導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電磁輻射選頻儀，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。

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關(guān)鍵詞：移動通信基站；電磁輻射；廣播；監(jiān)測

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.149

1 引言

隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和用戶數(shù)量的增加，移動通信基站的數(shù)量不斷增加。公眾在充分享受現(xiàn)代通信設(shè)備為生活帶來的便捷的同時，遍布各地的移動通信基站所產(chǎn)生的電磁輻射是否威脅人體健康，也逐漸成為各個運營商和公眾爭論的焦點。[1]公眾對移動通信基站周邊電磁環(huán)境安全性的關(guān)注、焦慮、沖突及相關(guān)投訴逐年上升。

但應(yīng)注意的是，由于中、短波廣播具有影響范圍廣、發(fā)射功率大、場強大的特征，且大中型城市普遍都有大型的中波廣播發(fā)射臺，中、短波廣播是城市電磁輻射環(huán)境的主要貢獻(xiàn)源之一。非選頻測量儀很可能在測量基站電磁信號的同時也測到了中短波廣播臺信號，導(dǎo)致最終測值比基站電磁信號場強值偏高[2]。若基站監(jiān)測時不區(qū)別、排除中短波信號的干擾，依照基站限值對包含中短波信號的基站電磁輻射監(jiān)測值進(jìn)行安全性評價，最終可能會得到基站電磁輻射水平不合格的錯誤結(jié)論。

2 監(jiān)測方法

2.1 信號監(jiān)測

實時監(jiān)測當(dāng)前測量環(huán)境中移動通信基站信號是否存在干擾信號，該干擾信號包括：中波信號或者短波信號；選取包括中短波頻段和基站頻段的綜合電場探頭，使該綜合電場探頭連接監(jiān)測儀主機(jī)，得到綜合電磁輻射監(jiān)測儀；將綜合電磁輻射監(jiān)測儀垂直架設(shè)，使綜合電磁輻射監(jiān)測儀中的綜合電場探頭和監(jiān)測儀主機(jī)的連線垂直于地面，記錄該綜合電磁輻射監(jiān)測儀的垂直場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值；將綜合電磁輻射監(jiān)測儀水平架設(shè)，使綜合電磁輻射監(jiān)測儀中的綜合電場探頭和監(jiān)測儀主機(jī)的連線平行于地面，記錄綜合電磁輻射監(jiān)測儀的水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值；根據(jù)垂直場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值與水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值的變化幅度，監(jiān)測當(dāng)前測量環(huán)境中是否存在中短波信號。

2.2 干擾信號的判斷

在監(jiān)測到當(dāng)前測量環(huán)境中存在移動通信基站信號的干擾信號時，分別測量當(dāng)前測量環(huán)境中包含移動通信基站信號和干擾信號的綜合場強以及干擾信號的干擾場強；計算垂直場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值與水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值的變化幅度；當(dāng)水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值大于垂直場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值以及水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值存在任意一方向的最大值，且變化幅度大于設(shè)定閾值時，判定當(dāng)前測量環(huán)境中存在短波信號；當(dāng)垂直場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值大于水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值，且變化幅度大于設(shè)定閾值時，判定當(dāng)前測量環(huán)境中存在中波信號；當(dāng)變化幅度小于設(shè)定閾值時，判定當(dāng)前測量環(huán)境中不存在中波信號和短波信號。其中，綜合電磁輻射監(jiān)測儀和專用電磁輻射監(jiān)測儀均為非選頻式寬帶輻射測量儀。測量時采用絕緣支撐架；該絕緣支撐架用于架設(shè)綜合電磁輻射監(jiān)測儀和專用電磁輻射監(jiān)測儀，以采集當(dāng)前測量環(huán)境中的場強值；其中，絕緣支撐架包括：三腳架或者絕緣延伸桿。

2.3 干擾信號的監(jiān)測

如果當(dāng)前環(huán)境中存在中短波信號，則選取包括中短波頻段的專用電場探頭，使專用電場探頭連接監(jiān)測儀主機(jī)，得到專用電磁輻射監(jiān)測儀；將專用電磁輻射監(jiān)測儀垂直架設(shè)，使專用電磁輻射監(jiān)測儀中的專用電場探頭和監(jiān)測儀主機(jī)的連線垂直于地面，記錄專用電磁輻射監(jiān)測儀的垂直短波場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值；將專用電磁輻射監(jiān)測儀水平架設(shè)，使專用電磁輻射監(jiān)測儀中的專用電場探頭和監(jiān)測儀主機(jī)的連線平行于地面，記錄專用電磁輻射監(jiān)測儀的水平中波場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值。

2.4 計算與評價

根據(jù)綜合場強和干擾場強，計算移動通信基站電磁輻射場強，在監(jiān)測到當(dāng)前測量環(huán)境中存在中波信號時，選取綜合電磁輻射監(jiān)測儀的水平場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值作為中波綜合場強測量值；在監(jiān)測到當(dāng)前測量環(huán)境中存在短波信號時，選取綜合電磁輻射監(jiān)測儀的垂直場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值作為短波綜合場強測量值。其中，根據(jù)綜合場強和干擾場強，計算移動通信基站電磁輻射場強，分別按照以下公式計算移動通信基站電磁輻射場強：

其中，Eb表示移動通信基站電磁輻射場；E1表示中波綜合場強測量值；Em表示水平中波場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值。

其中，Eb表示移動通信基站電磁輻射場強；E2表示短波綜合場強測量值；Es表示垂直短波場強數(shù)據(jù)監(jiān)測值。

將計算得到的移動通信基站電磁輻射場強與標(biāo)準(zhǔn)場強限值進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果。根據(jù)得到的比較結(jié)果，評價移動通信基站電磁輻射場強是否符合國家電磁環(huán)境控制限值要求。

3 小結(jié)

本文介紹的移動通信基站電磁輻射的監(jiān)測方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其能夠?qū)崿F(xiàn)簡單、快速、低成本地甄別基站監(jiān)測過程中中短波廣播的影響，減少檢測人員工作量；并且，利用現(xiàn)有儀器及頻段差異特性，通過間接計算得到基站準(zhǔn)確測值，降低了監(jiān)測成本；同時，排除了中短波信號的干擾以及中短波信號錯誤參與基站安全性評價，實現(xiàn)了準(zhǔn)確、客觀地評價通信基站單項照射劑量。

參考文獻(xiàn)：

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在30～3000MHz的頻率內(nèi)，電場強度公眾照射導(dǎo)出限值為12V／m(功率密度為4OuW／cm2)。《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標(biāo)準(zhǔn)》(HJ／T10．3—1996)【3】規(guī)定，對單個項目的影響必須限定在《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》限值的若干分之一。在評價時，對于由國家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)審批的大型項目可取GB8702—88中場強限值的1／，或功率密度限值的1／2。其他項目則取場強限值的1，或功率密度限值的1／5作為評價標(biāo)準(zhǔn)。因此，本次研究中環(huán)境電場強度評價標(biāo)準(zhǔn)值取5．4V／m(功率密度為8uW／cm2)。

2、4G基站的監(jiān)測與評價

2．1、4G基站的選取本次研究選取溫州試驗網(wǎng)的3個典型4G基站，分別為溫州環(huán)保局、灰橋農(nóng)機(jī)公司、云中花園二基站。目前，4G基站試運行的頻率為18801920MH，機(jī)頂功率為20W。3個基站均為多頻共址的宏蜂窩基站。選取的4G基站主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

2．2、測量儀器測量使用德國NardaSafetyTestSolutions公司生產(chǎn)的SRM3000電磁輻射選頻測量系統(tǒng)，頻率響應(yīng)范圍75—3000MHz，量程范圍2．5×10—420OV／m。

2．3、測試條件天氣：陰；相對濕度：55—70％；環(huán)境溫度：18．1—23．6。C；風(fēng)力小于3級。測量時間選擇在白天8：00—18：00，此段時間為用戶使用手機(jī)的高峰期。

2．4、監(jiān)測方法優(yōu)先考慮基站天線的主瓣方向，對于發(fā)射天線架設(shè)在樓頂?shù)幕荆跇琼敼娍苫顒臃秶鷥?nèi)布設(shè)監(jiān)測點位，優(yōu)先布設(shè)在公眾可以到達(dá)的距離天線最近處，同時根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況對點位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。測量高度：探測器離地1．7m(或離立足點1．7m)。測量時儀器探頭與操作人員之間距離不少于0．5m。每個測點讀數(shù)5次，每次讀數(shù)時間不應(yīng)小于15S，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)的最大值，若測點讀數(shù)起伏較大時，應(yīng)適當(dāng)延長測量時間。以5次讀數(shù)的平均值為該點的測量值。

2．5、質(zhì)量保證其一，測量中使用的儀器每年均由上海市計量測試技術(shù)研究院進(jìn)行檢定。其二，操作程序嚴(yán)格按照HJ／T10．3—1996中的有關(guān)規(guī)定。

2．6、監(jiān)測結(jié)果本次研究測量時，3個基站均處于正常試運行狀態(tài)，共選取了22個測試點位，88個測量值，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和分析后，選擇測量點位在基站天線的主瓣方向，距離天線最近處，將其測量數(shù)值列于表2。從表2可以看出，在4G頻段(1880～1920MHz)內(nèi)，3個基站的電場強度測量值為分別為0．19Vim、0．22V／ITI、0．53V／m，均低于《電磁輻射環(huán)境影響評價方法和標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的單個項目的環(huán)境電場強度評價標(biāo)準(zhǔn)值。

3、結(jié)論

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關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；電磁干擾；抗干擾

可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是一種將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)相融合，專為工業(yè)控制而設(shè)計的專用控制器。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面要求在工程設(shè)計、安裝施工和使用維護(hù)時高度重視，采取有效措施增強系統(tǒng)的抗干擾性能。

一、PLC控制系統(tǒng)電磁干擾的主要類型

（一）電源干擾

正常情況下，PLC系統(tǒng)的電源由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋面廣，它將受到空間電磁干擾而在線路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流，而電網(wǎng)內(nèi)部電壓和電流的變化，可通過輸電線路傳到電源中。PLC電源通常采用的是隔離電源，但由于受機(jī)構(gòu)及制造工藝等因素影響，其隔離效果并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。實踐證明，PLC控制系統(tǒng)的很多故障是由電源引入的干擾引起的。

（二）信號線干擾

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除傳輸有效信息外，還傳輸外部干擾信號。干擾主要有2種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾。由信號線引入的干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷；對隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾易造成I/O模件損壞，從而引起系統(tǒng)故障。

（三）接地系統(tǒng)干擾

接地是提高PLC控制系統(tǒng)可靠工作的有效手段之一。正確接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；錯誤接地，會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)無法正常工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)接地、屏蔽接地、交流接地和保護(hù)接地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在接地電位差，引起接地環(huán)路電流，從而影響系統(tǒng)正常工作。

（四）空間輻射干擾

空間輻射主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，其分布極為復(fù)雜。若PLC系統(tǒng)置于輻射場內(nèi)，就會受到輻射干擾，其影響主要有2條路徑：一是直接對PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜或PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。

二、提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性的主要措施

（一）抗電源干擾措施

電源是干擾進(jìn)入PLC的主要途徑之一，電源干擾主要是通過供電線路的阻抗耦合產(chǎn)生的，各種大功率用電設(shè)備是主要的干擾源。如果PLC使用交流電源，在干擾較強或?qū)煽啃砸蠛芨叩膱龊?，可以在PLC的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器，隔離變壓器可以抑制從電源線竄入的外來干擾，提高高頻共模干擾能力，屏蔽層應(yīng)可靠地接地。高頻干擾信號不是通過變壓器的繞組耦合，而是通過初級、次級繞組之間的分布電容傳遞的。在初級、次級繞組之間加繞屏蔽層，并將它和鐵芯一起接地，可以減少繞組間的分布電容，提高抗高頻干擾的能力。

（二）防輸入信號干擾措施

1．防感性輸入信號干擾的措施。在輸入端有感性負(fù)載時，為了防止反沖感應(yīng)電勢損壞模塊，在負(fù)載兩端并接電容C和電阻R（交流輸入信號），或并接續(xù)流二極管VD（直流輸入信號）。交流輸入方式時，C、R的選擇要適當(dāng)才能起到較好的效果，一般參考數(shù)值為負(fù)荷容量如在10VA以下，一般分別選0.1μF、120歐；負(fù)荷容量在l0VA以上時，一般分別選0.47μF、47歐較適宜。直流輸入方式時，并接續(xù)流二極管。如果與輸入信號并接的電感性負(fù)荷大時，使用繼電器中轉(zhuǎn)效果最好。

2．防感應(yīng)電壓的措施。一可采用輸入電壓的直流化即如果可能的話，在感應(yīng)電壓大的場合，改交流輸入為直流輸入；二可在輸入端并接浪涌吸收器；三在長距離配線和大電流的場合，由于感應(yīng)電壓大，可用繼電器轉(zhuǎn)換。

（三）防輸出信號干擾措施

在交流感性負(fù)載的場合，在負(fù)載的兩端并接CR浪涌吸收器，而且CR愈靠近負(fù)載，其抗干擾效果愈好；在直流負(fù)載的場合，在負(fù)載的兩端接續(xù)流二極管VD，二極管也要靠近負(fù)載，二極管的反向耐壓最好是負(fù)載電壓的4倍，另外也可用上述連接CR浪涌吸收器的方法解決；在開關(guān)時產(chǎn)生干擾較大的場合，對于交流負(fù)載可使用雙向晶閘管輸出模塊；交流接觸器的觸點在開、閉時產(chǎn)生電弧干擾，可在觸點兩端連接CR浪涌吸收器，效果較好，要注意的是觸點開時，通過CR浪涌吸收器會有一定的漏電流產(chǎn)生；電動機(jī)或變壓器開關(guān)干擾時，可在線間采用CR浪涌吸收器；在控制盤內(nèi)可用中間繼電器進(jìn)行中間驅(qū)動負(fù)載的方法。

（四）防外部配線干擾措施

為了防止或減少外部配線的干擾，要注意做到以下幾點：交流輸入/輸出信號與直流輸入/輸出信號分別使用各自的電纜；在30m以上的長距離配線時，輸入信號線與輸出信號線分別使用各自的電纜；集成電路或晶體管設(shè)備的輸入/輸出信號線，必須使用屏蔽電纜，屏蔽層的處理應(yīng)注意輸入/輸出側(cè)懸空，而在控制器側(cè)接地；控制器的接地線與電源線或動力線分開；輸入/輸出信號線與高電壓、大電流的動力線分開配線；遠(yuǎn)距離配線有干擾或感應(yīng)電壓時，或敷設(shè)電纜有困難、費用較大時，可采用遠(yuǎn)程I/0的控制系統(tǒng)。

（五）正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)

良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件，PLC一般最好單獨接地，與其它設(shè)備分別使用各自的接地裝置。另外，PLC的接地線應(yīng)盡量短，使接地點盡量靠近PLC。同時，接地線的截面應(yīng)>2mm2，總母線使用截面>60mm2的銅排；接地極的接地電阻應(yīng)

（六）利用軟件編程提高系統(tǒng)工作可靠性

PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來設(shè)計一些程序，可有效的提高控制系統(tǒng)的可靠性、安全性，完善的程序不但要滿足現(xiàn)場工藝流程和系統(tǒng)控制的要求，而且還要根據(jù)需要選用軟件編程的方法進(jìn)行信號相容性檢查，其中包括：開關(guān)信號之間的狀態(tài)是否矛盾，模擬值的變化范圍是否正常，開關(guān)量和模擬量信號是否一致，以及各個信號的時序是否正確等。采取時間故障檢測法、邏輯錯誤檢測法、聯(lián)鎖控制等方法，充分利用PLC的軟、硬件資源，精心設(shè)計電路和編寫程序，能極大的提高系統(tǒng)的可靠性。

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【關(guān)鍵詞】干擾來源；特點；處理方法；處理效果

1.引言

當(dāng)前的工程應(yīng)用中，越來越重視動態(tài)測量及其數(shù)據(jù)處理。在測量壓力、位移、振動、速度、溫度等參量時，由于在動態(tài)測量過程中存在各方面的干擾，而且儀器輸入量和測試結(jié)果（數(shù)據(jù)或信號）是隨時間而變化的，它們對動態(tài)測量系統(tǒng)的穩(wěn)定度和精確度產(chǎn)生直接或間接的影響，嚴(yán)重時即可使動態(tài)測量系統(tǒng)不能正常工作。因此，動態(tài)測量系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝和使用等各個方面都需要考慮抗干擾的問題。

2.動態(tài)測量過程中干擾的來源及其特點

由于各種測試系統(tǒng)和測試過程以及其所在的環(huán)境因素千變?nèi)f化、層出不窮，因此幾乎沒有兩個系統(tǒng)的干擾情況完全相同，即使是在同一系統(tǒng)中，干擾現(xiàn)象在不同時刻產(chǎn)生的影響也不盡相同。在動態(tài)測量系統(tǒng)測試過程中，經(jīng)常遇到的干擾主要有人為的或其他客觀存在的（如輻射、磁場等）等外部因素引起的，也有測量儀器內(nèi)部元器件等產(chǎn)生的。但是綜合起來考慮，則主要存在的干擾有：人為因素、空間輻射、磁場、電磁感應(yīng)、信號通道干擾、電源干擾和數(shù)字電路不穩(wěn)定性等。

人為因素主要是在手動操作的測量中不正確人為操作或人為誤差引起的，可消除性大，但對系統(tǒng)的影響也大，嚴(yán)重時可導(dǎo)致錯誤結(jié)果?？臻g輻射、磁場電磁感應(yīng)干擾主要由于測量系統(tǒng)在周圍環(huán)境中受到電磁輻射和磁場的影響，很難消除干擾源，只能從系統(tǒng)自身著手解決。信號通道干擾是由于傳感器和測試系統(tǒng)信號處理器之間距離長，傳輸信號很容易擾，同時也存在多對信號電纜相互干擾，干擾信號進(jìn)入系統(tǒng)重要途徑就是I/O通道。系統(tǒng)一般由工業(yè)用電網(wǎng)絡(luò)供電，當(dāng)系統(tǒng)與其它經(jīng)常變動的大負(fù)載（大功率電機(jī)的啟停）共用電源時，很可能引起測量系統(tǒng)電源欠壓、浪涌、下陷或產(chǎn)生尖峰干擾。另外當(dāng)電源引線較長時，產(chǎn)生電壓降、感應(yīng)電勢等也會對系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，這些干擾常給高精度系統(tǒng)帶來麻煩。

數(shù)字集成電路引出的直流電流雖然只有mA級，但當(dāng)電路處在快速開關(guān)時，就會形成較大的干擾。例如TTL門電路在導(dǎo)通狀態(tài)下從直流電源引出5mA左右，截至狀態(tài)下為1mA，在5ns的時間內(nèi)其電流變化為4mA，若配電線上有0.5μH電感，當(dāng)狀態(tài)改變時，配電線上將產(chǎn)生0.4V噪聲電壓，而這種門電路的供電電壓僅為5V，如果把這個值乘上典型系統(tǒng)的大量門電路數(shù)值，其所引起的干擾將是非常嚴(yán)重的。

3.干擾處理方法及處理效果

干擾處理方法概括有三項基本原則：防止干擾竄入、遠(yuǎn)離干擾源、消除干擾源。動態(tài)測量系統(tǒng)的抑制干擾方法主要有隔離與耦合、濾波和屏蔽、優(yōu)化布線、軟件消除、系統(tǒng)接地等。正確的接地和屏蔽結(jié)合起來能夠很好地抑制干擾，如限制和降低干擾噪聲電平、旁路雜散輻射能量和防止系統(tǒng)遭受干擾，還可以保護(hù)操作人員人身安全和設(shè)備安全。接地處理一般可以采取多種方法，如一點接地和多點接地、交流地和信號地、浮地與接地，各種接地應(yīng)按正確方法進(jìn)行，如埋設(shè)銅板法、接地棒法和網(wǎng)狀接地法等。

平行導(dǎo)線之間存在著互感和分布電容，進(jìn)行信息傳送時會產(chǎn)生串?dāng)_，影響系統(tǒng)工作可靠性，如功率線、載流線與小信號線平行走線，電位線與脈沖線平行走線，電力線與信號線平行走線等都會引起串?dāng)_，因此布線時應(yīng)按一定的走線原則進(jìn)行布線。對于元器件空余輸入端應(yīng)采取一定的處理方法，如并聯(lián)輸入端、接高電平或懸空后利用反相器接地；對于數(shù)字電路可采取設(shè)置高頻去耦合電容，并進(jìn)行良好接地。軟件抗干擾起著非常重要的作用，在硬件基礎(chǔ)完善后，必須采取更有效的軟件抗干擾措施。常用的軟件抗干擾方法主要有：采用數(shù)字濾波方法既能剔除干擾數(shù)據(jù)，又可消除系統(tǒng)誤差；設(shè)置睡眠模式可以降低功耗，減少干擾對CPU的影響；利用看門狗定時器可使得CPU不至于失去控制；在程序中加入冗余指令，防止程序跑飛。

3.1 人為操作因素干擾

對于此類干擾，動態(tài)測量過程的操作人員都應(yīng)經(jīng)過一定的培訓(xùn)來保證儀器操作以及測試數(shù)據(jù)結(jié)果的正確性，要堅持原則性，嚴(yán)格按照系統(tǒng)工作方式進(jìn)行操作運行。

3.2 空間輻射干擾、強磁場電磁感應(yīng)干擾

對于空間輻射干擾和強磁場電磁感應(yīng)干擾，動態(tài)測量系統(tǒng)通常采取屏蔽和濾波技術(shù)抑制干擾。

屏蔽主要以金屬等其他材料構(gòu)成的可以防止干擾的屏蔽體，且能有效地抑制輻射、電磁波、磁場等干擾源產(chǎn)生的干擾。屏蔽體主要以反射或吸收的方式來削弱這些干擾，從而形成對干擾的屏蔽，良好地保證動態(tài)測量過程的正常進(jìn)行。其中對電磁波和磁場產(chǎn)生的干擾的最有效方法就是選用高導(dǎo)磁材料制作的屏蔽體，使電磁波經(jīng)屏蔽體壁的低磁阻磁路通過，而不影響屏蔽體內(nèi)的電路；對屏蔽電場或輻射場時，則選用銅、鋁等電阻率小的金屬材料作屏蔽體屏蔽低頻磁場時，選磁鋼、鐵氧體等磁導(dǎo)率高的材料；在屏蔽高頻磁場時，選擇銅、鋁等電阻率小的材料，如：在兩導(dǎo)線間插入一接地導(dǎo)體，進(jìn)行靜電蔽體。對靜電蔽體，加一塊金屬板就起能作用，而對電磁屏蔽，板壁過簿時就會無效，同時抗干擾性能與屏蔽體的外部形狀也有關(guān)，但是注意如板壁過厚，將產(chǎn)生一定的渦流電流，而渦流電流會形成反磁場，阻礙磁通進(jìn)入屏蔽板。

為了有效發(fā)揮屏蔽體的屏蔽作用，消除屏蔽體與內(nèi)部電路的寄生電容，屏蔽體應(yīng)按“一點接地”的原則接地。利用抗電磁干擾能力和抗靜電干擾強的光纖傳輸和傳感技術(shù)的抗干擾方法也能很有效的抑制干擾。

3.3 電源干擾

要正確處理電源干擾，就必須了解當(dāng)前所使用的動態(tài)測量系統(tǒng)電源干擾的特點及主要來源，從而對系統(tǒng)電源進(jìn)行持續(xù)不斷的監(jiān)控和測試，通常我們可以通過電源干擾測試儀來實現(xiàn)對電源干擾的監(jiān)控和測試。電源干擾測試儀能夠?qū)崟r地監(jiān)測電源上出現(xiàn)的各種干擾和波動，一旦出現(xiàn)干擾，它能及時地記錄各種干擾發(fā)生的時間及大小并進(jìn)行統(tǒng)計，給以后測試系統(tǒng)排除電源干擾提供重要依據(jù)，同時它還能提供相應(yīng)的電源干擾抑制相關(guān)途徑，保證動態(tài)測量過程的順利進(jìn)行。

3.4 信號通道干擾

干擾信號進(jìn)入微機(jī)測試系統(tǒng)的一個重要途徑就是I/O通道，尤其是當(dāng)變送器遠(yuǎn)離測試系統(tǒng)時，這些干擾包括共模干擾和電磁感應(yīng)干擾，在多對的信號電纜中還會相互干擾，通常采取的措施有如下幾點。

3.4.1 硬件濾波

在信號加入到輸入通道之前，可采用硬件低通濾波器來濾除交流干擾，常用的低通濾波器有：RC濾波器、LC濾波器和有源濾波器。

RC濾波器結(jié)構(gòu)簡單，成本也低，且不需要調(diào)整，但它的串模抑制比不夠高，一般需2～3級才能達(dá)到濾波要求。LC濾波器的串模抑制較高，但電感成本高、體積大。有源濾波器對低頻干擾具有很好的抑制作用，其原理是產(chǎn)生一個與干擾信號幅值相等、相位相反的反饋信號，在濾波器的輸入端進(jìn)行疊加，從而將干擾信號消除。

3.4.2 采用差動方式傳送信號

其原理是差動放大器只對差動信號起放大作用，而對共模電壓起不到放大作用，因此能夠有效地抑制共模噪聲的干擾，性能也比較好。

3.4.3 采用雙絞屏蔽線傳送信號

把兩根導(dǎo)線相互扭絞，電流流過兩根導(dǎo)線時產(chǎn)生的磁場以相互扭絞時最小，扭絞越大，節(jié)距就越小，對串模干擾的抑制比就越高，抗干擾性能就越好。在精度要求高、干擾嚴(yán)重的場所，應(yīng)當(dāng)采用雙絞屏蔽信號線，可使電場屏蔽和電磁屏蔽作用大大加強，抗干擾性能也會大大加強。

3.4.4 信號線的敷設(shè)

信號線若敷設(shè)不合理，不僅達(dá)不到抗干擾的效果，反而會引入新的干擾。因此信號線的鋪設(shè)要注意以下幾點：信號電纜與電源電纜必須分開，絕對避免信號線與電源線合用同一股電纜；屏蔽層要一端接地，避免多點接地；盡量遠(yuǎn)離干擾源，如避免把信號線敷設(shè)在大容量變壓器或大功率電動機(jī)等設(shè)備附近。

3.4.5 數(shù)字電路干擾

該方法主要是提高動態(tài)測量系統(tǒng)中敏感元器件的抗干擾性能，即盡量減少對干擾噪聲的拾取，并從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)。主要有效措施有：電路板布線時盡量減少回路環(huán)的面積，從而降低感應(yīng)噪聲，同時電源線和接地線要盡量粗，降低耦合噪聲和減小壓降；單片機(jī)電路盡量使用電源監(jiān)控和系統(tǒng)保護(hù)電路，空余單片機(jī)I/O接口要接地或接電源，不能懸空，其它IC閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯下也應(yīng)接地或接電源；IC器件應(yīng)直接焊接在電路板上，盡量的減少IC插座。

3.4.6 軟件抗干擾

該方法主要有利用數(shù)字濾波器等來濾除干擾，采用看門狗軟件、多次采樣技術(shù)、定時刷新輸出口等抑制干擾。

4.結(jié)論

由于動態(tài)測量系統(tǒng)使用環(huán)境不同，其干擾源也不同，處理方式更顯得多種多樣，綜合考慮應(yīng)用軟硬件技術(shù)和具體問題具體分析的方法來解決和排除干擾，消除誤差，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證測量系統(tǒng)的正常運行?？垢蓴_設(shè)計中雖然需要很強的理論指導(dǎo)，但更主要還是靠在實踐中不斷地摸索和積累抗干擾經(jīng)驗，才能把對系統(tǒng)的干擾降低到最低限度內(nèi)，使系統(tǒng)能夠完善正常的工作。

參考文獻(xiàn)

[1]朱利香.動態(tài)測試中的抗干擾技術(shù)[D].中南大學(xué)，2006.

[2]李傳偉.測試系統(tǒng)的干擾及其抑制[J].自動化儀表，2005， 26（9）.

篇5

關(guān)鍵詞：物理性污染控制；教學(xué)實踐；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0117-03

“物理性污染控制”課程是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的重要專業(yè)課程之一[1]?！拔锢硇晕廴究刂啤敝饕芯坑嘘P(guān)噪聲、振動、電磁輻射、放射性、熱和光等污染的基礎(chǔ)知識以及有效治理措施和方案。當(dāng)物理運動的強度超過了人體的耐受程度時即會形成物理性污染[1]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國物理環(huán)境（特別是聲環(huán)境）的污染問題愈發(fā)突出，如何經(jīng)濟(jì)有效地控制物理性污染問題是環(huán)境工程專業(yè)人才的主要培養(yǎng)目標(biāo)之一。作為一名計劃或即將從事環(huán)境保護(hù)相關(guān)工作的大學(xué)生，有很大一部分將參加注冊環(huán)保工程師考試。注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試內(nèi)容明確了物理性污染防治與水污染防治、大氣污染防治、固體廢物處理處置等四個專業(yè)方向為主要考核內(nèi)容[2]，這足以說明物理性污染控制課程的重要性以及物理性污染控制在環(huán)境治理中的必要性。

通常，物理性污染控制課程采用理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程設(shè)計等方式開展教學(xué)活動，并以理論教學(xué)為主，學(xué)生的課堂參與程度不高。如何提高學(xué)生對知識的掌握程度和運用能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，因此有必要對“物理性污染控制”的課程內(nèi)容和實踐體系進(jìn)行建設(shè)和改革。本文結(jié)合多年的教學(xué)實踐，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革的必要性和教學(xué)改革的方法展開討論。

一、物理性污染控制工程教學(xué)改革的必要性

1.課程內(nèi)容選擇?！拔锢硇晕廴究刂啤闭n程囊括了噪聲、振動、電磁輻射、放射性、熱和光等六大物理性污染及其治理措施和方案。噪聲和振動之間存在一定的聯(lián)系外，其他的物理要素間的關(guān)聯(lián)性則較弱，各類物理性污染的治理方法和措施方面存在較大不同?！拔锢硇晕廴究刂啤闭n程的內(nèi)容抽象、結(jié)構(gòu)邏輯性松散、理論計算公式較多[3，4]，但課程教學(xué)學(xué)時短等問題。如何合理安排各章節(jié)內(nèi)容找準(zhǔn)課程重點，加強學(xué)生對關(guān)聯(lián)性較差知識點的掌握，是課程教學(xué)過程中需要解決的重要問題之一。

2.課程內(nèi)容重疊。根據(jù)教學(xué)大綱，物理性污染控制課程內(nèi)容主要討論噪聲污染控制、振動污染控制、電磁污染及其控制、放射性污染及其控制、熱污染及其控制和光污染及其控制。各章節(jié)在內(nèi)容設(shè)計中均涉及了污染的監(jiān)測和評價部分，其中污染物監(jiān)測與“環(huán)境監(jiān)測”（第五學(xué)期開課）課程中的監(jiān)測等內(nèi)容重復(fù)，污染物評價內(nèi)容與“環(huán)境影響評價”（第六學(xué)期開課）課程中的評價內(nèi)容有部分重疊。因此，在課程教學(xué)過程中需要協(xié)調(diào)與其它課程的關(guān)系，抓住課程重點展開教學(xué)活動。

3.實踐環(huán)節(jié)薄弱。理論教學(xué)通常是課程教學(xué)的主要手段。純理論教學(xué)雖然可以使學(xué)生學(xué)到物理性污染控制的基本理論，但是對于物理性污染控制工程這樣一門實踐性較強的課程而言，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對于學(xué)生深入體會課程內(nèi)容則非常重要。目前，學(xué)校在物理性污染控制實驗室建設(shè)方面的投入不足，尚沒有可以用于開展物理性污染控制實驗課程的場所。因此，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要以課程設(shè)計為主，而課程設(shè)計主要又偏重于理論計算，對于解決實際問題方面則有待加強。

二、教學(xué)方法改革與創(chuàng)新

1.課程內(nèi)容的選擇。物理性污染是物理要素引起的環(huán)境污染問題，要解決物理性污染的問題就應(yīng)該從物理學(xué)原理出發(fā)尋找經(jīng)濟(jì)有效的方法和措施。因此在課程教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計中，我們將教學(xué)內(nèi)容分為三個層次，依次為基礎(chǔ)知識、防治和控制技術(shù)原理和防治和控制技術(shù)應(yīng)用。教學(xué)過程中按照物理性要素的基礎(chǔ)知識測量與評價控制技術(shù)三個教學(xué)環(huán)節(jié)循序漸進(jìn)的開展教學(xué)（圖1）。在合理安排教學(xué)內(nèi)容的前提下，依據(jù)勘察設(shè)計環(huán)保工程師資格考試的基本要求，選擇課程教學(xué)的主要內(nèi)容為“噪聲污染控制”、“振動污染及其控制”和“電磁輻射污染與防治”，并以噪聲污染控制的技術(shù)原理、設(shè)計計算和案例分析作為課程教學(xué)的重點。將放射性及其防治、熱污染及其防治和光污染及其防治作為學(xué)生課外學(xué)習(xí)的內(nèi)容，課堂學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行簡要的講解。

2.輔助教參的選擇。我們根據(jù)物理性污染控制工程的教學(xué)大綱，選擇了高等教育出版社出版的《物理性污染控制》（陳杰）作為課程教材。為增強教學(xué)效果，提高學(xué)生對課程內(nèi)容難點的理解和掌握程度，我們亦有針對性地選擇了幾本參考書。例如，針對“噪聲污染與防治”和“振動污染與防治”兩個章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，我們選擇了清華大學(xué)出版社出版發(fā)行的《噪聲污染控制工程》作為教參，增強學(xué)生對于噪聲和振動污染防治的理解。此外，在國家實施注冊環(huán)保工程師的大背景下，我們在教學(xué)環(huán)節(jié)依據(jù)勘察設(shè)計環(huán)保工程師資格考試專業(yè)的基本要求，亦將《注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試應(yīng)試指導(dǎo)叢書：物理污染控制工程技術(shù)與實踐》作為教參之一。

3.教學(xué)手段的選擇。

（1）多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)是現(xiàn)代化教學(xué)過程中采取較多的一種教學(xué)手段和方法[4，5]。多媒體教學(xué)過程中引入PPT軟件、網(wǎng)絡(luò)資源和社會實踐等多種素材，使教學(xué)內(nèi)容更為充實，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)生興趣，從而提高了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握程度。例如，介紹噪聲污染及噪聲污染控制的相關(guān)知識時，利用網(wǎng)絡(luò)上的噪聲污染及其控制等視頻和聲頻資料，以及采用業(yè)余時間拍攝建筑施工噪聲、交通噪聲污染等視頻和課程實習(xí)過程中拍攝工業(yè)噪聲污染防治、交通噪聲污染防治等視頻，使抽象難懂的理論直觀化和具體化，提高多媒體教學(xué)的生動性，便于學(xué)生的理解記憶。

（2）案例教學(xué)。“物理性污染控制”是一門理論性和實踐性很強的專業(yè)課，課程教學(xué)過程中若局限于理論講授，則不利于教學(xué)活動的開展以及學(xué)生對知識的掌握。將案例教學(xué)方法引入課程教學(xué)環(huán)節(jié)，將抽象化的理論內(nèi)容和枯燥的設(shè)計計算公式與工程實例相接合，改變抽象難懂的知識點為淺顯易懂的知識，利于學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，從而取得良好的教學(xué)效果。目前課程教學(xué)中采用的案例包括吸聲降噪應(yīng)用實例、隔聲降噪應(yīng)用實例、消聲降噪應(yīng)用實例、隔振應(yīng)用實例等。通過案例教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對知識點特別是難懂知識點的理解和掌握程度得到了較大程度的提升。

（3）課外輔導(dǎo)與答疑。課程的課外輔導(dǎo)和答疑是課堂教學(xué)的補充和延伸[6]，亦是一種成效較好的教學(xué)方法。新知識的掌握需要大量的練習(xí)才能得以實現(xiàn)，而在這個過程中學(xué)生很有可能會遇到理解困難的知識點，若沒有得到及時的輔導(dǎo)，就可能會出現(xiàn)“拿來主義”的情況。所以在課外答疑輔導(dǎo)環(huán)節(jié)，我們開展的工作包括如下三個方面：①課程材料的。學(xué)期初我們會將有關(guān)課程的材料，包括教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、課件、課程作業(yè)、課程設(shè)計和實驗等信息在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺上進(jìn)行公布，與學(xué)生共享，選課學(xué)生可根據(jù)需求下載相關(guān)教學(xué)材料。②答疑輔導(dǎo)。開課期間組織定期和不定期的答疑輔導(dǎo)，定期答疑輔導(dǎo)時間利用學(xué)生的課余時間，不定期答疑輔導(dǎo)多利用課間休息時間進(jìn)行。輔導(dǎo)的內(nèi)容不僅包括疑難問題，更將學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)作為答疑輔導(dǎo)的重點。同時在答疑輔導(dǎo)時可以得到學(xué)生對教學(xué)情況的反饋，這有助于教學(xué)方法的改進(jìn)和調(diào)整。③網(wǎng)絡(luò)資源的利用。課程教學(xué)過程中，我們還利用微信平臺和QQ平臺等方便快捷的網(wǎng)絡(luò)平臺搭建課后答疑輔導(dǎo)平臺，學(xué)生可直接通過微信和QQ參加課程討論和查閱相關(guān)問題及解答，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

4.教學(xué)實踐的選擇。教學(xué)實踐教學(xué)是高等學(xué)校教育教學(xué)環(huán)節(jié)中的一個重要組成[7，8]。“物理性污染控制”與工程實踐緊密相連，理論教學(xué)不足以提升學(xué)生對工程實踐活動的認(rèn)識和體會，因此有針對性地開展教學(xué)實踐活動是非常有必要的。教學(xué)實踐環(huán)節(jié)包括實驗室實驗、課程設(shè)計和實習(xí)等環(huán)節(jié)。前文已經(jīng)提及，我?！拔锢硇晕廴究刂啤闭n程實踐目前主要以課程設(shè)計為主，設(shè)計任務(wù)基本上是依據(jù)教材擬定的題目，與實際案例的聯(lián)系程度較低，而實驗室實驗和實習(xí)兩個實踐環(huán)節(jié)尚沒有很好地開展。因此，根據(jù)“物理性污染控制”課程特點，擬在充實“物理性污染控制”課程設(shè)計體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，增加2～4學(xué)時的實驗室實驗課程。實驗內(nèi)容設(shè)定為：①吸聲材料（結(jié)構(gòu)）吸聲系數(shù)的測定，以多種材料（結(jié)構(gòu)）作為研究對象，探討吸聲材料（結(jié)構(gòu)）與吸聲系數(shù)之間的關(guān)系；②隔聲墻隔聲效果評估實驗，探討單層勻質(zhì)墻和雙層墻的隔聲效果，特別是空氣層對隔聲效果的影響。在后期實驗儀器設(shè)備購置計劃順利完成的前提下，我們將不斷的增加和完善相關(guān)實驗項目，增設(shè)一些綜合性和探索性的實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗和分析解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新性意識。

5.習(xí)題庫的編制與應(yīng)用。為了增強學(xué)生對“物理性污染控制”課程知識點的掌握，提高他們對所學(xué)內(nèi)容的靈活應(yīng)用能力，我們通常會根據(jù)知識點布置相應(yīng)的課程作業(yè)，而作業(yè)內(nèi)容則通常采用教材中的課后習(xí)題。課后習(xí)題的設(shè)置采用的題型主要為簡答題和計算題，這不利于學(xué)生對課程基本理論知識的理解。因此，本課程以課程教材為主要依據(jù)，參照《注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試應(yīng)試指導(dǎo)叢書》，編制了“物理性污染控制”習(xí)題庫。習(xí)題庫設(shè)置了單選題、多選題和案例分析題。單選題和多選題主要以課程基本理論知識為主，包括基本概念、理論和理論計算等知識；案例分析題則主要以解決實際設(shè)計和工程問題為主。習(xí)題庫在學(xué)期初發(fā)給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)課堂理論講解，有針對性選做相應(yīng)的習(xí)題。針對學(xué)生疑問較多的習(xí)題，展開課堂討論和講評，一方面可以提高學(xué)生上課的積極性和參與性，另一方面增強學(xué)生對難點的理解。

三、實踐效果分析

考試不僅可以檢驗學(xué)生對課程知識的掌握程度，而且對整個教學(xué)活動具有導(dǎo)向、評價和反饋等積極作用，還對提升教學(xué)質(zhì)量和實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)具有重要意義[9]。因此，我們對近三年學(xué)生的考試成績進(jìn)行了分析，結(jié)果見表1。由表1可以看出，2010～2012級的學(xué)業(yè)優(yōu)良率分別為57%、59%和67%，而不及格率則由4%降低為0，這可以說明學(xué)生對課程知識的掌握程度不斷提高。

四、結(jié)論

“物理性污染控制”是環(huán)境工程專業(yè)主修課程，為增強學(xué)生對知識點的掌握程度和應(yīng)用能力，我們對該課程的教學(xué)方式改革和實踐進(jìn)行了一定的探索，并在課程教學(xué)過程中不斷得以完善。實踐表明，教學(xué)改革不僅提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，更重要的是拓展了學(xué)生的知識面，打牢了學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，取得了教學(xué)相長的效果。

參考文獻(xiàn)：

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[7]盧曼萍，潘曉華，張繼河.體驗：實踐教學(xué)的重要內(nèi)涵――體驗式實踐教學(xué)模式解析[J].教育學(xué)術(shù)月刊，2011，（3）：105-107.

篇6

[關(guān)鍵詞]智能化 斷路器 探討

隨著電力系統(tǒng)越來越高的可靠性及自動化要求，無論是發(fā)電、輸電、配電還是用電，都提出了監(jiān)測、控制、保護(hù)等方面的自動化和智能化的要求。斷路器作為電力系統(tǒng)中最重要的控制元件，它的自動化和智能化是電器設(shè)備智能化的基礎(chǔ)。斷路器的智能化不是通常所想的，使用計算機(jī)就達(dá)到了智能化。它必須盡可能地應(yīng)用電弧自身的能量，實現(xiàn)運行狀態(tài)的自診斷，操動機(jī)構(gòu)的可控操動，并且配置最新傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，智能化的概念才比較完整。

一般來說，智能化電器設(shè)備除滿足常規(guī)電器設(shè)備的原有功能外，其功能主要表現(xiàn)為:

1、應(yīng)具有靈敏準(zhǔn)確地獲取周圍大量信息的感知功能;

2、應(yīng)具有對獲取信息的處理能力;

3、 應(yīng)具有對處理結(jié)果的思維判斷能力，對處理結(jié)果的再生信息的實施及有效操作的實施功能。

圖1 斷路器智能化工作框圖

圖1概要說明了一種兼有計算機(jī)系統(tǒng)和傳感裝置的智能化斷路器工作原理。主要的傳感器可探明氣體密度，通過監(jiān)控其運動和能量變化，反映操作機(jī)構(gòu)狀態(tài)。氣體密度傳感器發(fā)出的信號能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測，確定趨勢走向以及檢測極限值，并能在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)常規(guī)的SF6氣體的鎖定和報警功能。同樣，在運動傳感器和能量傳感器的幫助下，操作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)可實現(xiàn)監(jiān)控。另外，這些傳感器的信號可同時用于常規(guī)的位置指示和電動機(jī)控制功能上。

如果需要，還可在基本系統(tǒng)中增加傳感器。根據(jù)對周圍溫度的測試結(jié)果，對狀態(tài)變化（以及反映出的趨勢信息）作出更準(zhǔn)確的評估。對于沒有串行接口至更高一級層面的系統(tǒng)，進(jìn)行時間記錄十分有助于對變化趨勢的預(yù)測。附加的電流電壓傳感器實現(xiàn)斷路器設(shè)備功能最優(yōu)化的基礎(chǔ)。

總的來看，可以歸納智能化斷路器的操作過程為: 智能控制單元不斷從電力系統(tǒng)中采集某些特定信息，據(jù)此來判別斷路器當(dāng)前的工作狀態(tài)，同時處于操作的準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)變電站的主控室因系統(tǒng)故障由繼電保護(hù)裝置發(fā)出分閘信號或正常操作向斷路器發(fā)出操作命令后，控制單元根據(jù)一定的算法求得與斷路器工作狀態(tài)對應(yīng)的操動機(jī)構(gòu)預(yù)定的最佳狀態(tài)，并驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)操動機(jī)構(gòu)調(diào)整至該狀態(tài)，從而實現(xiàn)最優(yōu)操作。顯然，智能控制單元是斷路器智能操作實現(xiàn)的核心部件。

1 智能控制單元

智能控制單元是智能化斷路器的靈魂，它是以微處理機(jī)為核心部件，綜合應(yīng)用傳感技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)，以完成斷路器的智能操作，實現(xiàn)斷路器的智能化。

智能控制單元的基本功能有:

1.1自動識別斷路器的工作狀態(tài)

斷路器的工作狀態(tài)的準(zhǔn)確識別是實現(xiàn)智能操作的前提。對于超高壓斷路器而言，其任務(wù)主要有分?jǐn)喽搪冯娏鳌⒇?fù)載電流、過載電流、小容性電流和小電感性電流等。

1.2自動調(diào)整斷路器的操動機(jī)構(gòu)

這是控制單元的核心功能。因此控制單元必須在識別斷路器工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上確定與之相對應(yīng)的操動機(jī)構(gòu)的調(diào)整量。

1.3記錄并顯示斷路器的工作狀態(tài)

由于斷路器在大多數(shù)運行時間內(nèi)是不動作的，在此期間，本單元的任務(wù)是對斷路器的工作狀態(tài)不斷地進(jìn)行監(jiān)測，同時它還記錄斷路器每次開斷情況，包括開斷電流的大小、開斷類型及是否發(fā)生拒分或拒合等信息。短路時還應(yīng)記錄短路電流的變化過程，以便于電力部門進(jìn)行事故分析及斷路器的維護(hù)。同時，也可通過斷路器累積開斷電流的大小來表示斷路器觸頭的燒蝕情況。

1.4具有與遠(yuǎn)端主機(jī)進(jìn)行通信的功能

控制單元可以根據(jù)主機(jī)的要求將斷路器的開斷記錄及其他數(shù)據(jù)經(jīng)信息傳輸接口上網(wǎng)傳送至上位機(jī)，并通過上位機(jī)經(jīng)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)將操作命令及保護(hù)參數(shù)、保護(hù)及重合閘方式等配置要求傳送過來。

2 對斷路器工作狀態(tài)的監(jiān)測與診斷

監(jiān)測與診斷是智能化電器設(shè)備的重要環(huán)節(jié)，很難想象，智能化電器設(shè)備一旦失去了監(jiān)測與診斷的技術(shù)支持，會是個什么樣子。計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)與微電子技術(shù)的進(jìn)步，使智能化斷路器的監(jiān)測與診斷的要求得以實現(xiàn)。它要求具有以下功能:

2.1滅弧室電壽命的監(jiān)測與診斷

動作次數(shù): 記錄合分次數(shù)，逾限報警;

開斷電流加權(quán)累計，即統(tǒng)計ΣIα（α=1.5~2）值，逾限報警。

觸頭的電磨損主要取決于燃弧電流的大小及燃弧時間的長短。而燃弧時間，對實際使用中的斷路器是難于獲得的，且燃弧時間從統(tǒng)計和累計的角度可不必考慮。因此，人們常將注意力集中在開斷電流上，研制累計開斷電流記錄儀。但是，累計開斷電流與觸頭電器磨損之間并不是單值函數(shù)關(guān)系，同樣的累計開斷電流，如果單次開斷的電流小，其磨損量要比單次開斷電流大時小得多，因此，正確的方法應(yīng)該是據(jù)每次開斷電流的大小換算成相應(yīng)的磨損量，而磨損總量應(yīng)根據(jù)斷路器的額定開斷電流和額定開斷次數(shù)來確定，而不同開斷電流下的等效磨損量應(yīng)由試驗所得的經(jīng)驗曲線確定。

對于真空斷路器來講，滅弧室除了電壽命外，還有真空度的監(jiān)測。大量的研究和實踐證明，12kV真空斷路器目前型式試驗的短路開斷次數(shù)有的已做到了50次，在開斷50次以后，觸頭的燒損厚度僅為0.6mm左右，燒損甚微; 而真空滅弧室產(chǎn)品允許觸頭燒損厚度為3mm，說明真空斷路器在開斷方面的余量很大，更何況在實際運行中，短路開斷的次數(shù)是不會很多的。相應(yīng)之下，真空斷路器滅弧室的真空度下降的機(jī)率卻要高得多，從1999年的統(tǒng)計資料看，全國真空斷路器共發(fā)生45次事故，其中因滅弧室真空度下降造成的就有9次，由此可見，對真空斷路器來講，滅弧室真空度的監(jiān)測是很重要的。

2.2斷路器機(jī)械故障的監(jiān)測與診斷

根據(jù)多年的大量統(tǒng)計資料表明，事故的70%~80%出在高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)和控制回路。斷路器的機(jī)械部分比較復(fù)雜，且長期不動作，比目前已經(jīng)較為成熟的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的監(jiān)測技術(shù)更為困難，常需要采用多種技術(shù)綜合判斷，主要有以下幾項:

(1)合分線圈電流波形監(jiān)測，非正常報警;

(2)合分線圈回路斷路監(jiān)測，斷路報警;

(3)監(jiān)測行程，過限報警;

(4)監(jiān)測合分速度，過限報警;

(5)機(jī)械振動，非正常報警;

(6)液壓機(jī)構(gòu)打壓次數(shù)、打壓時間、壓力;

(7)彈簧機(jī)構(gòu)彈簧壓縮狀態(tài)，傳動機(jī)構(gòu)和鎖扣部分的工作狀態(tài)，電動機(jī)工作時間;

(8)永磁機(jī)構(gòu): 線圈狀況、磁性的穩(wěn)定狀況和彈簧的壓縮狀態(tài)等;

(9)關(guān)鍵部分的機(jī)械振動信號。高壓斷路器合分動作的機(jī)械振動波形十分復(fù)雜，通常包含著多個子波，看起來雜亂無章的波形實際上是多個子波的混疊，每個子波代表一個振動事件。分析振動波形，把各子波分離出來，可以得到事件的個數(shù)及各事件發(fā)生的時間和事件的強度，可以獲取斷路器操作過程機(jī)械部分的多個信息。對波形分析的方法很多，如小波分析、形狀比較、統(tǒng)計過程處理等等。測量所用的加速度傳感器應(yīng)據(jù)所監(jiān)測的目標(biāo)（電磁振動、部件振動、操作振動、微粒跳動等等）的不同而合理選擇。振動傳感器的安裝位置也應(yīng)精心布置;

(10)合、分閘線圈電流和電壓波形的檢測。線圈電流波形中包含著許多操作系統(tǒng)的信息，如線圈是否接通，鐵芯是否卡澀，脫扣是否有障礙等等;

(11)合、分閘機(jī)械特性: 速度、過沖、彈跳、撞擊等，這些信息也可從振動波形中有所反映;

(12)控制回路通斷狀態(tài)監(jiān)測。這對因輔助開關(guān)不到位或接觸不良造成的拒分、拒合故障有很好的監(jiān)視作用;

(13)操作機(jī)構(gòu)儲能完成狀況。

判斷上述所監(jiān)測信號是否正常的一個基本出發(fā)點就是將其與正常狀態(tài)下的情況作比較。正常狀態(tài)是在某一范圍內(nèi)，只有通過具體條件由試驗和統(tǒng)計處理確定。通常是將一次操作的幾個波在時域、頻域、幅度上作橫向比較，與前幾次的操作作縱向比較以得出診斷結(jié)論。

2.3絕緣狀態(tài)的監(jiān)測

氣體斷路器氣體壓力，越限報警，閉鎖;

圖2 電力設(shè)備故障診斷的分層結(jié)構(gòu)

監(jiān)測局部放電，用以預(yù)報絕緣事故，智能技術(shù)是把對信息的獲取和加工推理，從代數(shù)的簡單數(shù)值計算，發(fā)展為模擬人腦對不確定性的辨別、思考、預(yù)測、優(yōu)化和決策。將智能技術(shù)引入到基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的絕緣診斷系統(tǒng)，將診斷機(jī)制分為四個層次，依次為在線數(shù)據(jù)的預(yù)處理、征兆集的提取、故障類型的確定以及決策，如圖2所示。

研究表明，由于在線監(jiān)測具有數(shù)據(jù)量大、影響因素復(fù)雜的特點，智能技術(shù)特別適合絕緣在線診斷。

在線數(shù)據(jù)的預(yù)處理階段，采用有關(guān)方法剔除虛假點，并通過分析在線數(shù)據(jù)與環(huán)境因素的相關(guān)性，利用三次擬合曲線削弱環(huán)境對測量數(shù)據(jù)的影響。在征兆集的提取階段，由于考慮到數(shù)據(jù)的動態(tài)特性和隨機(jī)誤差的影響，將待檢數(shù)據(jù)與模型的殘差作為故障的征兆之一，采用了相對比較法的時序分析法。研究證明這些方法是有效的。

對絕緣診斷的后兩個層次，即故障類型和決策層方面，尚需積累更多的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及對故障種類的模式、嚴(yán)重程度的在線數(shù)據(jù)特征進(jìn)行深入的研究，專家知識的積累和診斷方法的完善也將是一個長期的過程。

2.4載流導(dǎo)體及接觸部位溫度的監(jiān)測

載流導(dǎo)體和母線聯(lián)接處，接頭處等接觸部位的接觸受振動力矩的作用而發(fā)生變化。導(dǎo)致接觸電阻增加，接觸部位的溫度增加，故需要對這些部位的溫度進(jìn)行監(jiān)測。

這通常是利用紅外光的幅射強度或?qū)⒏袦卦b在導(dǎo)體上，轉(zhuǎn)換成信號傳到低電位再還原成溫度信號，其難點是高電位導(dǎo)體上低壓工作電源的獲得方法，也有利用受熱發(fā)聲器件將異常過熱信息傳到低電位接受裝置的。近來，有直接在低電位處將紅外光照到載流導(dǎo)體上就能從發(fā)射方獲取被測體溫度的非接觸方法。還有利用光微薄硅溫度傳感器的無源測量方法如圖3所示。

圖3 光微薄硅溫度傳感器的溫度探頭原理圖

圖3是采用對溫度敏感的Fabry-perot槽研制出的一種溫度探頭，F(xiàn)abry-perot槽溫度探頭原理圖如圖3所示。裝置由一薄硅片構(gòu)成，在它中段的頂部和底部蝕刻出矩形槽，然后在薄硅片頂粘貼上一層玻璃，該玻璃的熱膨脹系數(shù)與硅片的熱膨脹系數(shù)不同。當(dāng)該處溫度變化時，因2種材料不同的熱膨脹系數(shù)，在其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力改變槽的深度。用光纖將多色光送入Fabry-perot槽，反射出的調(diào)制光也經(jīng)光纖送出，調(diào)制的輸出信號是用光學(xué)干涉測量方法測量的。

由Fabry-perot槽構(gòu)成的光纖傳感系統(tǒng)其組成元件耐腐蝕、小巧、測量靈敏度高，而且不受電磁干擾影響，在智能化高壓電器的溫度在線監(jiān)測方面有廣闊的市場。

2.5監(jiān)測診斷系統(tǒng)的總體框圖

一個智能化的斷路器設(shè)備或斷路器設(shè)備的智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)其總體方框圖大致如圖4。信號傳輸部分若是扁平電纜，則距離甚短，多為并行數(shù)據(jù)信號; 若距離較長多為串行信號，僅需兩根電纜，且信號獲取單元可有多個，每增一個僅多一地址編碼。由于對異常程度及故障部位的診斷難度較大，計算機(jī)決策有時比較困難，很多裝置還借助于人腦對信息作綜合分析，以便作出最后決斷，計算機(jī)只對那些確認(rèn)無疑的越限值給出告警信號。

圖4 診斷系統(tǒng)總體框圖

傳感器要獲取的信號并不只局限于前面敘述的那些，一個智能程度較高的斷路器除電氣、機(jī)械、絕緣各方面的劣化或變異需自行監(jiān)測外，諸如氣體密封狀態(tài)、真空滅弧室的真空度、液壓機(jī)構(gòu)的液壓、組合電器中避雷器的特性劣化等也應(yīng)有相應(yīng)的自檢措施。

3 斷路器的智能操作

斷路器的智能操作是智能化斷路器最典型的應(yīng)用，它是將智能化技術(shù)引入到斷路器的電氣性能中去，它使斷路器能更好地完成開斷任務(wù)和提高開斷的可靠性，提高斷路器的綜合技術(shù)性能，無論是生產(chǎn)運行還是對研究制造都具有十分重要的作用和價值。目前認(rèn)為，它至少應(yīng)包括以下兩方面;

一是要求斷路器的操作性能可根據(jù)電網(wǎng)中發(fā)出的不同工況自動選擇和調(diào)整操動機(jī)構(gòu)或者滅弧室合理的預(yù)定工作條件。例如: 對于自能式斷路器的分?jǐn)嗖僮?，小?fù)載時觸頭以較低的速度分?jǐn)?，既可保證所需的滅弧能量又可減少機(jī)械損耗，而在接到短路信號時則以全速分?jǐn)啵@得電氣和機(jī)械性能上的最佳開斷效果。目前，此類專家系統(tǒng)的開發(fā)已在進(jìn)行，變速操作打破了傳統(tǒng)斷路器單一分閘特性的概念，實際上是上述執(zhí)行功能的智能化，是對高電壓等級斷路器操動機(jī)構(gòu)的改造十分有益的嘗試。

再是要求斷路器在零電壓下關(guān)合，在零電流下分?jǐn)?，這與斷路器的同步分?jǐn)嗯c選相合閘的工況是完全一致的，同步分?jǐn)嗫梢源蟠筇岣邤嗦菲鞯姆治瞿芰Γ慌_低成本的小容量開關(guān)可分?jǐn)?0倍以上容量的電流; 選相合閘可以避免系統(tǒng)的不穩(wěn)定，克服容性負(fù)載的合閘涌流與過電壓。在電力電子領(lǐng)域，近年來流行一種軟開關(guān)技術(shù)，使半導(dǎo)體開關(guān)器件在零電壓下關(guān)合，在零電流下分?jǐn)啵梢哉J(rèn)為: 電子操動正是實現(xiàn)斷路器的軟開關(guān)技術(shù)的關(guān)鍵。目前比較迫切的應(yīng)用是在:

(1) 并聯(lián)電抗器操作

(2) 電容器組操作

(3) 變壓器操作

(4) 輸電線路操作

每一種應(yīng)用對斷路器和控制裝置的性能提出某些要求，能從根本上解決過壓問題。這對推廣無功補償、穩(wěn)定電力系統(tǒng)意義極大。應(yīng)用真空觸發(fā)開關(guān)和一般電磁機(jī)構(gòu)真空開關(guān)已經(jīng)實現(xiàn)了這種選相合閘的并聯(lián)電容器組的投切，進(jìn)一步的工作將用有永磁機(jī)構(gòu)的智能化斷路器直接實現(xiàn)選相合閘。

永磁操動機(jī)構(gòu)大大提高了機(jī)構(gòu)的可控性，由原來毫秒級的機(jī)構(gòu)控制時間分散性進(jìn)步到微秒級的電信號控制，由機(jī)械儲能、機(jī)械脫扣進(jìn)步到電儲能、電信號直接觸發(fā)動作（電子脫扣）。真空斷路器新的操動理論應(yīng)包括兩部分: 控制精度分析與可靠性設(shè)計，高可靠性控制電路的設(shè)計以及機(jī)構(gòu)運動特性分析與優(yōu)化。

斷路器的同步分?jǐn)嗯c選相合閘的實現(xiàn)

現(xiàn)代傳感器技術(shù)使交流零點信號的拾取變得非常可靠和方便。同樣，我們也可以方便地取到交流電壓或電流變化率的零點（對應(yīng)正弦信號的峰值）信號。剩下的問題是控制信號在電壓或電流零點以前或它們的變化率零點以后什么時刻發(fā)出。

目前同步斷路器的發(fā)展還需進(jìn)一步的可靠性論證和設(shè)計，它的連帶意義是斷路器的完全可控，其發(fā)展可能成為最典型的新概念開關(guān)電器。

20世紀(jì)90年代ABB公司推出了CAT（即具有人工智能技術(shù)的斷路器，Curcuit Breaker with Artificial Interiligence Technology）:CAT是專為ELF型SF6斷路器（敝開式）和ELK型封閉式組合電器（GIS）而開發(fā)和試驗的，見圖5。

CAT為一模塊式電子，它由三個獨立的分相模塊所組成，可使斷路器在最佳投切時刻進(jìn)行每相的獨立操作。其效果為:減輕投切時的瞬時過電壓;減輕電流對設(shè)備的應(yīng)力。

對常常要使用分合閘電阻的高壓斷路器來說，CAT是一種可供選擇的可靠技術(shù)替代方案。CAT安裝在斷路器的控制回路中，具有處理來自電壓或電流互感器輸入的信息的功能，并在最佳操作條件的時刻發(fā)出斷路器操作脈沖。例如: 視電網(wǎng)參數(shù)不同而異，CAT能有效地將電容器組投入時的沖擊電流減低到其原有值的30%。對于有并聯(lián)補償線路的自動重合閘，即使對長線路而言，操作過電壓值也能保持在2倍（標(biāo)么值）以下，在切除并聯(lián)電抗器的情況下，CAT能消除在斷路器內(nèi)有害的電弧重燃，因而防止了電抗器絕緣的劣化。

圖5 CAT接線示意圖

可以看出，CAT在一起程度上實現(xiàn)了對斷路器的受控操作，具有智能操作的一些特點。

實際上，國外十幾年前已開始相當(dāng)普遍地實際應(yīng)用相位控制高壓斷路器技術(shù)，下表簡要說明相位控制高壓斷路器的作用。

工 況 適用目的 動作準(zhǔn)確度* 最佳開合時刻 優(yōu) 點 空載變壓器投入 關(guān)合涌流抑制 電壓變動抑制 ±2ms 中性點接地: 各相電壓峰值 中性點不接地: 首相電壓峰值，后二相相間電壓峰值 不需合閘電阻，防止繼電器誤動，提高電壓穩(wěn)定性 電抗器投入 過電壓抑制

（2P.u.以下） ±2ms

同上

延長斷路器檢修周期 電容器投入 過電壓抑制 合閘涌流抑制 ±1.5ms 中懷點接地:

各斷口間電壓為零

中性點不接地:

首二相相間電壓為零第三相極間電壓為零 延長斷路器檢修周期 不用串聯(lián)電抗器 空載線路投入 過電壓抑制

(1.3-1.7p.u.)

±1.5-2.0ms 不用合閘電阻或電路避雷器，電壓穩(wěn)定性提高 快速自動重合閘 過電壓抑制 同電容器投入 電抗器開斷 防止復(fù)燃 燃弧時間:

0.5周波以下 降低設(shè)備絕緣水平 電容器開斷 防止復(fù)燃及重?fù)舸?燃弧時間:

0.5周波以下 降低成本設(shè)備絕緣水平 *±30以內(nèi)

4 智能型高壓電器有關(guān)問題的探討

斷路器智能技術(shù)不僅是概念上的轉(zhuǎn)變和理論上的發(fā)展，而且是在眾多領(lǐng)域中技術(shù)上的突破，它的實現(xiàn)必然會應(yīng)用一些新技術(shù)、新材料、新工藝，不斷提高產(chǎn)品的檔次和技術(shù)含量，但是在這個過程中，核心的問題是信息的采樣傳輸與控制系統(tǒng)，這些領(lǐng)域中，有的技術(shù)相對成熟，有的尚處于開發(fā)研制與試運行階段，需要一個不斷總結(jié)提高和完善的階段，具體有下列方面:

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

4.1.1 傳感技術(shù)。局部放電、高壓導(dǎo)體測溫、高壓側(cè)電流和電壓的測量技術(shù)，特別是目前正在開發(fā)研制的光電流、電壓傳感技術(shù)等難度較大的傳感技術(shù);

4.1.2 微機(jī)技術(shù)。開發(fā)出成功的智能化軟件是微機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵。而軟件系統(tǒng)中，主程序則是核心程序。

主程序首先完成單片機(jī)和外圍接口芯片的初始化; 之后，主程序不斷檢測并顯示斷路器的工作狀態(tài)，隨時準(zhǔn)備應(yīng)上位機(jī)的要求與之通信，傳遞有關(guān)的控制和狀態(tài)信息。

4.1.3 抗電磁干擾技術(shù)

研究表明，系統(tǒng)中常態(tài)噪聲是工頻50Hz及其高次諧波，一次回路中發(fā)生的任何形式的暫態(tài)過程（如各種過電壓和各種短路故障）以及載波通訊信號，都會通過不同的途徑耦合到二次系統(tǒng)。此外，高電場引起的電暈及污閃也要產(chǎn)生電磁輻射，二次控制回路的開關(guān)電源由于其浪涌噪聲也會對電量傳輸帶來擾動。大功率電磁鐵動作時引起空間磁場的變化，還會在附近的導(dǎo)電回路中感應(yīng)出電流，對操動機(jī)構(gòu)中的控制電路帶來考驗。解決電磁兼容問題就要針對各干擾源，嚴(yán)格屏蔽、隔離與接地措施，信號的數(shù)字化傳輸可以大大緩解干擾的影響程度，引入光電轉(zhuǎn)換不但可以進(jìn)行電氣隔離，還可以保證信號傳輸過程不受電磁場的干擾。

由于智能化斷路器的信號傳輸與控制系統(tǒng)的工作電壓和信號傳遞電平低，耐壓水平低，外界電磁場干擾很容易使其失效或損壞，而這種情況對于傳統(tǒng)電器調(diào)和的影響是不大的。因此，電磁兼容是斷路器智能化的新課題。

4.1.4 信號處理技術(shù)。對有些技術(shù)來說，獲得監(jiān)測信號只是第一步，必須進(jìn)行故障診斷才能作出判斷、決策。如局部放電監(jiān)測所得復(fù)雜信號需要進(jìn)行故障診斷才能實現(xiàn)故障分類、故障定位、預(yù)期壽命估計等; 用機(jī)械振動法監(jiān)測斷路器機(jī)械狀態(tài)也需對獲取信號作處理才能正確辨識; 目前對于斷路器電弧狀態(tài)的研究，也是從電弧電壓入手，通過軟件的處理實現(xiàn)對電弧狀態(tài)的診斷。

4.2壽命問題

一般來說，電子設(shè)備的使用壽命遠(yuǎn)低于高壓電器設(shè)備本身的壽命，這是一個矛盾。解決的辦法有:

4.2.1提高電子設(shè)備的可靠性，這可以從設(shè)計、制造及適當(dāng)改善運行條件幾方面著手;

4.2.2應(yīng)有自檢功能;

4.2.3采用綜合判斷;

4.2.4對于相同功能的部件，采用模塊化設(shè)計，以降低成本增加備用量，達(dá)到總體上提高電子設(shè)備的可靠性。

4.3經(jīng)濟(jì)問題

當(dāng)前在計算機(jī)等設(shè)備不斷降價的情況下，監(jiān)測設(shè)備價格也不斷降低。這種趨勢還會繼續(xù)下去。但無論如何，仍要相當(dāng)經(jīng)費。如日本三菱公司在’97國際電力設(shè)備及技術(shù)展覽會上顯示的GIS監(jiān)測設(shè)備包括局部放電等約10項內(nèi)容的裝置，價格不超過GIS本身的1/10。這比幾年前聽到的1/3要便宜不少。如采用國產(chǎn)設(shè)備還會便宜得多。

國外也十分關(guān)心監(jiān)測技術(shù)的經(jīng)濟(jì)問題，并作出了不少經(jīng)濟(jì)分析。如有用下列公式作為采用監(jiān)測設(shè)備的條件:

C式中: C——監(jiān)測裝置每年平均投資

B——采用監(jiān)測裝置后，因減少維修次數(shù)而每年平均

節(jié)約的維修經(jīng)費

D——采用監(jiān)測裝置后，因減少一次事故而每個平均

節(jié)約的維修費

E——年事故率

在不考慮D·E一項時，監(jiān)測設(shè)備的合理投資為高壓開關(guān)設(shè)備投資1%-2.7%，后者指頻繁操作的高壓開關(guān)。以上當(dāng)然未考慮因出現(xiàn)事故所造成的各種間接經(jīng)濟(jì)損失。非經(jīng)濟(jì)損失更難于計算。

美國紐約電管局和加拿大魁北克水電局自1993年裝置MONITEC監(jiān)測系統(tǒng)到1996年因監(jiān)測出包括機(jī)構(gòu)卡滯、動作不到位和軸銷斷裂等5次重大事故征兆，保證了供電可靠性，估計節(jié)約經(jīng)費超過100萬美元，降低了成本，提高了市場競爭力。

目前，對高壓斷路器智能化經(jīng)濟(jì)問題的考慮，總是偏重對智能化需要而購置的設(shè)備的價格；其次，再包括減少維修次數(shù)節(jié)約的經(jīng)費和減少一次事故所節(jié)約的費用。按理說，這是很不夠的。比如，由于實現(xiàn)了斷路器的受控操作，斷路器的開斷容量可以減少，是否能選擇開斷容量小一些的斷路器？操作過電壓的倍數(shù)下降了，設(shè)備的絕緣水平能否下降？再者，由于智能化斷路器科技含量高、技術(shù)先進(jìn)、可靠性高而受到用戶的青睞，在競爭中中標(biāo)而獲利，這些潛在的經(jīng)濟(jì)效益能不能考慮?？偟膩砜矗瑹o論是研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、制造廠商還是使用單位，把目標(biāo)瞄準(zhǔn)智能化斷路器不失為明智之舉。

5 智能化斷路器的現(xiàn)狀

近年來已有很多智能化斷路器面市，高壓領(lǐng)域典型的有東芝公司的C-GIS和ABB公司的EXK型智能化GIS，它們的特點都是采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和微計算機(jī)處理技術(shù)，使整個組合電器的在線監(jiān)測與二次系統(tǒng)在一個計算機(jī)控制平臺上。在中壓領(lǐng)域較典型的有九十年代初的富士公司的智能式真空斷路器及ABB公司近年來推出的VM1型真空斷路器。前者包括三種功能: 自動保護(hù)功能、早期維護(hù)功能和信息傳遞功能。其中保護(hù)功能指標(biāo)斷路器本體可對過電流和短路故障進(jìn)行檢測與判斷并發(fā)出指令，使斷路器可靠分閘; 早期維護(hù)功能指斷路器在真空度降低、電接觸部位溫升異常以及脫扣線圈斷線時均能發(fā)出報警，提示操作人員把斷路器退出運行進(jìn)行維修; 信息傳遞功能則指除正常外加入的控制信號外斷路器狀態(tài)的信號輸出。

VM1型真空開關(guān)是ABB公司的最新產(chǎn)品，除了新穎的一體化絕緣結(jié)構(gòu)，最顯著的特色是采用了除永磁操動機(jī)構(gòu)外，就是它的二次控制無觸點化和采用新型傳感器。開關(guān)的位置傳感器和輔助接點均為無觸點的臨近開關(guān)或光開關(guān)，新型號電量傳感器信號可以直接變換成數(shù)字信號，取代了傳統(tǒng)的電磁式電壓和電流互感器。

當(dāng)前，世界上先進(jìn)的工業(yè)國家都看好在電力系統(tǒng)中高壓領(lǐng)域智能化高壓電器的發(fā)展前景和潛在的效益，加大了研究的投入和開發(fā)的力度，比較典型的有ABB公司推出的CAT，具有人工智能技術(shù)的斷路器，如前面所討論的，在一定程度上實現(xiàn)了對斷路器的受控操作; ABB公司推出的光電式電流傳感器和電壓傳感器在高壓領(lǐng)域中替代了傳統(tǒng)的電磁式電流互感器和電壓互感器，解決了智能化高壓電器設(shè)備中傳感技術(shù)的難題。目前，已經(jīng)大量應(yīng)用的信號數(shù)字化傳輸技術(shù)大大緩解了信號傳播中干擾的影響程度等，這些高新技術(shù)的應(yīng)用都為智能化斷路器技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

斷路器智能化是一項更新?lián)Q代的工作，它涉及到很多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展，如傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及斷路器本身及操動機(jī)構(gòu)等方面，需要更多的投入和開發(fā)。但是，可以展望，隨著智能化進(jìn)程上的難題一個一個地被破解，性能優(yōu)越的智能化斷路器終將會在不久的將來登堂入室，為人們所熟悉和喜愛。

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