很有可能使存儲(chǔ)的信息發(fā)生與實(shí)際期望的不符的情況，為了避免這種情況的發(fā)生在軟件設(shè)計(jì)中采用了“和校驗(yàn)”的方法使存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)安全可靠，這種校驗(yàn)的思想使每一次存儲(chǔ)完一條故障信息以后，立即調(diào)用讀存儲(chǔ)器子程序把存人的數(shù)據(jù)求和，然后與讀出的數(shù)據(jù)的和進(jìn)行比較，如果一致就認(rèn)為已經(jīng)存儲(chǔ)正確如果不一致就讓程序重新存儲(chǔ)一遍直到存儲(chǔ)正確為止。

6.結(jié)束語

通過對(duì)井下電力系統(tǒng)智能控制單元的分析及設(shè)計(jì)得到以下主要結(jié)論：

（1）對(duì)當(dāng)前井下電力系統(tǒng)智能控制過程及現(xiàn)狀進(jìn)行了分析并論證了其智能控制單元的工業(yè)需求必要性。

（2）分析并設(shè)計(jì)了一類集測(cè)量、顯示、保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、診斷及實(shí)時(shí)通信的新型井下電力系統(tǒng)智能控制單元。設(shè)計(jì)的智能控制單元具有短路、過載、漏電閉鎖、斷相、過壓、欠壓等保護(hù)措施。

（3）以故障存儲(chǔ)和處理為例給出了智能控制單元的具體功能實(shí)現(xiàn)過程。

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