導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電源檢測，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

監(jiān)控模塊根據(jù)接收到以CAN通訊卡傳來的指令來控制電機(jī)的停止/啟動(dòng),同時(shí)檢測取芯儀供電電源的運(yùn)行狀態(tài),并將電壓、電流、溫度、運(yùn)行信息及故障信息等參數(shù)通過CAN通訊傳給上位機(jī)進(jìn)行處理和顯示。電壓一次側(cè)由芯片3875發(fā)出的移相脈沖控制H橋的IGBT模塊,正弦脈寬調(diào)制(SPWM)波由SPWM輸出模塊編程實(shí)現(xiàn),并且實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)和軟停車,驅(qū)動(dòng)負(fù)載電機(jī)自適應(yīng)等功能。方案結(jié)構(gòu)(圖略)。測控系統(tǒng)特點(diǎn)測控系統(tǒng)采用凌陽公司的16位高速微型計(jì)算機(jī)SPMC75F2413A為核心,CAN控制器采用MCP2515,CAN驅(qū)動(dòng)器采用TI公司的低功耗串行CAN控制器SN65HVD1040D,通過CAN總線能夠?qū)崟r(shí)地檢測和傳遞數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和共享,更能夠?qū)崿F(xiàn)多CPU之間的數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)互通,其它電子元件均選擇150℃溫度的等級。此外系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有散熱器、風(fēng)扇等。該測控系統(tǒng)具有極高的高溫可靠性,能夠確保系統(tǒng)在高溫環(huán)境下可靠工作,控制、檢測、顯示的實(shí)時(shí)性好,可靠性高。測控系統(tǒng)采用智能化控制算法軟件來實(shí)現(xiàn)馬達(dá)機(jī)的高性能運(yùn)行,其具有效率高、損耗小、噪音小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。

硬件電路設(shè)計(jì)

CAN通信電路檢測系統(tǒng)采用SPMC75F2413A凌陽單片機(jī),不集成CAN外設(shè)模塊,選擇外部CAN模塊控制器MCP2515,該模塊支持CAN協(xié)議的CAN1.2、CAN2.0A、CAN2.0BPassive和CAN2.0BActive版本,是一個(gè)完整的CAN系統(tǒng),直接連接到單片機(jī)的SPI總線上,構(gòu)成串行CAN總線,省去了單片機(jī)I/O口資源,電路簡單,適合高溫工作。CAN通信電路原理圖(圖略)MCP2515輸出只要加一個(gè)收發(fā)器就可以和上位PC機(jī)進(jìn)行CAN通信,收發(fā)器采用TI公司生產(chǎn)的SH65HVD140D。電機(jī)溫度檢測電路該系統(tǒng)中供電電源溫度的檢測由溫度傳感器PT100來完成。PT100與高頻變壓器、供電電源散熱器、高頻電感發(fā)熱器件的表面充分接觸,當(dāng)器件的溫度變化時(shí),PT100的阻值也隨之變化,將溫度傳感器的阻值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),電壓信號(hào)放大整形送給單片機(jī),再由單片機(jī)計(jì)算出供電電源各發(fā)熱點(diǎn)的實(shí)際溫度。當(dāng)溫度過高,供電電源自動(dòng)停止運(yùn)行。同時(shí)實(shí)時(shí)將檢測到的各發(fā)熱點(diǎn)的溫度通過CAN通訊發(fā)給上位PC機(jī)。輸入直流電壓檢測電路檢測電路(圖略)。供電電源為多電壓變化環(huán)節(jié),前級變換為AC/DC,儀器要深入井下工作,交流高壓從地面通過長達(dá)7000m的電纜線供給,直流阻抗(電阻)值約為240Ω,一般由兩根電纜導(dǎo)線并聯(lián)使用[5]。系統(tǒng)不工作時(shí),電纜導(dǎo)線無電流,供電電壓相對較高,電機(jī)電流約1.5A。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電纜中有電流,電纜線路就會(huì)有壓降,電機(jī)電流會(huì)達(dá)到3A。由于采用了高頻變壓器,變比約18,當(dāng)負(fù)載電流增加1.5A時(shí),原邊電流就增加約27A,如果重載,原邊電流增加更多,就會(huì)拉垮輸入電源。所以對輸入的一次側(cè)直流電壓電流進(jìn)行監(jiān)控就非常必要,根據(jù)檢測值來調(diào)整輸入的直流高壓[6]。檢測電路采用的是差分電路采樣直流電壓,檢測時(shí),直流高壓加到分壓電阻的兩端,通過分壓電阻運(yùn)放調(diào)理后輸入到CPU。

軟件設(shè)計(jì)

CAN通信協(xié)議系統(tǒng)CAN總線的節(jié)點(diǎn)流程圖。上位機(jī)向監(jiān)控模塊發(fā)送指令幀,幀號(hào)為0x11,用來控制電機(jī)啟停和SPWM輸出。監(jiān)控模塊向上位機(jī)發(fā)送狀態(tài)幀,幀號(hào)為0x21,用來反饋電機(jī)的狀態(tài)信息。軟件流程圖監(jiān)控模塊根據(jù)上位機(jī)的指令控制電機(jī)的停止/啟動(dòng),同時(shí)檢測取芯器供電電源的運(yùn)行狀態(tài),并將參數(shù)傳給上位機(jī)進(jìn)行顯示。軟件分為兩大模塊,主程序模塊和定時(shí)器T1中斷服務(wù)模塊。主程序模塊主要實(shí)現(xiàn)上電初始化功能、CAN通訊功能和定時(shí)器T1中斷設(shè)置等功能;定時(shí)器T1中斷程序模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)采樣及發(fā)送,并能根據(jù)CAN總線接收的指令控制輸出參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

上述檢測系統(tǒng)安裝在井壁取芯儀上得以成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。將安裝有檢測控制系統(tǒng)的井壁取芯儀整體放在恒溫箱里面做加溫運(yùn)行帶載實(shí)驗(yàn),恒溫箱145℃恒定不變,連續(xù)運(yùn)行24h,每隔0.5h使電機(jī)帶載運(yùn)行10min,即電機(jī)憋壓運(yùn)行。同時(shí)改變電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速(從500r/m到3000r/m),觀測測量的電機(jī)實(shí)際運(yùn)行速度穩(wěn)定,又根據(jù)電機(jī)的帶載運(yùn)行調(diào)整輸入直流高溫。檢測控制系統(tǒng)經(jīng)高溫24h連續(xù)運(yùn)行,電機(jī)在空載和帶載時(shí)能夠可靠運(yùn)行,滿足要求。(a)(b)(c)是實(shí)驗(yàn)時(shí)測得的CAN總線數(shù)據(jù)幀。(a)為CAN總線數(shù)據(jù)一幀的數(shù)據(jù)波形,由10個(gè)字節(jié)組成。為測控系統(tǒng)CAN總線數(shù)據(jù)幀發(fā)送接收,每隔120ms傳送一幀數(shù)據(jù)。

篇2

關(guān)鍵詞：本質(zhì)安全電路 ia等級 隔爆兼本安電源 瞬態(tài)能量測試

中圖分類號(hào)：TD52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（b）-0055-02

隨著GB3836.1-2010、GB3836.2-2010、GB3836.4-2010等系列標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，以及近年來根據(jù)安標(biāo)中心的管理要求，煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”[1]的推廣普及，ia等級的本安產(chǎn)品得到了推廣應(yīng)用，越來越多的廠家開始關(guān)注并設(shè)計(jì)ia等級的本安產(chǎn)品。電源是電子產(chǎn)品的重要組成部分，也是功率較大的部分，因而電子產(chǎn)品主要從電源方面入手實(shí)現(xiàn)防爆。因此ia等級的本安輸出型電源成為了近年來本安防爆電子產(chǎn)品研究的技術(shù)熱點(diǎn)，但到目前為止，針對ia等級的電源設(shè)計(jì)方法和檢測方法的研究在文獻(xiàn)中鮮為報(bào)道。

該文旨在提出一種新型ia電源的設(shè)計(jì)方法，并根據(jù)此設(shè)計(jì)給出設(shè)計(jì)要點(diǎn)、分析評價(jià)和檢測方法，給設(shè)計(jì)者提供一個(gè)參考方向。

1 本安電氣設(shè)備防爆原理和ia等級設(shè)備定義

本質(zhì)安全電氣設(shè)備防爆基本原理是：通過限制電氣設(shè)備電路的各種參數(shù)或采取保護(hù)措施來限制電路的火花放電能量和熱能，使其在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃周圍環(huán)境的爆炸性混合物，從而實(shí)現(xiàn)電氣防爆[2]。

ia等級本質(zhì)安全型電氣設(shè)備是指電路在正常工作、1個(gè)或2個(gè)計(jì)數(shù)故障時(shí)，都不能點(diǎn)燃爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

計(jì)數(shù)故障的定義是：符合本標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求的電氣設(shè)備的部件上出現(xiàn)的故障。非計(jì)數(shù)故障的定義是：不符合本標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求的電氣設(shè)備的部件上出現(xiàn)的故障[3]。另外，在設(shè)計(jì)ia電源時(shí)可以使用電子限流來進(jìn)行功率限制，但是需使用限流電阻來限制瞬態(tài)電流。下面介紹一種使用限流電阻限流的ia電源。

2 ia電源設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

由于煤礦井下電氣設(shè)備功耗較大，礦用電源輸出供電參數(shù)一般較大，該文以輸入額定電壓AC127V，最高輸出電壓Uo=16.0V，最高輸出電流Io=1.0A為例，能基本滿足礦用本安電氣產(chǎn)品的供電需求。本文保護(hù)電路采用三重電子快速截流型保護(hù)方式，并采用可靠限流電阻進(jìn)行瞬態(tài)能量限制，達(dá)到ia型電源的設(shè)計(jì)要求。

2.2 電路設(shè)計(jì)

2.2.1 主要電路介紹

如圖1所示電路由電源變壓器、整流濾波電路、直流穩(wěn)壓電路、三重限壓限流電子保護(hù)電路和限流電阻組成。由于各個(gè)廠家的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法不同，變壓器需要符合GB3836.4-2010的規(guī)定，并通過變壓器的最大負(fù)載電流型式試驗(yàn)和例行耐壓試驗(yàn)；穩(wěn)壓電路可采用LM317等三端穩(wěn)壓器來實(shí)現(xiàn)，也可采用隔離DC/DC來實(shí)現(xiàn)；SF1、SF2、SF3為三重穩(wěn)壓限流電路；R為限流電阻，有效抑制瞬態(tài)電流的產(chǎn)生。整流濾波以及限壓電路較為容易實(shí)現(xiàn)，但是限流電路則是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，該文重在介紹過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。

2.3 過流保護(hù)電路

鑒于ia電源等級的劃分和本安電路的設(shè)計(jì)要求，ia電源應(yīng)有三重的限壓限流保護(hù)措施，下面的過流保護(hù)電路為一重，將其三重化串聯(lián)入電路中即可。

該限流電路采用比較器芯片TLE2142構(gòu)成一個(gè)電流可調(diào)節(jié)的精密保護(hù)電路，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻W1設(shè)定輸出電流保護(hù)值，當(dāng)電路出現(xiàn)過流現(xiàn)象，場效應(yīng)管Q1截止，切斷輸出；反之就解除保護(hù)。該電路保護(hù)電流可調(diào)節(jié)，保護(hù)特性理想，提高了可靠性，限制了瞬態(tài)能量的輸出。

3 限流電阻的使用和分析評價(jià)

在本安電路的設(shè)計(jì)中，有一個(gè)很重要的概念，即額定值概念：與本安性能有關(guān)的元器件，在正常工作及故障狀態(tài)下，其工作電壓工作電流及功率不得大于其額定值的三分之二。下面以實(shí)例來介紹一下電阻額定值要求的方法。

由前所述，假設(shè)不存在非技術(shù)故障，則ia等級的產(chǎn)品檢驗(yàn)需設(shè)置兩重技術(shù)故障，針對圖2所示的電路，將SF1、SF2、SF3三重保護(hù)中的任意兩重去掉都依然還有一重保護(hù)在起作用。保護(hù)電路的輸出參數(shù)為：Uo=16.0V，Io=1.0A，R=5Ω/10W。由于電子限流存在暫態(tài)過程，該暫態(tài)主要為電流暫態(tài)，實(shí)際輸出暫態(tài)值一般都大于Io數(shù)倍，但電壓一般不會(huì)超過Uo。所以此處限流電阻的大小可按Uo輸出時(shí)的可靠限流電阻選擇。查表A.1得，16.0V時(shí)考慮1.5倍安全系數(shù)，最大電流可允許值為3.3A，所以限流大足最小為16.0/3.3=4.85Ω，5Ω大于4.85Ω，符合阻值額定值要求。當(dāng)輸出Io=1.0A時(shí)，5Ω的限流電阻所允許的功率不小于1.5×1.02×5=7.5W，10W大于7.5W，符合功率額定值要求。

4 檢測方法研究

4.1 測試方法

電子保護(hù)限流電路具有急劇短路的特點(diǎn)，該類電路不宜使用火花點(diǎn)燃試驗(yàn)來檢驗(yàn)電路的本安符合性，而應(yīng)進(jìn)行GB3836.4-2010第10.1.5.3條規(guī)定的瞬態(tài)能量測試。試驗(yàn)測試電路如圖3所示。

4.2 輸出電流波形示例

通過圖4、圖5、圖6可以看出，電流峰值明顯降低，使用限流電阻保護(hù)的瞬態(tài)效應(yīng)明顯優(yōu)于無限流電阻保護(hù)電路的瞬態(tài)效，該ia電源既保證了輸出功率，又有效限制了瞬態(tài)效應(yīng)。

5 結(jié)語

該文通過一種ia電源的設(shè)計(jì)，給出了有效的分析步驟和可行的檢測方法，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行電路設(shè)計(jì)提供了清晰的思路，為檢測檢驗(yàn)通常進(jìn)行火花點(diǎn)燃試驗(yàn)的現(xiàn)狀提出了更為簡單有效的檢測方法和依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 安監(jiān)總煤裝[2010]146號(hào).建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知.

篇3

關(guān)鍵詞：家用電器；電源線；橫截面積；電阻法；實(shí)際問題

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國民生活生平較之以往有了明顯改善，各種家用電器也成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵贰ｋ娫淳€作為家用電器較為重要的組成部分之一，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響著電器的質(zhì)量及使用壽命，若是電源線質(zhì)量不合格還有可能引發(fā)火災(zāi)等事故，從而給用戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這不得不引起我們的高度重視和關(guān)注。為此，對家用電器電源線截面積進(jìn)行準(zhǔn)確測量就顯得尤為重要。

根據(jù)國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》中第25.8條規(guī)定“電源軟線的導(dǎo)線應(yīng)具有不小于表11中所示的標(biāo)稱橫截面積。”

并且該條規(guī)定“通過測量確定其是否合格”。

由于標(biāo)準(zhǔn)原文并未對具體的測量方法進(jìn)行明確規(guī)定，同時(shí)也沒有規(guī)定測量偏差要求，由此進(jìn)而產(chǎn)生爭論，而爭論的焦點(diǎn)無非就是采用以下兩種方法的哪一種對家用電器電源線橫截面積進(jìn)行測量：

1.數(shù)根數(shù)截面積測量法

該方法具體是指先數(shù)出電源線導(dǎo)線的實(shí)際根數(shù)，可用n表示，然后對單根導(dǎo)線的直徑D進(jìn)行測量，這樣便可以計(jì)算出電源線的截面積，其計(jì)算公式如下：

這種電源線橫截面積的測量方法相對比較簡單、快速，通常只需要一只千分尺便可以完成操作。測量結(jié)果不小于標(biāo)稱橫截面積便視作合格，反之則判定為不合格。

2.電阻法

采用電阻法對家用電器的電源線橫截面積進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)當(dāng)先將電源線在試驗(yàn)現(xiàn)場放置一定的時(shí)間，以此來確保導(dǎo)體本身的溫度與環(huán)境測試達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。在實(shí)際測量過程中，應(yīng)當(dāng)確保電源線的總長度不小于1m或是直接對整根電源線進(jìn)行測量，同時(shí)還要準(zhǔn)確記錄下測量時(shí)的環(huán)境溫度。為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以使用下面的公式將電源下的電阻值修正至20攝氏度時(shí)的電阻值。

上式中，R20代表20攝氏度時(shí)的導(dǎo)體電阻；Rt表示在環(huán)境溫度時(shí)的導(dǎo)體測量電阻值；Kt代表溫度校正系數(shù)；L則表示電源線的長度（m）。當(dāng)測量所得的結(jié)果小于等于標(biāo)稱橫截面積對應(yīng)的20攝氏度時(shí)的導(dǎo)體最大電阻，便視作合格，反之則判定為不合格。

顯然，采用數(shù)根數(shù)法對電源線橫截面積進(jìn)行測量很容易存在判斷錯(cuò)誤的可能性，而通過測量導(dǎo)體電阻的方法來確定導(dǎo)線的橫截面積無疑是一種有效準(zhǔn)確的檢測方法。

但是值得注意的是，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T5023.2-2008《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第2部分：試驗(yàn)方法》中2.1條規(guī)定“導(dǎo)體電阻檢查應(yīng)在長度至少為1m的電纜試樣上對每根導(dǎo)體進(jìn)行測量”。那么問題就來了，在實(shí)際檢測的家用電器樣品中，并非所有類型的樣品都有配備1m以上的電源軟線。以電水壺為例，電水壺除了要執(zhí)行GB4706.1-2005通用要求之外，還必須要同時(shí)符合GB4706.19-2008《家用和類似用途電器的安全 液體加熱器的特殊要求》，其中第25.101條規(guī)定“電水壺的電源軟線除非是螺旋型電源線，否則不應(yīng)長于75cm”。 所以實(shí)際情況是，大多數(shù)的電水壺產(chǎn)品，其電源軟線基本都是小于或等于75cm，除了少數(shù)帶有貯線裝置的無繩電水壺或者配備了螺旋型電源線。這就與采用導(dǎo)體電阻的方法進(jìn)行橫截面積檢驗(yàn)的前置條件相悖，導(dǎo)致試驗(yàn)無法進(jìn)行。

至此，在實(shí)際檢測中，如若樣品電源軟線符合“電阻法”相關(guān)檢測條件的，則采用導(dǎo)體電阻的方法來確定導(dǎo)線的橫截面積；如若遇到檢測樣品的電源軟線不滿足“電阻法”相關(guān)檢測條件的，如果條件允許，個(gè)人認(rèn)為可以在采集樣品的時(shí)候，額外采集長度大于1m，與樣品所配備的電源軟線相同型號(hào)規(guī)格的電源線母本作為附加樣品，同樣采用導(dǎo)體電阻的方法來確定導(dǎo)線的橫截面積；如若不滿足條件，又確實(shí)無法采集到電源線母本的，也可采取查看被檢驗(yàn)方提供相關(guān)元件的有效檢驗(yàn)合格證書，證明所采用元件規(guī)格參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，等同采用該證書作為判定依據(jù)；如若均不能滿足以上條件的樣品，則仍將采用“數(shù)根數(shù)”的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，并附帶“數(shù)根數(shù)”的測量不確定度分析。此法雖欠科學(xué)，也存在誤判風(fēng)險(xiǎn)，但至少也能起到排除嚴(yán)重偷工減料的明顯不合格產(chǎn)品的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙金奎.電源線的檢測與分析[A].中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)低壓電器專業(yè)委員會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2011（2）.

篇4

【關(guān)鍵詞】煤礦自動(dòng)化;遠(yuǎn)程監(jiān)測;后備電源;遠(yuǎn)程充放電

引言

在煤礦后備電源充放電過程中，由于煤礦礦井上下條件復(fù)雜，且存在點(diǎn)多面廣、距離遠(yuǎn)、戰(zhàn)線長的特點(diǎn)，將會(huì)大大影響煤礦監(jiān)測監(jiān)控設(shè)施設(shè)備的安全供電，應(yīng)當(dāng)對其采取保障措施，應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)控后備電源遠(yuǎn)程系統(tǒng)，安全監(jiān)控煤礦后備電源的遠(yuǎn)程充放電功能，發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。以下對此做具體研究。

1.實(shí)現(xiàn)煤礦自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程監(jiān)測的意義

實(shí)際工作中，在煤礦后備電源當(dāng)電網(wǎng)停電后，若是煤礦后備電源不可以保證連續(xù)工作1h，應(yīng)對其進(jìn)行及時(shí)更換，以確保煤礦后備電源供電安全[1]。為實(shí)現(xiàn)對煤礦自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程檢測，開發(fā)設(shè)計(jì)后臺(tái)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)際工作中人們只需連接自動(dòng)化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程充放電電源數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)顯示，大大降低煤礦后備電源監(jiān)測監(jiān)控人員勞動(dòng)強(qiáng)度，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

2.淺析煤礦自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程充放電監(jiān)測步驟

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測及遠(yuǎn)程充放電控制系統(tǒng)

對于煤礦自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)中，在自動(dòng)化后備電源的遠(yuǎn)程監(jiān)測以及遠(yuǎn)程充放電控制中，應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，制動(dòng)實(shí)現(xiàn)對后備電源的監(jiān)控。用電話通道來獲取后備電源數(shù)據(jù)信息，并輔助安全報(bào)警系統(tǒng)保證監(jiān)控的實(shí)時(shí)性[2]。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)

采用分布式設(shè)計(jì)，確保每個(gè)后備電源的直流系統(tǒng)為一個(gè)子系統(tǒng)，并采集其數(shù)據(jù)信息上傳到監(jiān)控中心中，確保各子系統(tǒng)相互獨(dú)立，保障煤礦后備電源運(yùn)行穩(wěn)定性[3]。設(shè)計(jì)后備電源的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測，使用MFC結(jié)合COM開發(fā)的模式在局域網(wǎng)中，可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對煤礦后備電源以及遠(yuǎn)程充放電的控制，降低煤礦后備電源維護(hù)管理成本，保障煤礦安全。

2.2 系統(tǒng)組成

在自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，主要監(jiān)測客戶端、以太網(wǎng)、串口轉(zhuǎn)子以及后臺(tái)監(jiān)測系統(tǒng)組成，通過RS485與后備電源內(nèi)的直流電源相連接，并將采集的數(shù)據(jù)與本地協(xié)議轉(zhuǎn)換;通過連接以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息傳至服務(wù)器;由Web服務(wù)器接收后將按照協(xié)議解碼，將數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫中[4]。系統(tǒng)硬件中包含Cpu、rs485、rj45等部分，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入與數(shù)據(jù)傳輸功能。然后，可以由Web服務(wù)器通過Ip站點(diǎn)與http協(xié)議接入到網(wǎng)絡(luò)通信中，使煤礦自動(dòng)化后備電源管理人員通過瀏覽器訪問后臺(tái)監(jiān)測內(nèi)容，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測后備電源的遠(yuǎn)程充放電情況。

2.3 設(shè)計(jì)后臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)

對于煤礦自動(dòng)化后備電源的后臺(tái)監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)該具備數(shù)據(jù)管理展示功能，數(shù)據(jù)的采集功能以及數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)功能。能夠?qū)崿F(xiàn)對后備電源遠(yuǎn)程充放電過程中數(shù)據(jù)的采集與驗(yàn)證，應(yīng)用MySQL數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。并且還將具備經(jīng)通信協(xié)議解碼，對系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，提升煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，以便可以及時(shí)檢測后備電源的遠(yuǎn)程充放電情況。實(shí)現(xiàn)了用戶管理、變電站和直流參數(shù)配置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示等功能，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程充放電實(shí)時(shí)工作情況，并且還可以通過長時(shí)間運(yùn)行測試，制動(dòng)實(shí)現(xiàn)對后備電源遠(yuǎn)程充放電異常的告警。

2.4 數(shù)據(jù)發(fā)送及處理

在煤礦礦井自動(dòng)化后備電源監(jiān)控中，將會(huì)應(yīng)用監(jiān)控結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)將會(huì)采用B/S體系結(jié)構(gòu)，在客戶端通過Web向服務(wù)器法出請求，然后在服務(wù)器端對請求確認(rèn)響應(yīng)之后，再執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。具體流程如圖2所示：

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)原理

用專用TC-208視頻芯片驅(qū)動(dòng)，使得圖像更加清晰，實(shí)現(xiàn)對煤礦后備電源遠(yuǎn)程充放電的自動(dòng)化控制，界面友好，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測界面根據(jù)需要增加監(jiān)測參數(shù)，確保煤礦后備電源運(yùn)行安全。在自動(dòng)化的煤礦后備電源監(jiān)控系統(tǒng)中，我們將串行通信端口（RS-2 3 2）的計(jì)算機(jī)，將其與其它設(shè)備連接之后，在其上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在R S2 3 2 串行通信端口中，還包括COMI和COMZ兩個(gè)數(shù)據(jù)端口，二者均是以9針接頭接出的通信端口，通過調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，傳輸?shù)秸{(diào)度室之后，就可以通過網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)字監(jiān)控，突破地域限制，監(jiān)控后備電源的遠(yuǎn)程充放電情況。

3.實(shí)際自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程監(jiān)測及遠(yuǎn)程充放電應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目案例

針對某環(huán)能公司的煤礦為例，為確保煤礦井下在交流電網(wǎng)停電之后，仍然可以確保安全監(jiān)控設(shè)備正常工作，并且保證礦井監(jiān)控設(shè)備后備電源充放電政策，可以維持正常工作。故此，針對煤礦后備電源實(shí)際情況，設(shè)計(jì)自動(dòng)化后備電源檢測及遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)，改進(jìn)后備電源檢測系統(tǒng)。

3.2 設(shè)計(jì)改造方案

在煤礦后備電源連接KDW12型電源電纜時(shí)，可以將三芯橡套電纜中國的黑色電纜芯線連接在內(nèi)接地接線柱上，并且使用兩根交流127 V火線放置當(dāng)中，使白色電纜芯線接壓接在KDW12型穩(wěn)壓a接線柱上，紅色電纜芯線壓接在C1口端子上。還需要再截取500mm紅色的芯線，將其一端壓接在C1端口的公共端子，另一端壓接在KDW12型穩(wěn)壓電源b接線柱上，圖3所示：

圖3 接線示意圖

自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程監(jiān)測中，應(yīng)用基于KJ66N網(wǎng)絡(luò)通訊板的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對礦井安全監(jiān)控中后備電源的遠(yuǎn)程充放電控制， 必須設(shè)置三個(gè)參數(shù)，分別是分站測點(diǎn)號(hào)、遠(yuǎn)程充放電測點(diǎn)號(hào)以及分站接入網(wǎng)絡(luò)IP地址;通過這三個(gè)參數(shù)，就可以檢測控制信號(hào)來源，進(jìn)行正確的遠(yuǎn)程通訊，更便捷、迅速地實(shí)現(xiàn)對礦井后備電源的遠(yuǎn)程監(jiān)測及遠(yuǎn)程充放電控制。

3.3 定義測點(diǎn)

通過定義測點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。可以點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊測點(diǎn)定義，在0對話框中輸入分站測點(diǎn)號(hào)，輸入分站名稱與地點(diǎn)[5];選擇相應(yīng)的分站號(hào)，輸入相應(yīng)控制量遠(yuǎn)程放電測點(diǎn)號(hào);點(diǎn)擊通訊，設(shè)置巡檢分站IP，實(shí)現(xiàn)對煤礦后備電源自動(dòng)化的遠(yuǎn)程監(jiān)測以及遠(yuǎn)程充放電控制。

3.4 應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)控后的效益比較

對于煤礦自動(dòng)化后備電源遠(yuǎn)程監(jiān)測以及遠(yuǎn)程充放電控制后，降低煤礦后備電源使用中的安全風(fēng)險(xiǎn)，建設(shè)后備電源監(jiān)測控制所需的投入人次，減少后備電源放電所需時(shí)間，提升煤礦經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)論

綜上所述，遠(yuǎn)程監(jiān)測煤礦自動(dòng)化后備電源，并自動(dòng)化監(jiān)測其后備電源的充放電過程，可以有效確保煤礦開采中后備電源的供電安全，也可以大大提升礦井安全監(jiān)控后備電源充放電功能，解決煤礦監(jiān)測設(shè)備設(shè)施的安全供電問題，提升煤礦的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]王慧娟，劉人禮，鄧平.基于Web的變電站直流電源遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)[J].電氣應(yīng)用，2012（07）：46-49

[3]楊思俊.光伏發(fā)電通信基站電源遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（10）：169-172.

篇5

【關(guān)鍵詞】變電站 絕緣監(jiān)測 直流供電 監(jiān)測方法

變電站的直流系統(tǒng)規(guī)模十分龐大，主要為相關(guān)裝置和通訊設(shè)備提供電源，在電力系統(tǒng)中占據(jù)了重要地位。目前，直流系統(tǒng)接地故障頻繁發(fā)生，一般的檢測方法不能夠完全保證支路直流接地的定位，這嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全性。為了確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，我們要進(jìn)一步提高直流供電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測的準(zhǔn)確性，對其絕緣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。下面我們首先來了解一下直流供電系統(tǒng)的幾種絕緣檢測方法，然后再來對變電站分布式直流接地電阻在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行探討。

1 直流供電系統(tǒng)主要的絕緣檢測方法

1.1 電橋法

電橋法是檢測直流系統(tǒng)絕緣情況的主要方法之一，它主要分為平衡電橋法和不平衡電橋法。電橋法主要是將直流系統(tǒng)對地絕緣電阻同人為的兩個(gè)電阻連接成電橋，在系統(tǒng)正常的情況下，電橋平衡，如果出現(xiàn)故障，電橋失去平衡后則會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。其中平衡電橋法不能夠檢測直流接地故障，只對系統(tǒng)絕緣性有一定的檢測作用，局限性大。而不平衡電橋法雖然比平衡電橋法先進(jìn)些，但是也只能檢測出系統(tǒng)接地故障，卻無法判斷故障支路，有一定的局限性。

1.2 漏電流法

漏電流法是將傳感器套在直流系統(tǒng)各個(gè)支路的正負(fù)導(dǎo)線上面，工作原理如圖1所示。這樣以來，一旦電流大小相等且呈反向，就會(huì)消除磁場，傳感器二次側(cè)輸出值則為零。絕緣檢測裝置是用來顯示母線電壓的，一旦系統(tǒng)發(fā)生接地，傳感器就會(huì)輸出電壓值。但是，利用該方法仍然不能解決對正負(fù)母線絕緣性進(jìn)行判斷，如果連接兩個(gè)電阻和開關(guān)來進(jìn)行解決，也無法對接地故障進(jìn)行判斷，而且傳感器會(huì)受到一定的干擾，精確度會(huì)降低。

1.3 低頻信號(hào)法

低頻信號(hào)法主要是定時(shí)的對系統(tǒng)母線與大地間注入低頻交流信號(hào)，利用交流信號(hào)來對直流系統(tǒng)接地故障進(jìn)行有效的監(jiān)測。該方法主要分為定頻法和變頻法，其中定頻法又分為支路加傳感器和不加傳感器的兩種檢測手段，在采用定頻法時(shí)，檢測結(jié)果受到了系統(tǒng)分布式電容的嚴(yán)重影響。變頻法是在定頻法的基礎(chǔ)上研究出來的，有效的提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，但是使用范圍仍有局限性。

2 探討直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測裝置的設(shè)計(jì)

通過對直流系統(tǒng)絕緣檢測方法的分析，我們清楚的了解到這些方法的局限性，它們無法對故障支路進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，影響了系統(tǒng)的安全性。弱電微機(jī)保護(hù)一般采用的是24V，變電站多為110V、120V，為此需要通過逆變電源來協(xié)助。在采用微機(jī)保護(hù)時(shí)，逆變電源的使用效果欠佳，存在一定的問題，容易引發(fā)開關(guān)量誤動(dòng)。針對上述問題，本文通過合理的設(shè)計(jì)與研發(fā)技術(shù)，對絕緣監(jiān)測裝置系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

2.1 系統(tǒng)的組成與工作原理

根據(jù)直流供電系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，我們可以采用由繁化簡的原則，將復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系變簡單。這就需要我們在直流系統(tǒng)支路上面安裝隔離電源，之后再在其支路上分別安裝直流接地檢測子機(jī)，這樣以來各檢測子機(jī)分工不同，共同完成檢測任務(wù)后，通過總線輸送到檢測主機(jī)中。該分布式直流接地監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示，檢測子機(jī)從1到5檢測的范圍各不同，其中檢測子機(jī)1主要是用來檢測直流母線的。這種分布式監(jiān)測系統(tǒng)相對于以往的集中式監(jiān)測系統(tǒng)來說，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)支路電源的分離，避免了支路誤動(dòng)問題的發(fā)生，有利于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在檢測子機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，檢測方法相對簡單，一旦檢測到直流接地問題，不需要通過注入信號(hào)或者利用傳感器就能夠?qū)收现愤M(jìn)行定位，這主要是由系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)決定的，受外界環(huán)境的干擾性較小，采用不平衡電橋法即可完成檢測工作。

分布式直流接地監(jiān)測系統(tǒng)的研究依賴于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，包括分布式隔離電源技術(shù)、485總線通訊技術(shù)等，通過采用先進(jìn)的控制以及數(shù)據(jù)處理芯片，增強(qiáng)了裝置的安全性，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供了有效的保障。該監(jiān)測裝置相對輕便，安裝操作較簡單，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。利用分布式直流接地電阻在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行檢測工作時(shí)，我們不僅可以迅速的對故障支路進(jìn)行定位，而且系統(tǒng)還可以對故障進(jìn)行顯示記錄并報(bào)警，節(jié)約了大量的維修時(shí)間，方便了維修工作的開展，進(jìn)一步減少了停電事故的發(fā)生。

2.2 檢測子機(jī)的工作原理

檢測子機(jī)在工作時(shí)，是通過RS485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模涔ぷ髟砣鐖D3所示，它的工作電源組則是通過直流母線電壓轉(zhuǎn)換的，我們可以選擇隔離放大器或者光耦進(jìn)行隔離。在分布式直流監(jiān)測系統(tǒng)中，檢測子機(jī)與隔離電源之間既可以合為一體，也可以相互分開。隔離電源對檢測子機(jī)來說尤為重要，它除了能夠產(chǎn)生隔離的直流母線電壓，還能夠?yàn)闄z測子機(jī)提供工作電壓，一旦將檢測子機(jī)作為分體，就需要利用另一種形式產(chǎn)生工作電源。如果系統(tǒng)存在接地故障時(shí)，可以通過狀態(tài)指示電路檢測，也可以通過隔離RS485口進(jìn)行傳輸。

3 總結(jié)

綜上所述，變電站內(nèi)直流供電系統(tǒng)的安全性非常重要，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，就會(huì)引發(fā)跳閘停電事故，降低了供電質(zhì)量。在進(jìn)行直流系統(tǒng)檢測時(shí)，通常我們采用電橋法、漏電流法、低頻信號(hào)法等，雖然這些檢測手段能夠起到一定的效果，但是不能完全保證直流系統(tǒng)的安全性。而變電站分布式直流接地電阻在線監(jiān)測裝置不僅操作方便、安全可靠，還提高了支路直流接地定位的精確度，方便了維修工作，進(jìn)一步提高了直流系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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[2]李冬輝.分形在直流系統(tǒng)故障檢測中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005（21）.

[3]馮進(jìn)兵.交流竄入直流監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2013.

作者簡介

王剛峰（1978-），男，大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為國網(wǎng)咸陽供電公司工程師，從事電力工程及自動(dòng)化研究。

篇6

【關(guān)鍵詞】架空線路；監(jiān)測系統(tǒng)；電源

1.前言

近年來，各行各業(yè)對電力的質(zhì)量要求越來越高，相應(yīng)高壓輸電線路的安全性和穩(wěn)定性顯得尤為重要。這也就迫切的需要進(jìn)行高壓線路在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，以保證高壓輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著技術(shù)的發(fā)展，高電壓輸電線路污穢絕緣子串的泄露電流，導(dǎo)線覆冰監(jiān)測，導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測等設(shè)備大量使用，但其電源的供給是個(gè)問題。

低壓線路取電需要從桿塔下面牽引導(dǎo)線，對實(shí)際的工程施工不利，同時(shí)存在高壓線路串?dāng)_的安全隱患。由于大多數(shù)的輸電線路都地處偏遠(yuǎn)，難以按常規(guī)辦法解決電源供給問題，因而這些設(shè)備普遍采用太能供電。由于太陽能電池受氣候環(huán)境、地理因素的影響較大，需要蓄電池進(jìn)行進(jìn)行電能的存儲(chǔ)。太陽能電池和蓄電池壽命問題，使得設(shè)備的維護(hù)成本大大增加。

在這里我們的研究重點(diǎn)是小功率設(shè)備電源的設(shè)計(jì)，側(cè)重于提高取電裝置的電流適應(yīng)范圍和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)際調(diào)查二次接地線中存在20A左右的接地電流，可以提供一定的能量。

2.感應(yīng)取電的原理

其基本原理是：電源取能線圈通過電磁感應(yīng)方式從二次接地線上感應(yīng)一定的交流電，再經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和電池充放電管理電路為監(jiān)測終端供電。方案的總體框圖，如圖1所示。

高壓感應(yīng)取電是一個(gè)金屬線圈套在導(dǎo)線上，在高壓線上固定線圈有諸多問題函需解決：產(chǎn)生渦流，從而引起取電裝置發(fā)熱；在線路電流的寬范圍變化情況下，電源輸出不穩(wěn)定；在大電流的情況下取能鐵心易于深度飽和，鐵芯過熱，外殼溫度升高，設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞；在短路及沖擊電流下電源的可靠運(yùn)行得不到保障。

在這里我們選電流相對較大且穩(wěn)定的高壓線路二次接地線作為取電的母線。對于采用本線路電流感應(yīng)取能供電方式來說，電源的能量是來自高壓線路的，取能途徑是通過在導(dǎo)線上套裝取能線圈將導(dǎo)線能量轉(zhuǎn)換到二次側(cè)，實(shí)現(xiàn)隔離式供電。裝置以蓄電池為儲(chǔ)能元件。這種方式可以為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電源，以及較大的瞬間電能，更適合用在電源質(zhì)量較高的場合。當(dāng)線路電流過低或者需要瞬間大電流的時(shí)候，將接入電池以輔助供能。

防雷保護(hù)電路用來避免因雷電沖擊造成電源電路損壞。在取電線圈后加TVS管，限制因雷擊或者線路瞬時(shí)大電流造成的瞬間高電壓。

整流濾波電路將感應(yīng)到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。升壓穩(wěn)壓電路將整流之后的較低的直流升壓到15V左右。

使用電池作為后備電源，為了延長電池的使用壽命，合理的充放電管理非常重要。充放電管理電路采用電單片機(jī)采樣信號(hào)。單片機(jī)判斷電池充電狀況，充放電管理電路通過恒流、恒壓、浮充三個(gè)階段為蓄電池充電。當(dāng)電充滿后，控制電路工作，控制分流線圈導(dǎo)通，停止取能。

3.理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 取能裝置中磁芯材料的選取

二次接地線的電流在20A左右，磁芯材料選擇的原則是效率高，損耗小。磁芯的啟動(dòng)電流越高越好，換言之，需要選取初始磁導(dǎo)率較高的磁性材料。另外，實(shí)際的可供輸入的能量和系統(tǒng)的負(fù)荷需求相差不大，這就需要磁芯的充磁和放磁的效率高，即BH特性曲線所圍成的面積越小越好。在查閱大量的磁芯材料的參數(shù)特性手冊之后，選取微晶磁芯。

3.2 磁芯的尺寸和線圈匝數(shù)的確定

由于磁芯材料工作在非飽和電流的情況下，存在一個(gè)最大的輸出功率點(diǎn)，且最大功率點(diǎn)僅和磁芯的磁導(dǎo)率、磁路長度及截面積、一次側(cè)電流有關(guān)，與副邊線圈的匝數(shù)無關(guān)。在上面的材料確定之后，需要確定磁芯的磁路長度（周長L）和磁芯的橫截面積（窗口面積S）。本方案中的系統(tǒng)功率設(shè)計(jì)在10W左右，經(jīng)計(jì)算得L=6cm，S=580mm2。副邊線圈的匝數(shù)和后面的DC/DC的輸入電壓的變化范圍有關(guān)。

3.3 升壓穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)

升壓穩(wěn)壓電路如圖2所示。輸入電壓經(jīng)過升壓電路上升到15V左右，為蓄電池充電。在這里，輸入電源為直流電流源。與普通的boost電路不同，相應(yīng)電路為電流-電壓型boost電路。

3.4 充電管理

單片機(jī)通過采樣得到電池電壓，當(dāng)檢測到電池兩端電壓小于13.5v時(shí)，開關(guān)管始終導(dǎo)通，采用全通方式充電。如果檢測到蓄電池電壓大于13.5v并小于14.4v時(shí)，采用脈寬調(diào)制方式充電。當(dāng)蓄電池了兩段電壓達(dá)到14.4v時(shí)，停止充電。這種方式能夠達(dá)到延長蓄電池壽命的目的。

3.5 蓄電池的選取

系統(tǒng)中的監(jiān)控終端中的攝像頭設(shè)備，在操作時(shí)的功率不少于在10W左右，不操作時(shí)其它設(shè)備的待機(jī)電流也在300mA以上，日耗電量大于10Ah，為了滿足頻繁操作云臺(tái)的需求，同時(shí)也為了系統(tǒng)供電留一定的裕量，實(shí)際選取20Ah。

4.實(shí)際的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素

由于該電源工作在室外環(huán)境，除滿足一般電源的基本要求外，電路的防護(hù)也是電源安全性的重要保證。電源的防護(hù)設(shè)計(jì)既要使電源能夠在溫差范圍大的環(huán)境正常工作，還要使電源具有防火、防潮、防雨、抗震、防雷電浪涌、抗電磁干擾的能力。

5.結(jié)束語

針對在線監(jiān)測開發(fā)了感應(yīng)取電裝置，采用通常的10w模擬攝像頭對電源輸出，電池充電等情況進(jìn)行測試。設(shè)備在二次接地線各電流狀態(tài)線均能輸出穩(wěn)定的12v電壓，并且沒有發(fā)熱狀況出現(xiàn)。在短時(shí)間的電壓跌落然后恢復(fù)的情況下，設(shè)備穩(wěn)定工作。

由于缺乏電源裝置，目前高壓輸電線上的設(shè)備一般都采用太陽能電池供電，太陽能電池效率低，影響設(shè)備的工作效率，因而開發(fā)在線取電裝置時(shí)非常必要的。本文通過理論分析和實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了一種應(yīng)用于高壓輸電線路上的供電設(shè)備。通過單片機(jī)對取能、保護(hù)、充電等過程進(jìn)行管理。從實(shí)際應(yīng)用中來看，在一定程度上解決了高壓輸電線路上的取能問題。

參考文獻(xiàn)

[1]徐青松，季洪獻(xiàn)，侯煒等.監(jiān)測導(dǎo)線溫度實(shí)現(xiàn)輸電線路增容新技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006（S1）：171-176.

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關(guān)鍵字：時(shí)間參數(shù) 觸頭轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間、總動(dòng)作時(shí)間、返回轉(zhuǎn)化時(shí)間 傳統(tǒng)測量方法 新型檢測測試裝置模型

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電力供應(yīng)的要求也相應(yīng)的越來越高。其中，供應(yīng)的可靠性和安全性已成為最關(guān)鍵的指標(biāo)。高層建筑、小區(qū)、醫(yī)院、機(jī)場、碼頭、消防、冶金、化工、紡織等不允許停電的重要場所，為了保證供電的持續(xù)性，往往配置了兩套以上的電源。保證因一路電源發(fā)生故障(停電、欠壓、過壓、斷相、頻率偏移)時(shí)，進(jìn)行電源之間的自動(dòng)切換。如何對轉(zhuǎn)換質(zhì)量進(jìn)行考核，也就成了質(zhì)檢工作的重要內(nèi)容。因此，在國家電器標(biāo)準(zhǔn)GB/T14048.11-2008中，詳細(xì)規(guī)定了雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到的要求及相應(yīng)的測試準(zhǔn)則。本文僅對其中的轉(zhuǎn)換性能方面進(jìn)行研究。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的輪換電器時(shí)間參數(shù)主要有以下幾個(gè)：觸頭轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間、總動(dòng)作時(shí)間、返回轉(zhuǎn)化時(shí)間；觸頭轉(zhuǎn)換時(shí)間為測定的從第一組主觸頭斷開常用電源起至第二組主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間。轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間為測定的從主電源被監(jiān)測到偏差的瞬間起至主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間。不包括特意引入的延時(shí)。總動(dòng)作時(shí)間為轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間與特意引入的延時(shí)之和。返回動(dòng)作時(shí)間為從常用電源完全恢復(fù)正常的瞬間起至主觸頭組閉合常用電源的瞬間為止的時(shí)間加上特意引入的延時(shí)(1)。

可依據(jù)上面的定義，可作出如下的時(shí)間分布圖：

傳統(tǒng)的測量時(shí)間方法主要原理為：引入對應(yīng)于“第一組主觸頭斷開常用電源”“第二組主觸頭閉合備用電源”“主電源被監(jiān)測到偏差的瞬間”“常用電源完全恢復(fù)正常的瞬間”“主觸頭組閉合常用電源的瞬間”的無源開關(guān)量（電源狀態(tài)由檢驗(yàn)電路中的接觸器輔助觸頭指示，雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)各種參數(shù)可由產(chǎn)品上相對應(yīng)的狀態(tài)輸出輔助端子指示），通過監(jiān)測開關(guān)量變化，測出各個(gè)過程的時(shí)間。

傳統(tǒng)的檢測時(shí)間方法由于原理簡單，設(shè)備投入少（僅需一臺(tái)數(shù)字多用表，一臺(tái)三相調(diào)壓器，及連接導(dǎo)線），得到了各個(gè)測試站及廠家的廣泛應(yīng)用。但隨著，雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)切換速度的不斷加快，以及20世紀(jì)以來新技術(shù)對雙電源的影響，傳統(tǒng)的檢測方法已不能良好地評估轉(zhuǎn)換性能，或者根本無法使用。

首先，傳統(tǒng)檢測方法精度不高，數(shù)字多用表最高量程級別僅到毫秒級，對切換時(shí)間僅20ms或更低的雙電源來說，明顯不能滿足要求，同時(shí)，傳統(tǒng)檢測方法并非直接檢測變化量。都是通過檢測變化量相對應(yīng)的開關(guān)量的變化來得出具體時(shí)間。變化量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量的過程時(shí)間也計(jì)入的雙電源的時(shí)間參數(shù)，當(dāng)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)反映越靈敏時(shí)，相應(yīng)測出時(shí)間誤差也越大。

其次，變化量必須轉(zhuǎn)化為開關(guān)量也導(dǎo)致了傳統(tǒng)的檢測時(shí)間方法無法適用于新型雙電源。高科技的應(yīng)用，使得雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的狀態(tài)輸出指示有了明顯變化。電子的，數(shù)字的，及遠(yuǎn)程等輸出方式都能在新產(chǎn)品中見到身影。傳統(tǒng)采用輔助觸頭輸出的方式在新產(chǎn)品中已經(jīng)越來越少見。獲取傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法所需要的開關(guān)量往往需要拆開雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置，研究產(chǎn)品的具體構(gòu)造及原理。并有可能因?yàn)閷Ξa(chǎn)品的處理，影響產(chǎn)品的功能。

最后，傳統(tǒng)檢測方法效率極為低下。不僅一個(gè)廠家的一個(gè)類型的產(chǎn)品就確定一種接線檢測方式，而且對每一個(gè)切換時(shí)間的測量，都需要重新進(jìn)行接線。這顯然不適合大批量檢驗(yàn)的需要。

通過對傳統(tǒng)檢測方法的分析，可以清楚地認(rèn)識(shí)到：對變化量的間接測量是傳統(tǒng)方法的最大缺陷，同時(shí)對數(shù)據(jù)的低效處理也是影響檢測的一個(gè)關(guān)鍵因數(shù)。為了克服傳統(tǒng)方法的缺陷，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，我們設(shè)計(jì)出了以下系統(tǒng)：

使用隔離變壓器將測試系統(tǒng)與主電路分開，防止兩者之間的相互干擾，采用電壓及電流傳感器直接從雙電源處取得所需要的信號(hào)數(shù)據(jù)并將之送到單片機(jī)，由單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出各個(gè)切換時(shí)間。在液晶屏上直接輸出電壓，電流波形圖及各個(gè)時(shí)間具體值。

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【關(guān)鍵詞】直流系統(tǒng) 交流竄入 保護(hù)誤動(dòng) 饋線開關(guān)控制火線 直流互竄 支路選線

1 引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來越多的變電站實(shí)現(xiàn)了無人值守，為了保障變電站的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，提高變電站的自動(dòng)化水平勢在必行。雖然目前電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化已經(jīng)非常成熟完善，且已涵蓋了部分直流系統(tǒng)的信息，但大部分直流設(shè)備運(yùn)行狀況還是沒有完全掌握。直流電源系統(tǒng)為測控裝置、繼電保護(hù)、信號(hào)采集、自動(dòng)裝置、斷路器分合閘操作、事故照明、通訊傳輸?shù)葢?yīng)急設(shè)備提供電源，是整個(gè)變電站安全運(yùn)行中的重要保障，稱為“動(dòng)力之源”。由于直流系統(tǒng)為浮空制的不接地系統(tǒng)，若發(fā)生兩點(diǎn)接地，就可能引起上述裝置的誤動(dòng)和拒動(dòng)，從而造成重大電力事故。隨著電氣設(shè)備導(dǎo)線老化、絕緣下降、改造誤碰、誤接等原因，造成直流電源故障的發(fā)生之事屢見不鮮，隨著變電站一體化電源的大量推廣，交流竄入直流的現(xiàn)象將更加突顯。因此，對直流電源系統(tǒng)進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測非常必要，使變電站直流電源系統(tǒng)達(dá)到“可控”、“在控”狀態(tài)；變“定期檢修”為“狀態(tài)檢修”。本監(jiān)測方法可實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站直流系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測到交流竄入直流的信號(hào)波動(dòng)，并及時(shí)告警，實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)信息的統(tǒng)一管理，使維護(hù)人員及時(shí)掌握各變電站直流電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及早發(fā)現(xiàn)異常情況，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。提高變電站直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行能力，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 交流竄入直流的原因及危害

2012年3月 26日的《國家電網(wǎng)十八項(xiàng)安全反措》中指出，嚴(yán)防交流竄入直流電源事故，說明了低壓交流竄入直流電源可能會(huì)造成電網(wǎng)事故。通常意義中的交流竄入直流是指低壓交流電源的一端或兩端與直流電源回路發(fā)生電氣連接，如電壓互感器二次側(cè)交流電壓信號(hào)竄入到直流系統(tǒng)中，或交流電源混到了直流電源中，由于交流電源是接地的電源，直流電源是不接地電源，交流電源與直流發(fā)生電氣相接后，直流系統(tǒng)的安全性就發(fā)生了根本性的變化。一旦由于某一種原因接地，使交流信號(hào)竄到直流電源系統(tǒng)，也就是會(huì)產(chǎn)生直流母線上疊加了一個(gè)很大的對地交流電壓，大大超過保護(hù)、控制等裝置的額定電壓，造成繼電保護(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，或造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源。在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作于跳閘、致使越級跳閘。主要造成交流竄入直流的原因有：

（1）由于保護(hù)屏、控制屏上小母線既有交流回路也有直流回，在屏頂?shù)男∧妇€上操作或者小動(dòng)物接觸引起小母線短路時(shí)，很可能造成交直流回路串接。

（2）保護(hù)屏和端子箱內(nèi)的端子排上不僅接有交流模擬量回路（交流電流、電壓）和交流電源回路（打印機(jī)電源、照明電源、驅(qū)潮電源），同時(shí)保護(hù)屏和端子箱內(nèi)的端子排上也接有大量的控制、信等直流回路。端子排接線錯(cuò)誤或者試驗(yàn)過程中的誤接線、誤碰都可能造成交流竄入直流。

（3）變器冷控箱、有載調(diào)壓箱內(nèi)不僅有風(fēng)扇電源、油泵電源、調(diào)壓電機(jī)電源等交流回路，也有信號(hào)、冷卻器全停保護(hù)、主變檔位遙信回路等直流回路。若接線錯(cuò)誤或工作過程中的誤接線、誤碰等都有可能造成交流竄人直流。主變油溫表、繞組溫度表內(nèi)同樣既有啟動(dòng)風(fēng)冷的交流控制回路又有告警、跳閘等保護(hù)的直流回路，除了誤碰、誤接線外，如果節(jié)點(diǎn)間的間隙不夠，節(jié)點(diǎn)拉弧使交流竄人直流的可能性也存在。

（4）交流電源回路包括電氣五防、刀閘操作電源、斷路器儲(chǔ)能電源、加熱器等電源。直流電源回路包括斷路器操作電源、跳合閘回路、刀閘切換回路等。如若誤碰、誤接線以及節(jié)點(diǎn)拉弧都可能使交流竄入直流。

（5）雖然交、直流不允許共電纜，但由于設(shè)計(jì)或者施工的錯(cuò)誤，交直流共纜在一些變電站內(nèi)仍然存在。當(dāng)電纜芯線的絕緣損壞時(shí)也會(huì)造成交直流互竄。

3 交流竄入直流的監(jiān)測與預(yù)防

直流電源的安全可靠運(yùn)行對于變電站的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。但由于直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜傳輸長。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地或由于一個(gè)屏柜內(nèi)既有交流電，又有直流電，供電線纜又較長，交直流端子相隔較近，經(jīng)常會(huì)因?yàn)檎`接線或絕緣降低，導(dǎo)致交流電竄入直流系統(tǒng)。 引起絕緣監(jiān)測裝置報(bào)直流接地故障。這種故障嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，或保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)，給變電站安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。在實(shí)際運(yùn)行中直流系統(tǒng)是不接地運(yùn)行，雖然單點(diǎn)接地不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但必須盡快查找故障予以消除，否則發(fā)生第二點(diǎn)接地時(shí)，就會(huì)造成繼電器或保護(hù)裝置誤動(dòng)作，引起嚴(yán)重后果。

目前，在變電站中普遍使用了直流系統(tǒng)絕緣及選線裝置，雖起到了一定的效果。但在變電站現(xiàn)場對“交流竄入直流故障”仍然缺乏有效的監(jiān)控手段和故障告警措施，對交流竄入直流引發(fā)的故障處理僅僅局限于人工排查單一手段。 下面針對如何監(jiān)測并預(yù)防交流竄入直流系統(tǒng)提出新的方法。

3.1 監(jiān)測原理

如圖3-1所示，為一段直流系統(tǒng)等效電路圖。其中，C1+、C1-分別為直流正負(fù)母線對地電容。R1+、R1-分別為直流母線對地電阻。V+、V-分別監(jiān)測正母線對地電壓和負(fù)母線對地電壓。當(dāng)交流電竄入直流系統(tǒng)，直流母線對地電壓將呈現(xiàn)正弦波形。而直流母線正負(fù)兩端電壓不會(huì)變化。因此，通過檢測直流系統(tǒng)對地電壓的變化可以判斷出是否發(fā)生交流竄入，或者是否發(fā)生瞬間接地。

本方法內(nèi)置平衡橋，檢測橋，偏差補(bǔ)償橋。平衡橋和檢測橋相配合完成對直流系統(tǒng)正負(fù)母線對地絕緣電阻的測量；當(dāng)直流系統(tǒng)正負(fù)母線對地電壓發(fā)生偏差時(shí)，通過投入補(bǔ)償橋使正負(fù)母線對地電壓恢復(fù)至相對平衡。支路選線功能采用漏電流檢測法進(jìn)行支路選線，當(dāng)主裝置監(jiān)測到直流系統(tǒng)發(fā)生絕緣降低或者交流竄入時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)選線裝置進(jìn)行支路選線，選線準(zhǔn)確率100%。

交流與直流信號(hào)的采樣傳感上可以采用兩種方法：①是電容隔離法；②是變壓器法。利用電容的隔直流通交流的特性。將直流電源中的交流就可以耦合過到直流成份被隔離。變壓器法，由于交流電源，通過變壓器后，副邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流電量，其交流分量是一個(gè)完整的交流成份，不產(chǎn)生任何的直流的因素。兩種方法都會(huì)有其利和弊的部分。電容隔離法需要一個(gè)耐壓較高1000V以上的無極性電容，具有體積較大的缺點(diǎn)，變壓器法由于其采樣也需要一個(gè)具有一定初級內(nèi)阻要達(dá)到 50KΩ 以上內(nèi)阻的變壓器，才能較好地解決我們采取了一種新型采樣法。如圖所示：以電容型為主件，結(jié)合了電容與變壓器相結(jié)合的方法進(jìn)行。

4 結(jié)語

交流竄入直流對變電站的穩(wěn)定運(yùn)行具有巨大的影響，通過本文提出的技術(shù)和方法實(shí)時(shí)檢測直流中的交流分量，及時(shí)通知檢修人員及時(shí)進(jìn)行故障排查和處理，避免重大電網(wǎng)事故的發(fā)生。另外還要加強(qiáng)變電站的規(guī)范化設(shè)計(jì)：

（1）避免交直流電纜混用、交直流輔助節(jié)點(diǎn)混用，嚴(yán)防交直流回路共用一根電纜。

（2）規(guī)范端子箱和保護(hù)屏端子設(shè)計(jì)制造，開關(guān)端子箱各功能端子排獨(dú)立布置，不同功能端子排成組布置，交流端子排對與直流端子排分列布置，并賦以不同編號(hào)、不同色標(biāo)區(qū)分，對于同排布置的交流回路端子排應(yīng)與直流回路端子排間有明顯間隔。

（3）規(guī)范二次電纜的傳輸路徑，盡可能離開高壓母線、避雷器和避雷針的接地點(diǎn)、并聯(lián)電容器、電容式電壓互感器、結(jié)合電容及電容式套管等設(shè)備，避免和減少迂回，縮短二次電纜的長度，與運(yùn)行設(shè)備無關(guān)的電纜應(yīng)予拆除。

（4）加強(qiáng)對一二次設(shè)備制造安裝環(huán)節(jié)的技術(shù)監(jiān)督、檢查收和端子箱防潮工作。各電氣設(shè)備的內(nèi)部和外部交流電纜和直流電纜靠近敷設(shè)布置時(shí)要做好隔離和屏蔽措施。做好戶外端子箱包括線路TV端子箱的密封、防潮、防凝露措施，安裝加熱驅(qū)潮器。

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一、電力電纜絕緣檢測試驗(yàn)

目前，電力系統(tǒng)中對電力電纜絕緣研究主要分為兩類，一類是對運(yùn)行的電纜進(jìn)行絕緣的現(xiàn)場測試，確定老化程度和缺陷性質(zhì)；另一類是在實(shí)驗(yàn)室對模擬電纜進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)，以此來評估電纜的使用壽命。

1.交流疊加法在電力電纜的絕緣層金屬護(hù)套上疊加（2倍工頻＋1）Hz的電流，所施加的電源為交流電壓，試驗(yàn)中通過檢測絕緣層劣化引起的1Hz信號(hào)，來判斷電纜的絕緣狀況，實(shí)現(xiàn)對電纜絕緣程度的在線監(jiān)測。使用的測量原理如圖1所示。通過疊加電壓對缺陷產(chǎn)生的劣化信號(hào)進(jìn)行在線監(jiān)測，可以檢測1Hz的信號(hào)，故交流疊加法檢測精確度高，抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)由于不接觸到電纜的高壓端，測量方便，受到外界污穢等影響因素較小。但是，運(yùn)行中的電纜受到外界的干擾影響卻比較大，工頻信號(hào)較大，不易測得此種微小信號(hào)。這也是此種方法的不足之處。

2.電容耦合法將電纜外護(hù)套以及金屬屏蔽層切開，金屬銅環(huán)作為電極，用聚丙烯薄膜支撐將其固定在電纜外半導(dǎo)體層上。監(jiān)測系統(tǒng)中采用的傳感器為電容耦合器，模型如圖2所示。在工頻電壓下，由于外半導(dǎo)電層與金屬屏蔽層電位接近相等，故圓環(huán)電極不會(huì)影響電纜的絕緣性能。在高頻條件下，可以獲得最佳的傳感器信噪比，有效檢測頻帶為10～500MHz，靈敏度為3pC。

3.方向耦合法德國柏林的400kVXLPE電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)是方向耦合法最典型的例子。方向耦合器安裝在電纜的半導(dǎo)體層與金屬屏蔽套之間，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中方向耦合器由一個(gè)插在電纜絕緣上的電極板、一個(gè)Rogowki線圈和兩個(gè)終端阻抗組成。一般檢測系統(tǒng)將兩個(gè)方向耦合傳感器分別安裝在電纜接頭的兩邊，這種方法具有很好的抗干擾能力。此法主要應(yīng)用于電纜附件的局放檢測，但是電纜接頭需要預(yù)制，不適合在運(yùn)行中的高壓電纜線路中使用。

4.電磁耦合法電磁耦合法的測量回路與被測電纜設(shè)備之間沒有直接的電氣聯(lián)系，加上擁有結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝、不產(chǎn)生飽和現(xiàn)象和能夠很好地抑制噪聲的優(yōu)點(diǎn)，在高壓電纜局部放電檢測中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)電纜為網(wǎng)狀屏蔽時(shí)，因?yàn)殡姶艌霾⑽赐耆拗圃谄帘螌觾?nèi)，可將電磁耦合裝置安裝于電纜屏蔽層之外，如圖4所示。這種方法便于安裝，但是靈敏度低。當(dāng)電纜屏蔽層為金屬箔、鉛鎧或者溝狀護(hù)套時(shí)，電纜電磁信號(hào)完全處于電纜屏蔽層之內(nèi)，電磁耦合裝置必須安裝在電纜屏蔽層和外半導(dǎo)體之間。

二、聯(lián)合檢測法

1.超聲波檢測法超聲波檢測系統(tǒng)通常采用壓電換能器材料做成的超聲波傳感器將聲信號(hào)成比例地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并應(yīng)用光纖傳輸，再經(jīng)放大后在示波器或峰值表上顯示。超聲波檢測法克服了電磁干擾，不需要停電，操作方便；但目前由于超聲波檢測傳播衰減速度快、能采集的聲信號(hào)很微弱及靈敏度低等原因受到的關(guān)注相對較少。

2.超高頻檢測裝置試驗(yàn)結(jié)果表：局部放電的脈沖寬度為ns級，在電纜附件內(nèi)激發(fā)的電磁波的頻率可達(dá)GHz。超高頻檢測法的頻率范圍為300MHz～3GHz，而現(xiàn)場的干擾頻率通常小于400MHz。因此，相比其他常規(guī)檢測方法有更好的抗干擾能力和較高的靈敏度，有利于獲取局部放電過程中豐富的電磁波信號(hào)，較全面地反映絕緣介質(zhì)特性和局部放電的物理過程。

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關(guān)鍵詞：STM32 微氣象 GPRS 輸電線路

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0081-02

Remote Monitoring System for the Micrometeorology of Transmission Lines

Abstract:In this paper, STM32 family of processors as the main chip, multiple sensors into a piece of equipment, so a device can simultaneously monitor monitoring of many micro-meteorological data. Through wireless GPRS DTU connected the control chip can achieve remote wireless data transmission, and on this basis to achieve a wide range of micro-meteorological monitoring of transmission lines.

Key word:STM32, micro-meteorology, GPRS, transmission lines

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及全國聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施,電網(wǎng)處于前所未有的快速發(fā)展時(shí)期，我國幅員遼闊,氣候差異大,惡劣的氣象條件對日益龐大的電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響程度也會(huì)隨之增加。為此，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)完善氣象預(yù)警機(jī)制，設(shè)計(jì)電網(wǎng)電路的微氣象監(jiān)測系統(tǒng)，確保電網(wǎng)可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

微氣象監(jiān)測終端對輸電線路區(qū)域微氣象條件進(jìn)行在線監(jiān)測，監(jiān)測的主要?dú)庀髤?shù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、溫度、大氣壓、降雨量、日照輻射，其中風(fēng)向、溫度、日照輻射為模擬量。圖1為微氣象監(jiān)測終端原理圖，主要包括以下幾個(gè)部分：

1.1 采集模塊

根據(jù)采集對象不同，數(shù)據(jù)采集模塊也可劃分為不同部分，如風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、溫度、日照輻射等模塊。其中風(fēng)向、日照輻射是模擬量，經(jīng)16位的ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過串口和主控模塊相連接。其余的氣象參數(shù)通過傳感器得到的采集數(shù)據(jù)為數(shù)字量或?yàn)橐欢ǖ念l率脈沖。

1.2 以STM32F103C為核心的主控模塊

主控模塊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理以及傳輸，并向采集模塊以及通信模塊提供數(shù)據(jù)接口。

1.3 通信模塊

通信模塊選用GPRS DTU(數(shù)據(jù)終端單元)為通信中繼，以無線的方式接入移動(dòng)GPRS,將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)中心。其中，GPRS DTU通過USART2接口與主控芯片相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

1.4 電源模塊

根據(jù)檢測系統(tǒng)的無線化的組網(wǎng)方案及環(huán)境需求，系統(tǒng)采用太陽能電池供電。

1.5 防雷設(shè)計(jì)

考慮到監(jiān)測終端是安裝在輸電線路桿塔上的，環(huán)境可能較偏僻、惡劣，因此監(jiān)測終端還采用了防雷設(shè)計(jì)。

2、MCU電路設(shè)計(jì)

2.1 STM32系列微控制器介紹

STM32系列微控制器兼有低功耗及多種省電工作模式，能夠優(yōu)化工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、物業(yè)控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)等產(chǎn)品的性能。

在設(shè)計(jì)中，充分分析了MCU選擇原則后，并對比STM32系列芯片特點(diǎn)，最終選用STM32系列中的STM32F103C8作為控芯片。ST提供了完整高效的開發(fā)工具（Keil MDK和IAR EWARM）及庫函數(shù)。軟件包所提供的驅(qū)動(dòng)覆蓋了從GPIO到定時(shí)器、CAN、I2C、SPI、USART等所有標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)。STM32FI03C8性價(jià)比較高，具有3個(gè)USART接口、2個(gè)I2C接口、37個(gè)GPIO、3個(gè)16位定時(shí)器，片上豐富的存儲(chǔ)器及外設(shè)資源能夠很好的滿足系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，能夠達(dá)到微氣象控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。

2.2 MCU電路設(shè)計(jì)

MCU電路主要包括傳感器輸入信號(hào)、通信接口、晶振電路、復(fù)位電路及BOOT選擇電路。如圖2所示：

參考文獻(xiàn)

[1]魏洪興主編.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師教程.北京:清華大學(xué)出版社,2006.

[2]意法半導(dǎo)體STM32系列STM32F10332位微控制器.今日電子.2008,2:61-62.