電流變送器范文
時間：2023-03-29 04:47:07
導語：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，歡迎閱讀由公務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電路，根據轉換原理的不同可劃分成以下兩種類型：一種是電壓／電流轉換器，亦稱電流環發生器，它能將輸入電壓轉換成4～20mA的電流信號（典型產品有1B21，1B22，AD693，AD694，XTR101，XTR106和XTR115）；另一種屬于電流／電壓轉換器，也叫電流環接收器（典型產品為RCV420）。上述產品可滿足不同用戶的需要。
XTR系列是美國BB（BURR－BROWN）公司生產的精密電流變送器，該公司現已并入TI公司。該系列產品包括XTR101，XTR105，XTR106，XTR110，XTR115和XTR116共6種型號。其特點是能完成電壓／電流（或電流／電流）轉換，適配各種傳感器構成測試系統、工業過程控制系統、電子秤重儀等。
1 XTR系列產品的分類及性能特點
XTR系列精密電流變送器產品的分類及主要特點詳見表1。
表1 XTR系列產品的分類及主要特點
產品
型號 滿量程輸入范圍 激勵源輸出 輸出電流Io/mA 環路電源Us/V 封裝形式 主要特點
XTR101 10mV或50mV 兩路1mA電
流源 4～20 11.6～40 DIP－14SOL－16 能將各種傳感器產生的微弱電壓信號轉換成4～20mA的電流信號，適配應變橋、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，能實現溫度/電流
轉換 XTR106 滿量程范圍由電阻Rs來設定 2.5V及5V兩路基準電壓 4～20 7.5～36 DIP－14 帶2.5V或5V激勵源，適配應變橋 XTR110 0～5V或0～10V 10V基準電壓 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基準電壓 4～20 7.5～36 SO－8 帶2.5V激勵源和＋5V精密穩壓器，可分別給應變橋和前置放大器單獨供電，能簡化電源設計 XTR116 40～200μA 4.096V基準電壓 4～20 7.5～36 SO－8 帶4.096V激勵源和＋5V精密穩壓器，可分別給應變橋和前置放大器單獨供電，能簡化電源設計 2 XTR115型電流變送器的工作原理
2.1 性能特點
1）它屬于二線制電流變送器，內部的2.5V基準電壓可作為傳感器的激勵源。XTR115可將傳感器產生的40～200μA弱電流信號放大100倍，獲得4～20mA的標準輸出。當環路電流接近32mA時能自動限流。如果在腳3與腳5之間并聯一只電阻，就可以改變限流值。
2）芯片中增加了＋5V精密穩壓器，其輸出電壓精度為±0.05％，電壓溫度系數僅為20×10－6／℃，可給外部電路（例如前置放大器）單獨供電，從而簡化了外部電源的設計。
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.
關鍵詞： PLC；小型水電站；保護
Key words： PLC；small hydropower station；protect
中圖分類號：TV742 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）14-0064-02
0 引言
繼電器系統由硬連線邏輯構成，接線復雜，體積大，可靠性低，工作壽命短，查找故障困難。對于生產工藝的變化的適應性差，不便實現集中控制；而可編程控制器是近幾十年來發展起來的一種新型工業控制器，由于它編程靈活、功能齊全、應用廣泛，比繼電器系統控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、性價比高、工作壽命高，而其本身具有體積小、重量輕、耗電省等特點；PLC的安裝和現場接線簡單，可以應用其內部的軟繼電器實現軟接線邏輯，方便集中控制。除此之外，PLC還具有自診斷、故障報警、故障報警種類顯示及網絡通訊功能，便于操作和維護。而微機保護雖然具有維護調試方便、可靠性高、易于實現網絡化等優點，但對運行維護人員技術要求高、價格貴。因此，對于小型水電站采用PLC實現其保護具有很現實的意義。小型水電站出線電壓等級一般為35KV，過去采用的保護一般是常規繼電保護，目前也有采用微機保護的，但由于PLC在控制方面上的獨特優勢，我們可以用PLC來實現線路的繼電保護，下面以某小型水電站單側電源的35KV線路三段式電流保護為例，闡述如何用PLC實現其繼電保護。
1 控制要求
某單側電源的35KV線路的三段式電流保護，其整定值如下：①Ⅰ段采用電流速斷，電流二次整定值為30A；②Ⅱ段采用限時電流速斷，電流二次整定值為12A，時間整定值為0.5S；③Ⅲ段采用過流保護，電流二次整定值為6A，Ⅲ段時間整定值為1S。
2 硬件組成與實現原理
由PLC實現的三段式電流保護由電流變送器、模數轉換模塊、PLC等主要部件構成。電流互感器二次側與電流變送器相連，電流變送器輸出端通過雙絞屏蔽電纜與A/D轉換器連接，電纜應遠離電源線或其他可能產生電氣干擾的電線，如果存在過多的電氣干擾，需將電纜屏蔽層與A/D轉換器FG端連接，并連接到A/D轉換器的接地端。A/D轉換器通過擴展電纜與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隔離轉變成能夠直接被A/D轉換器直接采集和接受的標準工業電流信號，本例采用北京世特美測控技術有限公司TA2A_C420V_系列交流電流變送器，此型號交流電流變送器可以將交流電流信號隔離轉變成能夠直接被 PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受的標準工業電流信號的裝置，能為過程控制中需要進行電量測控的場合提供傳統的解決方案，在工業控制領域具有穩定可靠的優勢。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%，響應時間為300mS。
2.2 A/D模塊 A/D模塊能夠將輸入的模擬量轉換成數字量，本例中由于保護需要檢測三相電流，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轉換模塊。轉換速度快，一般15ms，高速時6ms。
FX2N-4AD的接線中，模擬輸入信號采用雙絞屏蔽電纜與FX2N-4AD連接，電纜應遠離電源線或其它可能產生電氣干擾的導線。如果輸入有電壓波動，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個0.1μF～0.47μF（25V）的電容。本例是電流輸入，應將端子V+和I+連接。
2.3 PLC PLC基本單元與A/D模塊之間的數據通訊是由專用指令來執行的，如FX2N-4AD就是通過FROM/TO指令來完成的。根據輸入與輸出點的要求，并根據以后發展的需要，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分斷技術、觸點內部橋接技術等多項適合小型繼電器實現觸點大容量的關鍵技術，繼電器線圈電壓等級有DC12V、24V、48V、110V、220V，這里選用24V。其觸點容量為2QH串聯使用時可接通、斷開DC220V感性τ=40ms 600W；觸點實際最大斷弧能力在1200W以上，完全可承擔斷路器輔助觸點的跳閘后備觸點的重擔，替換市場常見的小型中間繼電器，成為真正稱職的保護出口、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ASW33L40一個，其①②端子接X0，③④端子接X1，斷路器的輔助接點DL接X3。I/O分配如下：手動合閘（S1）接X0，手動跳閘（S2）接X1，QF的輔助觸點（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（EL1）接Y3，Ⅱ段信號（EL2）接Y4，Ⅲ段信號（EL3）接Y5，合閘位置信號（ELH）接Y6，跳閘位置（ELT）接Y7。
3 程序設計
基于PLC的小型水電站35KV線路保護的程序由FX2N-4AD的判別等基本程序、保護程序、信號程序等組成，程序略。
4 電流整定值（整定數字量）的確定
整定電流與數字量之間的比例關系可以根據電流變送器以及A/D轉換器的特性確定。由于接入A/D轉換器的是電流，根據FX2N-4AD模擬量輸入模塊的電流輸入特性，輸入4mA時對應的數字量為0，輸入20mA時，數字量為1000。同時本例中電流變送器采用的是輸入50A輸出4-20mA的，電流值X與數字量D之間的關系為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（整定數字量）為K600；Ⅱ段限時電流速斷的電流二次整定值為12A，則Ⅱ段電流整定值（整定數字量）為K240，時間0.5S，由PLC的軟時間繼電器T0整定為K5；Ⅲ段過流保護電流二次整定值為6A，則Ⅲ段電流整定值（整定數字量）為K120，時間整定值為1S，由PLC的軟時間繼電器T1整定為K10。
5 結束語
該裝置已在實驗室實驗成功，符合小型水電站繼電保護的選擇性、快速性、靈敏性、可靠性的要求，用于小型水電站的發電機、變壓器、35KV及以下線路等電氣設備的保護是完全可行的。如果被監測量是電壓的話，只要通過電壓互感器獲取電壓，經過電壓變送器將電壓轉換成標準信號加給A/D轉換器即可實現。綜合利用監測電流和電壓，通過PLC內部程序，實現保護的功能。因此，基于PLC的繼電保護在中小型電站均具有廣闊的應用前景。
參考文獻：
[1]謝云敏.水輪發電機組輔助設備及自動化運行與維修.中國水利水電出版社，2004.
[2]北京世特美測控技術有限公司TA2A_C420V_系列交流電流變送器說明書.
[3]張愛民等.軟PLC的設計思想在繼電保護裝置中的應用.高壓電器，2007（06）.
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篇3
關鍵詞：通信電源 故障 處理
1、引言
電源是通信系統的基礎設備，因其采用模塊化設計，在發生局部的或單元的故障時一般不會擴散。電源系統故障分為一般性故障和緊急故障。一般性故障指不會影響通信安全的故障，包括交流防雷器雷擊損壞、系統內部通信中斷、單個模塊無輸出、監控單元損壞等；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致交流停電、直流采樣和控制電路損壞而導致直流負載掉電等。如果不能及時有效地對故障進行處理，將導致通信系統的癱瘓，帶來嚴重的損失，因此，必須對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
防雷器是由四個片狀防雷單元組成，其中三個防雷單元具有狀態顯示功能，可以顯示防雷單元是否處于完好狀態。防雷單元窗口顏色為綠色時，表示防雷單元處于完好狀態；某個防雷單元窗口顏色為紅色時，則表示該防雷單元已損壞，應盡快更換防雷模塊。
如果防雷器沒有損壞，而監控單元報防雷器告警，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
當監控單元或后臺報交流輸入缺相時，如果確定交流真的缺相則無需理會；如果交流實際沒有缺相，而是檢測問題，那么可能是交流變送器出現故障。可以用萬用表測量變送器的端子是否有3V左右的直流電壓，如果某一個沒有，則說明交流變送器損壞，應急解決辦法是將該端子的檢測線并到其他兩個端子的任意一個上；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的交流電和關掉監控單元的電源，否則可能對人身造成傷害或燒壞交流變送器。更換時如果連接線上沒有標識，那么在拆交流變送器之前需要要做好相應的標識，否則在安裝時會造成不便。
注意事項：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，然后打開監控單元的電源。核實交流顯示是否與實際測量電壓相符。
2.3交流接觸器不吸合
對于采用交流接觸器自動切換的電源系統，如果交流接觸器不吸合，那么可能是下面幾個情況引起的：①交流輸入的A相缺相；②交流接觸器線圈供電保險絲燒壞（此故障出現在早期的電源柜）；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）出現故障；⑤交流接觸器線圈燒壞。
解決方法：用萬用表進行檢查，斷開交流輸入用萬用表測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，更換前將各個連接線用標簽做好標識；由于這兩個交流接觸器是機械互鎖的，所以要注意安裝好交流接觸器之間的輔助觸點和控制線；將交流接觸器兩端的交流導線連接牢靠，不能有松動。
3、直流配電單元故障處理
3.1 監控單元出現直流斷路器斷開告警
從兩個層面考慮：①屬于正常告警，直流斷路器確實已經斷開，無需處理；②斷路器沒有斷開，但是監控單元出現告警，出現這個故障是由于檢測線出現斷開所致。處理方法：檢查斷路器的檢測線，也可以用“替換法”來定位問題所在。
3.2 直流斷路器故障
蓄電池下電保護用的直流斷路器使用的是常閉觸點，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，但是斷路器不斷開，那么說明斷路器已經出現了故障，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顯示值與實測值比較偏大或偏小，原因是電流傳感器的斜率選擇不正確，在監控中將調整斜率調整合適即可；②電流顯示出現異常情況，非常大或電流值顯示不穩定。對于用分流器檢測電流的設備來說是檢測通道不通導致的：一種可能是分流器兩邊的檢測線接觸不良，可以關掉監控單元的電源，取下檢測線用電烙鐵將其焊接好即可；另外一種可能就是檢測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將接插件插好即可。
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，監控單元報整流器告警。
首先檢查交流電輸入是否已經供到了整流器（檢查整流器的交流輸入開關是否合上），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生故障，此時需要更換故障模塊
4.1.2整流器輸入燈亮，輸出燈不亮，故障燈亮
首先用萬用表測量交流輸入電壓是否在正常范圍內（160－280Vac），如果交流電壓不正常，那么整流器處于保護狀態；另一種情況是整流器出現了故障。
4.2過熱
整流器內部主散熱器上溫度超過85℃時，模塊停止輸出，此時監控單元有告警信息顯示。模塊過熱可能是因為風扇受阻或嚴重老化、整流器內部電路工作不良引起，對前一種原因應更換風扇，后一種原因需對該電源模塊進行維修。
4.3 風扇故障
風扇故障的特征是風扇在該轉的時候不轉。這時應檢查風扇是否被堵塞，如果是，清除堵塞物；否則，則是風扇本身損壞或連接控制部分發生故障，需拆下模塊進行維修。
4.4 過流保護
整流器具有過流保護功能。若輸出短路，則模塊回縮保護，輸出電壓低于20V時整流器關機，此時面板上的限流指示燈亮。故障排除后，模塊自動恢復正常工作。
結語
總之，電源作為通信系統的核心設備，是整個通信網絡穩定運行的保障。因此，通信設備維護人員必須認真做好通信電源的維護工作，不斷總結分析常見故障的原因和處理方法，做到有效預防、處理及時。
參考文獻
[1]趙倩.《電力通信網中通信電源故障的分析與維護》.通信電源技術，2009
篇4
關鍵詞：醫用氣體 報警系統 改進
中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00
1項目背景
隨著我國醫療事業的發展，集中供應與管理的醫用氣體系統越來越多地被大中型醫院引進使用，該系統的安全、有效運行直接關系到臨床醫療安全、醫療質量，在醫院里具有非常重要的作用。
醫用供氣系統中極限參數和主要成分參數報警與監控非常重要，它是各類醫用氣體供應系統中不可缺少的重要組成部分之一。國內外均在研究并提出控制標準，ISO 7396-1：2002《監控與報警系統》標準提出，系統通過運行警報、緊急運行警報、緊急診療警報和信息信號以實現。運行警報用于就有關供給系統中一項或幾項供給不足的情況，通告技術專員以及時采取措施。緊急運行警報用于指示管道的不正常壓力并要求技術專員立即處理。緊急診療警報用于指示管道的不正常壓力，并要求技術專員或診療專員立即處理。信息信號用于指示正常狀態。
目前，我國大部分醫院使用的醫用氣體報警和監控裝置較落后，只有極限參數監控，而無物性參數監控。且極限參數只有氣體壓力上下限控制，沒有制備氣體設備工作狀態監控。它是從工業氣體控制演變而來，主要采用電接點控制系統上下限壓力狀況，由于氧氣等氣體是助燃物質，是嚴禁使用電接點控制的（ 電火花容易產生火災）。目前監控形式采用現場工作人員監控法，無法實現實時監控、遠程監控和報警。為了改變此種情況，有必要現狀進行改進，在提高系統監測性能的同時能夠進一步改善醫用氣體系統的使用性能，為提高工程部的市場競爭力奠定基礎。保證一個高質量和穩定的醫用氣體供應，實現實時的信息化管理監控。可以提高醫用氣體實時監控及報警系統的精確度；實現系統的實時、遠程監控及記錄。
2 主要研究內容
2.1技術原理
利用現代信息技術、網絡傳輸技術，可為醫用氣體實時監控及報警系統設計一個計算機管理平臺。平臺采用層次架構、模塊化配置，具有很好的可擴展性和可伸縮性。平臺可實現集成化的功能調用，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，又可以根據管理員的角色進行權限劃分功能塊，其功能應包括故障管理、狀態管理、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設定的各類極限參數和監測主要物性參數，經計算機處理，載波通訊網絡，向醫院值班人員或管理人員手機發送實時監控和報警信息，以提醒醫院值班人員及時處理醫院醫療集中供氣系統存在的問題。
2.3 技術方案
針對現有醫用氣體報警系統的現狀，我們可以將傳感器技術、現代信息技術、網絡傳輸技術等應用于系統。可應用的傳感器技術主要是采用壓力變送器、欠壓檢測模塊、壓力露點變送器、各種氣體成分檢測變送器等主要檢測元件來檢測各種參數。
3 主要成果及技術創新點
針對現有醫用氣體報警系統的現狀，可以將傳感器技術、現代信息技術、網絡傳輸技術等應用于系統。可應用的傳感器技術主要是采用壓力變送器、欠壓檢測模塊、壓力露點變送器、各種氣體成分檢測變送器等主要檢測元件來檢測各種參數，其工作原理分述如下。
3.1 壓力變送器
壓力變送器將所測的兩種壓力通入高、低兩壓力室（一種是實測壓力；另一種是真空或大氣壓力），作用在敏感元件的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調環節，轉換成與壓力成正比的信號。A/D轉換器將解調器的電流轉換成數字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。其后進行傳感器線性化、重置測量范圍、工程單位換算、阻尼、開方、傳感器微調等運算，其信號疊加在4～20mA信號的數字信號上送出。
3.2欠壓檢測模塊
欠壓檢測模塊采用開環交流電流變送器，該變送器用來檢測氣體制備設備的工作電流。該變送器采用了標準RS232/RS485總線接口，用MODBUS通訊協議，測量監控設備的工作電流，因停電或設備故障而發生氣體制備設備停止工作時，檢測模塊將檢查到異常信號，經A/D轉換后，送給監控主機。
3.3 壓力露點變送器
壓力露點變送器采用抗冷凝薄膜式傳感器結構，該傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測溫傳感器。測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度；測溫傳感器測量傳感器表面溫度，儀器內置的微處理從這兩個參數計算出露點。A/D轉換器將解調器的電流轉換成數字信號，其值被微處理器用來判定氣體含水量。其后進行傳感器線性化、重置測量范圍、工程單位換算、零點自動校準、增益回歸等處理，其信號疊加在4～20mA信號的數字信號上送出。
3.4各種氣體成分檢測變送器
包括氧氣、二氧化碳等氣體成分檢測，以氧氣檢測變送器為例，其工作原理如下。氧氣檢測變送器采用迦伐尼電池式檢測結構，在密閉的容器內，一面裝有對氧氣透過性良好、厚10～30μm聚四氟乙烯透氣膜，在其容器內側緊貼著貴金屬（ 鉑、黃金、銀等） 陰電極，在容器的另一面內側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。當氧氣通過電解質時在陰陽極發生氧化反應，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轉換器將解調器的電流轉換成數字信號，其值被微處理器用來判定輸入氧氣成分值。其后進行傳感器線性化、重置測量范圍、工程單位換算、阻尼、溫度補償、傳感器微調等運算，其信號疊加在4～20mA信號的數字信號上送出。
經過以上不同的傳感器檢測，并通過對醫院醫用集中供氣系統設定各類極限參數和監測主要物性參數，進行比對和處理，檢測出我們所需的各類參數，這些參數包括兩種：（1）各類極限參數：各種氣體的壓力上下限值、制備氣體設備工作狀態等；（2）主要物性參數：主要氣體含量指標、正壓空氣含水量指標等。
4 應用、驗證及前景
該課題以單位現有的研究為基礎，通過對醫用氣體報警系統改進，提高醫用氣體報警系統靈敏度、精確度，降低事故發生率，滿足新形式下客戶的需求，提高產品的品質和市場競爭力。
5 結語
5.1獲得的主要結論
（1）可以提高醫用氣體實時監控及報警系統的靈敏度、精確度；（2）實現系統的實時、遠程監控及記錄；（3）方便操作人員、管理人員及時發現和處理問題，保障醫用氣體系統的安全運行。
5.2 今后的研究方向
結合目前的工作，今后的研究方向是進一步提高醫用系統報警系統的靈敏度、精確度，進一步提高系統的實時、遠程監控及記錄的穩定性。
參考文獻
篇5
關鍵詞:可編程控制器 PLC系統 控制系統
中圖分類號:TM7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0024-01
在工業生產過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數據采集。傳統上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。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,美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置,首次采用程序化的手段應用于電氣控制,這就是第一代可編程序控制器,稱Programmable Controller(PC)。個人計算機(簡稱PC)發展起來后,為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點,可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。
PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位,在可預見的將來,是無法取代的。國控制類產品市場PLC的占有率已超過50%,而且保持著10%～15%的發展速度。
1 電機系統的組成和工作原理
PLC電機系統的組成框圖如圖1所示,由上位計算機和1套PLC測控系統組成。PLC通過外部變送器、互感器與發電機組相連,發電機機端電壓U、定子電流I為三相交流電,分別經電壓互感器(PT)和電流互感器(CT)轉換成三相100V、5A的二次信號,發電機轉子勵磁電流經過分流器RS轉換成75mV信號,再經過三相功率(含有功、無功)變送器、三相電壓變送器、直流電流變送器轉換成與其成比例的0～10V電壓信號后輸入到PLC的模擬量模塊。模擬量經過A/D轉換,然后根據互感器、變送器的變換比例計算出機端電壓U、轉子電流If、有功功率P和無功功率Q的等機組運行量。
PLC每隔20ms采樣一次,每40ms將采樣的數據保存到故障數據區中。當發生故障后,PLC記錄下故障發生以后的13s數據,故障數據記錄過程結束。當PLC接收到上位機發送來的傳送命令時,PLC將記錄的故障數據通過串口通訊傳送給上位機。上位機將數據完整的接收下來,經過數據處理顯示出機組運行量U、If、P、Q、Ug(電壓給定)在故障前7s、后13s的波形曲線,這樣就可以對發電機故障進行分析了。
2 PLC電機系統故障診斷分析
故障診斷系統建立在基于PLC和上位計算機組成的控制系統上。PLC在故障診斷系統中的功能主要是完成輸煤系統設備故障信號檢測、預處理,轉化存儲并傳輸給上位計算機。上位計算機由于具有強大的科學計算功能,利用專家知識和專家庫,完成從故障特征到故障原因的識別工作。并通過人機界面,給出故障定位,報告和解釋故障診斷結果,并為操作員給出相應的排除故障的建議。
電機的結構同時包含電氣和機械兩部分,也可以說是電氣和機械的結合點。所以說,它的故障要一分為二的分析。對電機的振動故障原因也要分成兩部分。一般來講,電機振動是由于轉動部分不平衡、機械故障或電磁方面的原因引起的。
2.1 電機硬件故障
2.1.1 轉動硬件故障
轉動部分不平衡主要是轉子、耦合器、聯軸器、傳動輪(制動輪)不平衡引起的。 處理方法是先找好轉子平衡。如果有大型傳動輪、制動輪、耦合器、聯軸器,應與轉子分開單獨找好平衡。再有就是轉動部分機械松動造成的。如:鐵心支架松動,斜鍵、銷釘失效松動,轉子綁扎不緊都會造成轉動部分不平衡。
2.1.2 機械故障
機械故障主要分為以下幾點:聯動部分軸系不對中,中心線不重合,定心不正確。與電機相聯的齒輪、聯軸器有毛病。電機本身結構的缺陷和安裝的問題。電機拖動的負載傳導振動。
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生的,其主要包括了:交流電機定子接線錯誤、繞線型異步電動機轉子繞組短路,同步電機勵繞組匝間短路,同步電機勵磁線圈聯接錯誤,籠型異步電動機轉子斷條,轉子鐵心變形造成定、轉子氣隙不均,導致氣隙磁通不平衡從而造成振動。
2.2 電機軟件故障
2.2.1 模擬量故障的診斷
給像犁煤車一樣的模擬量信號進行電機電流診斷故障,首先將通過模擬量模塊接受的電流變送器模擬信號轉化為數字形式信號,再比較整定值或者系統的極限值,如果數字信號小于極限值,可以判斷發出信號的設備運行正常;如果數字信號接近甚至達到極限值,發出信號的設備則出現不正常運行狀態。根據各個設備相應參數的變化可以得出該設備的極限值。
2.2.2 各種故障信息的串行通信
利用串行通訊,上位機可以及時溝通PLC的內部寄存器,讀取各種故障信息。上位機通過PLC的RS232通信接口進行Host Link方式串行通信。上位機在通訊時想PLC先發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的反應,如果PLC沒有錯誤則向上位機作出包含了其所需要查詢的寄存器值的響應幀。上位計算機通過讀取數據寄存區的值來獲取當前PLC的工作狀況,同時上位計算機對PLC的控制也可通過對該區的寫操作來完成。具體的通信實現可以參考相關資料,這里不作詳細論述。
3 結語
PLC控制器具有功能強大的可編程控制方法,它可以針對大數據量交換以及實時性要求較高的控制系統,IT技術的應用體現了以太網發展的趨勢,同時也為工業以太網的發展提供了更為廣闊的空間。在上述PLC控制器中,由于用數字信號替代模擬信號,因而可實現一對電線上傳輸多個信號(包括多個運行參數值、多個設備狀態、故障信息)同時又為多個設備提供電源,現場設備以外不再需要A/D、D/A轉換部件,這樣大大減少了導線和連接附件,提高了系統的可靠性和抗干擾能力。
參考文獻
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關鍵詞： 醫用電網；ADE7758；電參數計量
1 前言
眾所周知，醫療用電對供電網的可靠性和安全性要求極高，眾多的醫療設備不允許使用過程中發生斷電情況，萬一停電將會帶來極其嚴重的醫療事故。因此，隨著電氣化醫療設備數量種類的不斷增加，大功率精密儀器的引進對醫療用電提出了越來越高的要求，對于醫用電網而言，筆者認為急需解決的問題主要體現著兩個方面：一是醫療用電的人機安全，二是儀器良好性能的發揮。為了達到這兩點要求，需要開發醫用電網的監測設備。傳統的電表主要是檢測用電量，無法檢測有功、無功以及負荷的時間分布等重要用電參數，無法存儲用電情況的歷史數據，更無法實現電網自動切換。根據實際需要，本文針對醫療用電的應用的特點，設計了多功能醫用電網監控儀。
2 監控儀硬件設計
采用電子計量原理的三相多功能監控儀，具有高精度、多參數測量、諧波功率電能計量等優勢。總體上來說，傳統的三相多功能表是穩態電力負荷計量產品，由于其應用領域擴大，電力系統對電表不斷提出新的技術要求。現有的三相多功能表性能和品質，都不能完全適應醫療用電系統的需求。因此，改進產品設計，將醫用電網監控儀技術水準推向新的高度，無疑是一個共同關注的課題。本文基于單片機和ADE7758設計一種多功能醫用電網監控儀，下面詳細介紹系統的軟硬件結構。
2.1 系統硬件結構設計
本監控儀的核心是ADE7758芯片，該芯片主要包括3部分功能：數據采集、電參數計量、通信。數據采集功能由6路24位A/D轉換器實現，3路提供給電流值的轉換，3路提供給電壓值的轉換；電參數的計量主要由ADE7758芯片的DSP內核實現，絕大多數的數據處理工作都由該芯片完成，該DSP內核把處理程序固化到芯片內部，能夠自動計算出多種電參量，保證精度和速度的要求；通信經由SPI接口實現，單片機和ADE7758通過該接口傳輸數據，實現ADE7758的內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現了電壓電流的隔離和轉換工作，電壓變送器完成電網電壓到可測電流的轉換，電流變送器完成電網電流到可測電流的轉換。
電網選用C8051F021為配電儀的MCU，此款單片機運算速度最高可達25M，帶有JTAG接口方便調試，因為ADE7758具有強大的數據處理能力，選用DS1302做實時時鐘，該芯片具有2個定時器；選用AT24C512作為系統外擴數據存儲，該FLASH存儲器為64k字節，掉電數據可以保存10年以上；選用max232作為系統的232通信；用MAX7219來控制8位LED。系統結構如圖1所示。
ADE7758是一款高精確度的電能計量芯片，可對有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值和電流有效值等參數進行計量。該芯片帶有兩路脈沖輸出功能和一個SPI接口，用于輸出電量計算結果。ADE7758集成的模數轉換器，數字積分器，基準電路。適用于計量各種三項情況下的電參數，對應三個相位的數字功率校準寄存器、相位校準寄存器和失調校準寄存器，可以實現有效值偏移校準、相位校準、功率校準。
2.2 ADE7758檢測原理
電量有效值/均方根（RMS）測量
對于時間采樣信號，有效值計算方法是將信號值平方取平均值，得到平方根當電流和電壓產生相位差則會產生無功功率，假設相位差為θ，則無功功率的表達式為：
這樣ADE7758就實現了有功功率和無功功率的計量。
3 系統校準及軟件設計
系統首次使用必須對ADE7758進行校正，目的是彌補內部和器件參數不一致引起的誤差，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。與相位失配相關的誤差在低功率因數時特別明顯。ADE7758提供了相位誤差的數字校準手段，通過信號處理的時間微弱延遲或提前，以此補償小相位誤差。這些相位校準寄存器（APHCAL，BPHCAL和CPHCAL）為二進制補碼，7位帶符號擴展位的寄存器，能改變電壓通道信號通路的提前時間，范圍為153.6μs到-75.6μs（CLKIN=10MHz）。寫入PHCAL的負值表示時間提前，正值表示時間延遲。一個最低有效位（LSB）相當于1.2μs的延遲或2.4μs的時間提前。
電壓波形采樣存儲在WFORM寄存器中。模數轉換器首先將電壓值通過一個截止頻率為260Hz的單極低通過濾器（LPF1），該濾波器使信號輕微衰減。電壓波形樣本為16位，二進制補碼數據范圍為0×2748（=10056d）和0xD8B8（10，056d）之間。
WFORM寄存器中的數據為24位，由16位符號擴展而來。
電流輸入的信號處理通路和電壓類似，在波形采樣模式下，模數轉換器輸出有符號的二進制補碼，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時，模數轉換器產生其最大輸出碼值。
ADE7758提供線電壓的周期或頻率測定功能。相位的周期測定由NMODE寄存器上的0位和1位決定。周期寄存器為無符號12位FREQ寄存器，其讀數四個周期更新一次。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。寄存器缺省設置為顯示頻率。
在功率計量時，ADE7758產生的脈沖頻率和所測功率成正比，單片機通過計數器來測量脈沖的頻率和個數，進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出現缺相、欠壓、過壓、過流等異常情況，ADE7758可以產生外部中斷來報警。
本電網監控儀應用程序采用模塊化結構設計，主要包括四部分：數據采集存儲、顯示、通訊。主程序完成上電后對系統的初始化，系統的運行監控和異常情況處理。下面給出單片機與ADE7758的數據交換程序。
4 結束語
本監控儀器能夠實時采集供電電網的多項參數，實現醫用電網的動態測量，本儀器所攜帶的存儲器能夠記錄下最近3天的電網參數，為事后故障查詢提供準確的依據。在突然停電或者供電網參數不能滿足要求的時刻能夠實現電路切換，為醫院的安全用電提供了有效的保障，極大地增加了醫療用電的可靠性和安全性。
參考文獻：
[1]潘琢金譯，C8051F020/1/2/3混合信號ISP FLASH微控制器數據手冊[R].2005，2.
[2]ADE7758 Product Date Sheet[R].Analog Devices，Inc.2004
篇7
關鍵詞：在線點檢；處理程序；應用結果
中圖分類號：TD21 文獻標識碼：B 文章編號：1009-9166（2011）023(C)-0213-02
一、系統概況
顧橋選煤廠設備點檢系統以現代無線通信技術為基礎，應用通信技術中的信令技術及無線發射接收技術，在選煤廠調度室設置中心控制計算機系統，在點檢設備的附近位置布置采集分站。采集分站和中心控制計算機系統之間通過電纜相連接，分站掛接溫度、振動等模擬量和開關量傳感器，具有多通道、多制式的信號采集功能和通訊功能。采集分站能及時將監測到的各種環境參數、生產狀態傳送給監控中心，進行在線檢測，并執行中心站發出的各種命令，及時發出報警信號等。點檢工人攜帶手持點檢儀，點檢儀與采集分站之間進行無線通信，將人工檢測的數據通過手持機的錄入，再將參數上傳至監控中心。點檢儀只有通過與現場設備的標示卡對碼，才能檢查每臺設備的具體數值，可有效避免漏檢和謊檢。
二、點檢的對象
（一）原理
設備一旦發生故障，其傳動部位會以與正常情況不同形式的溫度、振動
電流信號表現出來。
（二）對象
其主要監測對象為電動機運行電流，電機、減速器、運輸皮帶機滾筒軸承等主要設備運轉部位溫度、以及設備外殼的溫度、振動。
（三）項目
1、采集分站及時將由CHY-1000A電流變送器測得的對應設備的實時電流值傳送給監控中心，進行在線檢測，并執行中心站發出的各種命令，及時發出報警信號等。
2、采集分站及時將由JF-W-D02溫度傳感器測得的對應設備不同位置的溫度值及環境溫度傳送給監控中心，進行在線檢測，并執行中心站發出的各種命令，及時發出報警信號等。
2、采集分站及時將由JF-9200B振動傳感器測得的對應設備不同位置的振動值傳送給監控中心，進行在線檢測，并執行中心站發出的各種命令，及時發出報警信號等。
三、點檢系統構成
系統主要由監控主機和軟件、KJ201-J通信適配器、通信電纜或光纜、KDW660/18B礦用隔爆兼本質安全型電源箱、KJ201－F礦用數據采集分站、JF-188手持式點檢儀、JF-W-D02溫度傳感器、JF-9200B振動傳感器及CHY-1000A電流變送器等單元構成。
（一）在線點檢
在線系統由多臺分站采集各設備上溫度、振動、電流信號，分站之間通過LONWORKS/485通信方式，距離離監控室較遠的分站采用光纖以太網通訊方式。
1、中心站組成
（1）研華工控機：PD3.0GHz/2Gb/160Gb/22’LCD；（2）激光打印機：HP LaserJet 5200 A3；（3）通訊適配器；KJ201-J（4）操作系統：Windows XP；（5）數據庫軟件：SQL SERVER 2000；（6）監控軟件：KJ201。
2、KDW660/18B礦用隔爆兼本質安全型電源箱
為原煤系統及產品倉等防爆場所的KJ201-F數據采集分站及其傳感器提供本安電源，具有兩路本地斷電功能及備用電池供電功能。交流停電后，后備電池可連續工作4小時以上，維持單個基站可達10小時以上。
3、KJ201－F礦用數據采集分站
數據采集分站是一個以神經元芯片及51單片機為核心的自動化監控設備。可掛接各種傳感器、執行器，對各種環境參數（如：溫度、振動、設備開停狀態等）進行連續監測。具有多通道、多制式的信號采集和通信功能，能及時將監測到的各種環境參數、點檢儀數據、人員到檢等信息實時傳送給中心站，并執行中心站發出的各種命令。同時，分站還能就地監測和顯示被測設備的運行狀況及檢測參數，及時發出報警信號。
4、KJ201-J通信適配器
該設備安裝于控制中心，實現LonWorks和RS232之間的信號轉換。具備電源、工作狀態指示功能，接收數據采集分站發來的通信信號，并將該信號解調成RS-232C信號傳送給計算機，將控制中心計算機輸出的RS-232C信號經調制發送給數據采集分站。實現非本安通信信號與本安通信信號之間的電氣隔離。
（二）離線點檢
離線點檢及手持式點檢，離線點檢的主要工具是JF-188手持式點檢儀。點檢人員可通過它和現場的標示卡對碼來現場測試設備的溫度和振動參數，每臺設備只對應一個編碼，與設備對碼后用手持點檢儀將采集的設備數據上傳到上位機。上位機監控軟件對采集數據進行統一歸納和整理，為管理人員提供相關指導。點檢流程如下：
四、安裝及參數設置
（一）安裝
點檢系統主要有三種檢測工具，分別是JF-W-D02溫度傳感器、JF-9200B振動傳感器及CHY-1000A電流變送器。溫度和振動傳感器都是用膠粘在設備的外殼上，粘之前去除設備外殼上的灰塵和銹蝕等。溫度和振動傳感器主要是檢測電動機、減速機、泵體、驅動滾筒左右軸承座等部位的溫度和振動情況。電流變送器安裝在電動機接線盒內，套在三相動力線的任意一相上，檢測該相電流大小。通信電纜和電源電纜的放置，我們要求要規范放置，兩電纜不能穿在同一鍍鋅管內，以免發生信號干擾。
（二）參數設置
在參數設定之前，對我廠在線點檢的57臺設備進行了一次運行電流的統計，摸清設備滿載運行時對應的電流值做為基礎參數。對于設備的各報警參數初始設定為：電機電流報警為設備正常帶量運行電流的1.2倍、1.3倍，1.2倍為高報，1.3倍為高高報。電機溫度報警設定為溫升30℃、40℃。軸承及減速機溫升報警設置為50℃、60℃。對部分弗蘭德減速機，因為弗蘭德減速機正常工作時溫升偏高，所以溫升設定適當提高至60℃。設備的振動加速度根據經驗值一般基礎值設定為7.1mm/s，超出7.1mm/s為高報，超出11.2mm/s為高高報警。
五、點檢出現問題的處理程序
隨著點檢系統的安裝調試，我廠制定相關的規章制度，并設有點檢員對點檢系統所反映出的問題進行跟蹤落實處理，并反饋問題處理結果，并做點檢日報表，對設備出現的各種報警進行分析、確認。點檢日報供廠領導和機電管理人員查閱，對確實存在的設備故障采用閉環式的方法落實解決，直到恢復正常。
六、點檢運行效果
點檢的報警分為電流報警、溫度報警、振動報警，一般電流和溫度報警較少，振動報警相對來說稍多一些。點檢報警出現有設備故障報警和誤報警，誤報警主要包括因分站內主板損壞及傳感器元件的損壞等原因造成的報警。總結前期出現的典型的幾個報警：例如4月23日白班出現的359#、361#電動機電流高報，經現場用鉗形表測后，此電流報警為誤報警，判斷是電流檢測器壞。還有部分設備會出現電流報警，只是瞬間報警，如設備啟動時的大電流報警，過了啟動時間電流下降，報警便消除。有些設備的溫度報警也存在誤報，如電動機外殼上積煤較多，在天氣較熱的時候影響電機散熱，便會發出報警，通知崗位司機清理積煤便可恢復等；5月7日白班，374#電動機振動報警，報警值為8.5mm/s，崗位司機檢查說確實有振動，通知電工用手持點檢儀現場檢測，檢查結果為9mm/s左右。經電工前去檢查，初步判斷是電動機對輪不正，機電工去找正，但是找正后振動情況仍然沒有消除，在線點檢在持續振動報警，經過專業人員長時間現場觀察發現電動機和減速機底座的基礎松動，經機修基礎加固后點檢報警消失；5月8日夜班，335泵電機出現報警，經崗位司機及機電工檢查電機正常，并未有明顯振動，因振動傳感器固定在電機外殼上，而傳感器的接頭是螺絲旋上的，所以根據判斷，現場檢查發現是接頭松動，旋緊即可；6月5日，在線點檢系統出錯，破碎站分站發生數據紊亂，所有數據顯示零，剛開始我們判斷是分站里的橋接板或采集分站主板出現了問題，后來我們把在線點檢系統重新啟動后，數據恢復正常，聯系廠家后，廠家說系統運行一段時間后，通訊堵塞，重新啟動系統便可正常運行；6月9日，點檢系統幾臺設備出現電流信號數據丟失情況，電流數據位零，于是我們開始檢查這幾臺設備的電流檢測器，檢查后電流檢測器正常，重啟點檢系統后電流數據恢復正常。
對于類似以上的報警情況，應根據檢查的結果進行具體分析，首先判斷是不是誤報警，如果是誤報警的話，應檢查點檢的軟硬件方面是否存在問題。而對報警出現后，如果電機或減速機振動和溫度報警，通知崗位司機和機電工現場實測，便可做較準確的判斷。電流報警則需要電工用鉗形表實測電流并根據結果判斷真實性，從而準確判斷該設備是不是真正的存在問題。對于短時間報警并很快恢復的可以忽略，重點必須引起重視的是持續性的報警，對于持續性的報警現場，派專人認真檢查，找出并解決報警的問題所在，并給予解決到故障報警消除為止。
經過一段時間的運行，通過點檢的在線監測所反映的機電設備運行異常，可以及時對設備進行檢修而有效地減少可以避免的機電事故。通過因點檢報警而避免的設備的事故的發生，可以看出點檢系統還是很有可行性的，我廠已經正常的投入使用。
結論：點檢系統具有靈活的復合數據分析查詢功能，并輔以圖形方式直觀顯示設備狀態，在設備樹中會顯示當前一段時間內設備的狀況，同時也可列出具體的數據，使各級設備管理人員看的一目了然。點檢系統能夠將日常點檢、巡檢的所有數據集中在一個平臺上，實現信息共享，由于點檢內容的清晰，使檢修人員的現場處理問題的分工更加合理。隨著點檢系統的完善，避免了因人為原因導致設備巡檢的疏忽、遺漏，取得了工作的主動性。通過因點檢報警而避免的設備的事故的發生，可以看出點檢系統還是具有一定的先進性的，可以為選煤廠日常機電管理提供幫助，有一定的技術優勢。
篇8
關鍵字：城市軌道交通、牽引供電、直流框架保護
中圖分類號：C913文獻標識碼： A
0 引言
在城市軌道交通直流牽引供電系統中，為了防止直流牽引供電設備內部絕緣降低時造成設備危害而設置了直流系統框架泄漏保護，該保護包含反映直流泄漏電流的過電流保護和反映接觸電壓的過電壓保護[ 龐開陽.高勁.直流牽引供電系統框架保護的運行分析及探討[J].地鐵科技，2002(2).]。本文從實用角度出發，詳細分析了直流牽引供電系統框架保護動作的原因及探討了相關預防措施及處理方法。
1框架保護動作的原因及大致分類
（1）接觸網斷線或短路、接觸網有閃絡或局部持續放電、以及取流大、負回流系統電阻過高等原因導致的軌電位異常偏高，而軌電位限制裝置又不能正常動作，此時電壓型框架保護可能動作；
（2）鼠害或其他動物引起框架和正極短路，其他原因（如柜頂落物、柜內金屬導體松脫、主回路與框架間絕緣下降等）導致的框架與DC1500V正極、負極、整流器柜內AC1080V相線間短路，此時電流型框架保護可能動作；
（3）檢修人員在進行與牽引整流系統相關的檢修作業時，誤將負極與框架短路，此時電流型框架保護可能動作；
（4）檢修人員在進行與牽引整流系統相關的檢修作業時，誤將開關柜內二次回路的AC220V回路、DC110V回路與框架短路，此時電流型框架保護可能動作；
（5）電流型框架保護的采樣回路接線（如分流器二次線）松脫，此時電流型框架保護可能動作；
（6）框架保護的采樣回路元器件或保護模塊（如電流變送器、分壓器、電壓變送器、S7-300保護模塊）故障，導致電流型或電壓型框架保護誤動作；
（7）DC1500V開關在切斷大電流（如近端短路）時電弧因某種原因溢出滅弧罩，觸碰上框架（相當于框架和正極短路），此時電流型框架保護可能動作；
（8）其他可能的原因導致的框架保護動作。
2 框架保護動作的原因詳析及其預防
2.1原因1
接觸網斷線或短路、接觸網有閃絡或局部持續放電、以及取流大、負回流系統電阻過高等外部原因導致的軌電位異常偏高，而軌電位限制裝置又不能正常動作，此時電壓型框架保護可能動作。
原因詳析：
外部原因導致的軌電位異常偏高，人為因素是無法實現的，軌電位偏高但軌電位限制裝置又不能正確動作，將導致電壓型框架保護動作或報警。因此，確保軌電位限制裝置的可靠保護及其刀閘可靠動作是非常重要的。
預防措施：
（1）定期對軌電位限制裝置進行維護，確保軌電位限制裝置刀閘不卡滯、不拒動。軌電位限制裝置的固有機械動作時間在正常范圍（170ms左右）內；
（2）確保軌電位限制裝置的“U>90V”的延時動作功能的動作電壓不高于90V（其延時加接觸器的固有機械動作時間應不高于電壓型框架保護第一級跳閘電壓的延時，以防軌電位超過電壓型框架保護第一級跳閘電壓但尚未達到軌電位限制裝置的U>>150V定值時，電壓型框架保護先動作），因此，需定期對保護裝置進行保護功能校驗；
（3）確保軌電位限制裝置的U>>>600V功能正常，在軌電位達到動作定值時，晶閘管應能正常導通，需定期對晶閘管回路相關元件進行測量和維護；
2.2原因2
鼠害或其他動物引起框架和正極短路，其他原因（如柜頂落物、柜內金屬導體松脫、主回路與框架間絕緣下降等）導致的框架與DC1500V正極、負極、整流器柜內AC1080V相線間短路，此時電流型框架保護可能動作。
原因詳析：
由于電流型框架保護是無延時的，且其動作值僅有35A，因此當DC1500V正極、負極（正常運行時，軌電位并不為零。當負極與框架短路時，則其電流等同于鋼軌電位限制裝置在合位時的電流，此時電流可達上千安以上）、整流器柜內AC1080V相線對框架短路時，電流型框架保護會先動作。
預防措施：
（1）做好變電所房間的封堵工作，防止老鼠、蛇等小動物進入變電所。定期放置和更換鼠藥，做好變電所的防鼠工作；
（2）檢查牽引整流系統各開關柜頂部，確認柜頂清潔無雜物，特別是不許有細長的金屬類雜物，以防其從柜頂網柵落入柜內導致短路；
（3）一次設備維護作業時，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）等聯接牢固可靠無松脫；
（4）一次設備維護作業時，要特別注意做好對各直流開關柜、整流器柜、負極柜等柜柜內設備各金屬構件的緊固工作，以防止設備金屬構件接觸不良燒斷或松脫導致的與框架短路；
（5）在對牽引整流系統設備預防性試驗作業時，要確保各柜內帶電部分與框架之間絕緣良好。
2.3原因3：
在進行與牽引整流系統相關的檢修作業時，誤將負極與框架短路，此時電流型框架保護可能動作。
原因詳析：
各直流開關柜和負極柜內負極母排和框架母排相距極近，且各柜內空間狹小，因此在以上柜內作業時，容易導致負極與框架短路。例如掛地線時地線頭短接負極母排和框架母排，拆接電纜時扳手等金屬工器具短接負極母排和框架母排，或在車廠變電所測量上網電纜絕緣時，扳手短接正極電纜和框架母排（檢修狀態下，室外臨時地線掛在接觸網和鋼軌之間，因此這種情況實際上也是負極與框架短路），都可能會導致電流型框架保護動作。
在正線或車輛段變電所作業，而正線或車輛段并未全線或全部停電，此時鋼軌上仍會有電壓，因此要特別注意勿導致負極與框架短路。
預防措施：
（1）在直流開關柜內作業時，作業前務必合上軌電位（車輛段內軌電位在室外，可不合軌電位，但務必做到后面幾項預防措施）。
（2）在直流開關柜內作業掛接地線時，地線的接地端務必接入室內接地母排上，而不能接在負極母排上。
（3）在有框架的柜內作業時，所有作業工具的金屬部分必須做好絕緣處理（纏上一層絕緣膠布）。
（4）在有框架的柜內作業時，作業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
在進行與牽引整流系統相關的檢修作業時，誤將開關柜內二次回路的AC220V回路、DC110V回路與框架短路，此時電流型框架保護可能動作。
原因詳析：
（1）設置框架保護的各柜內的AC220V回路主要用于柜內加熱。由于AC220V回路的零線接地，因此，當火線碰上框架，則會有短路電流流過電流型框架保護的分流器；
（2）一般DC110V回路單極碰上框架（接地）不會導致短路。但另一極也有接地現象或絕緣嚴重下降時，則有可能短路并導致框架保護動作；
預防措施：
在直流開關柜內作業拆除二次線端子時，務必對拆除的二次線端子做好絕緣包扎，同時記錄下端子號，以防短路。
2.5原因5
電流型框架保護的采樣回路接線（如分流器二次線）松脫，此時電流型框架保護可能動作。
原因詳析：
因為電流型框架保護的分流器二次側mV級的電壓，電流型框架保護的35A定值，折算到分流器（1000A/150mv）的二次側只有5.25mV。當分流器二次側斷線或接觸不良時，則柜內其他帶電系統對其的感應電壓將會遠超5.25mV，此種情況下將很大機率導致電流型框架保護將會動作。
預防措施：
任何作業拆除該線后均要及時恢復接線，并確保接線緊固，接觸良好。
2.6原因6
框架保護的采樣回路元器件或保護模塊（如電流變送器、分壓器、電壓變送器、S7-300保護模塊）故障，導致電流型或電壓型框架保護誤動作。
原因詳析：
框架保護的采樣回路元器件故障時，將會向保護模塊（S7-300）發出錯誤的采樣信號；S7-300保護模塊本身故障時，也可能會導致框架保護誤動。
預防措施：
（1）日常巡檢時加強對以上器件、模塊的檢查。
（2）保護校驗時加強對以上器件、模塊的校驗檢測。
2.7原因7
DC1500V開關在切斷大電流（如近端短路）時電弧因某種原因溢出滅弧罩，觸碰上框架（相當于框架和正極短路），此時電流型框架保護可能動作。
原因詳析：
電弧本身很輕，輕微氣流的擾動都可能導致電弧的拉長、變向，在關斷電流很大或柜內（與電纜層）密封不嚴透風的情況下，電弧有可能不能完全進入滅弧罩或溢出罩外，并觸碰上框架。另外，小車的滅弧結構不合理也可能導致此類情況的出現。
預防措施：
（1）加強DC1500V開關柜柜內的封堵。
（2）堅決禁止未裝限弧板的小車投入運行。
篇9
【關鍵詞】電力系統；自動化；遠動控制；應用
引言
電能的生產、輸出、變電、配送及最終到用戶的使用等環節構成了整個電力系統。而在整個電力系統中，發電機、變壓器、輸電線路及開關等設備統稱為一次設備，在電力系統工作過程中，需要對這些設備實施高度控制、在線測控和保護，從而確保一次電力設備的可靠、穩定和安全運行，并保證了電力生產的經濟性。電力系統的保護裝置、測控裝置、通信設備，（水、火、風能、核能）電廠及變電站的智能監控系統，電網調度部門的計算機控制系統等被統稱為二次設備，二次設備廣泛應用了自動化及遠動控制技術。電力系統調度高度自動化的實現必須以計算機技術及網絡通信技術為基礎，并大量運用遠動控制技術。可見，遠動控制技術在電力系統自動化中的應用具有重要意義。
1 遠動控制技術的原理
電力系統自動化中遠動技術是指運用現代計算機技術和通信技術采集電力自動化系統的實時運行數據，對區域電網和遠方變電站的運行狀況進行實時監視與控制，以提高電力供應安全性、穩定性和經濟性的高端技術。
根據電力系統自動化中遠動控制技術的概念，其原理為電力自動化系統通過計算機技術和通信技術經過遠動設置將變電所和電網的狀態規約和實時運行參數傳輸到電網調度中心實現遙測（YC）和遙信（YX），然后電網調度中心根據采集的數據發出命令，通過遠動裝置修正電網的運行參數，改變運行狀態，以實現遙控（YK）和遙調（YT）保證電力系統的正常運行。遠動控制技術結合現代計算機技術和通信技術，實現了電網調度自動化的遠程無人控制，極大地提高了電力系統的自動化程度。
2 遠動控制技術在電力系統自動化的應用
遠動控制技術在電力系統自動化中的應用主要是遙測、遙信、遙控和遙調"四遙"功能的應用。
2.1 遙測
遙測是指運用現代通信技術傳輸被測量電網的實時運行數據的遠程測量技術，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的數據采集。遙測可分為重要遙測、次要遙測、一般遙測和總加遙測四大類型。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電量通過直流變送器轉換為可供測量的電量模擬信號，經過多路轉換開關和模/數轉換器轉變為遠動設備能夠識別的數字信號，即直流變送器多路模擬開關A/D轉換數字信號。交流采樣的數據采集主要是將取自于PT、CT和傳感器的電壓電流信號輸入交流回路，運用數字濾波技術濾掉高次諧波，經過采樣保持器凍結模擬量的瞬時值保證采樣精度，然后經過模/ 數轉換成遠動裝置能夠識別的數字信號，即交流信號輸入回路低通濾波采樣保持器多路轉換開關A/D轉換數字信號。
由于直流采樣的穩定性相對較差、誤差較大且相應時間慢，目前電力系統自動化遠控控制的遙測技術一般都采用交流采樣技術。
2.2 遙信
遙信是指運用現代通信技術實現對電網和變電站設備運行狀態和參數的實時監視技術，主要包括斷路器、開關及隔離刀閘的位置，線路中各節點的電壓、電流狀態以及系統中的繼電保護和自動調節裝置的實時監視。遙信的原理是通過遙信采集電路將遙信對象的實時狀態進行信號采集，由多路選擇開關將采集的遙信對象狀態數據編譯成遙信碼并最終輸出到接口電路當中。遙信的實現要求采用無源接點的方式。
2.3 遙控和遙調
遙控是指電網調度中心運用通信技術改變被測電網和變電站設備運行狀態的命令，主要指對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，我國對于兩個確定狀態電力設備的遠程切換也歸為遙控。遙調是指電網調度中心運用通信技術對遠距離發電廠和變電站設備調節指令以調節其運行狀態，主要是對系統整定值的調節。就功能來講，遙調和遙控都是電力系統控制終端對遠距離電力設備和系統進行調節和控制，但遙控更加側重于受控對象的單一或兩種極限動作的控制，如開閘、合閘。遙控和遙調一般采用無源接點的方式，正確動作率要求達到99.9%以上。
3 遠動控制技術常見的一些故障問題
電力系統中的遠動控制技術故障一般是以下幾個方面：遠動機的通道板和控制單元板出現故障導致遠動機不能正常接收遠動信號；遠動通道延時故障；輔助接點出現問題、電磁干擾和微處理機及數據庫定義出現錯誤經常會導致遙信錯誤；采樣中互感器或變送器的精度過低或損壞及線路接線錯誤經常會導致遙測故障；遠動通道偏差、遙控出口繼電器非正常運行及數據庫定義出錯等經常會導致遙控故障。當電力自動化系統的遠控控制出現故障時，必須及時采取措施進行故障排查和修正，否則后果不堪設想。常見的故障排查方法有觀察法、排除法、信號檢測法和系統分析法，有時一種方法不能檢測出故障原因，因此需要對這些方法靈活運用。
4 結語
遠動控制技術在我國電力系統自動化中已得到廣泛的應用，并且電力系統未來的發展方向是實現自動化管理，尤其是在110KV以下小型變電站的運營管理模式中，具有綜合自動化程度的智能型變電站已非常普遍。與此同時，隨著科學技術的不斷發展，特別是計算機及網絡通信技術在各個領域中的廣泛應用，勢必有效推動遠動控制技術的進一步發展和完善，從而加快我國電力系統向自動化管理模式的發展進程。
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篇10
【關鍵詞】電力系統；智能控制單元；電力故障；模塊化設計
1.引言
目前煤礦井下采區變電所、綜采工作面在使用的高壓防爆配電裝置都已經使用較為智能化的PB系列、BGP系列等。然而這些智能設備已逐漸不能滿足高強度、高運作效率的井下生產需求，如高壓防爆配電裝置的保護執行機構一般為過流、高壓漏電絕緣監視脫扣器和失壓脫扣器，在實際作業過程中由于機械彈簧易老化疲勞、保護整定不準確及經常誤動作等，使之操作不便，使用維護困難。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、綜合保護器以及電能計量裝置等，具有漏電監視、過流、失壓及過壓等保護功能，但對于一些突發事故尚不能進行監測及處理，往往正是這些事故導致了大的井下事故的發生，從而引起嚴重的經濟損失，甚至人員傷亡。
文中針對構建井下電力系統智能控制單元的工業需求，結合電子技術和計算機控制技術，分析并設計了一類集測量、顯示、保護、監測、控制、診斷及實時通信的新型井下電力系統智能控制單元。
2.井下電力系統智能控制的需求分析
生產實踐表明，已有的井下電力系統電力電氣設備的使用仍然存在著很多的安全隱患，其中最為嚴重的是電力電氣設備的保護功能不能充分發揮作用，其原因主要有以下幾個方面：
（1）煤礦井下環境特殊，電力電氣設備受危害的因素多，電力電氣設備故障多。
（2）井下使用的各種開關的控制電路和保護電路廣泛采用電子電路，造成電力電氣設備故障處理、檢修和維護的難度增加，使故障不能及時得到檢修處理，造成電力電氣設備在保護不完善或沒有保護的狀態下運行。
（3）電力電氣設備內部電子元器件增多也使設備自身出現故障的機率增多。
（4）電力電氣設備使用者不按生產廠家的要求操作，把電力電氣設備的保護裝置甩掉不用，使設備在缺少保護的情況下運行，如將饋電開關中的故障跳閘線圈封死，不讓其跳閘。
（5）井下電力電氣設備配件通用性不高。我國井下專用配電開關和控制開關生產廠家很多，而各廠家都有自己與眾不同的設計方案，使設備的結構和電路原理有較大差異，這樣就會造成企業配件儲備困難、設備因缺少配件而得不到修復的現象。
因此，開發一種性能穩定、保護種類齊全、動作速度快、靈敏度高、可靠性好、方便實用的煤礦井下電力電氣設備智能控制單元是解決國內煤礦井下電力電氣設備保護問題的關鍵。
3.智能控制單元的硬件系統總體設計
煤礦井下電氣設備智能控制單元的工作原理是：首先將檢測的電信號分別經電壓變送器和電流變送器，變成0～1v的電壓信號，再經測量放大器放大成0。5V的電壓信號，送至CPU，由CPU內A/D轉換器將其變成數字信號后，CPU隨即進行相應的計算和處理，計量數據經過總線緩沖驅動器顯示在液晶屏上，CPU在對保護數據進行相應的邏輯判斷后，通過總線緩沖驅動器對繼電器直接操作或者發出閉鎖信號。CPU定期對開關量輸入狀態、開關量工作狀態及鍵盤、保護接口進行掃描和檢測，完成對保護對象的狀態監測和人機交互功能，所有的故障信息都存放在非易失性RAM中，CPU通過串口電路向調度中心發送數據或接收指令，復位電路能使系統自動復位。由于單片機具有性能高、速度快、價格低、體積小、穩定可靠、使用方便靈活等優點，因而常常被用在智能監控裝置（儀器）控制中。由于智能控制單元必須在系統發生故障時及時判斷出故障點并能及時切斷故障電流，在系統正常工作時，控翎單元必須有能力及時處理大量實時動態數據，因此智能控制單元對硬件CPU的實時性、快速性、準確性和多功能性要求很高，為此在硬件設計時選用了實時性和快速性都非常好的PIC1 6F877A單片機作為中央處理器。基于單片機PICl6F877A的智能控制單元的硬件總體結構它主要由以下部分組成：
（1）由CPU、時鐘電路和復位電路組成CPU最小工作系統。
（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、放大器以及CPU的A/D轉換模塊組成數據采集模塊。
（3）12路開關量輸入和3路開關量輸出組成I/O功能模塊。
（4）由4×4鍵盤和液晶顯示組成的人機對謠陵塊。
（5）由漏電閉鎖模塊、通信模塊、聯控模塊、故障存儲模塊、實時時鐘模塊以及電源模塊構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構設計
由于該系統是對斷路器的開合進行控制并要求對電壓、電流進行實時采樣計量，因此必須對每周波20ms的正弦電流信號進行采樣，采樣點選為12個點，那么每2個采樣點之間的時間間隔為1.667ms，利用PICl6F877A的定時器TMR2來進行采樣周期定時，每隔1.667ms進行一次中斷，中斷由統一的中斷調度程序進行統一的調度，采用軟件工程中的業務流結構發生一次中斷后由調度程序決定執行哪一組任務，每2個采樣點之間安排一系列的任務，并且每組任務在1.667ms內都能執行一遍，但是由于本軟件系統配備有人機交互界面，鍵盤顯示程序是所有任務中最為耗時的程序，它的執行必然超過1.667ms，因此在不影響系統的實時性能的前提下采用關中斷的結構，在鍵盤顯示執行完畢以后開中斷來執行下一組任務，經實驗證明這樣的做法是切實可行的。12個采樣點會有12組任務，在采樣點內的任務在文中稱內部任務。
每2個采樣點之間都分配有若干個任務，由于任務的執行時間也長短不一，這樣就必然會在某2個采樣點之間存在空閑的時間未被分配，這一部分的時間可以留作日后軟件升級時使用，這樣使軟件系統還有很大的升級空間。第一組任務至第十一組任務的執行都嚴格的控制在1.667m以內執行完畢，第十二組任務比較特殊，如前所述鍵盤顯示程序耗時很長，經實驗測得顯示一個漢字占用1.341ms，顯示一個ASCII碼要占用2.55ms。因此在1.667ms這樣的時間內顯示大量的漢字以及ASCII碼是不可能的，如果不關中斷會導致顯示不正常，因此在不影響實際需要的實時性能的前提下，采用關中斷的方法禁止定時器2的中斷，待顯示完畢后開放中斷，然后繼續執行第一組任務，雖然關中斷的方法會影響系統的實時性能，但是由于這一點的時間損失都在毫秒級，經實驗和現場的使用情況來看是不影響系統的實時性能的，因此這種方法是切實可行的。
每一組任務都是一個功能模塊，該系統包括電流保護模塊、電壓保護模塊、絕緣電阻保護模塊、數據采集模塊、遠控模塊、通訊模塊、聯控模塊、時鐘模塊、故障存儲及查詢模塊和鍵盤顯示模塊等，以上各個功能模塊在主程序的統一調度下完成各自的功能。
5.故障存儲模塊的硬件設計
故障存儲模塊采用鐵電存儲器FM24C64芯片，它是一種非易失性記憶體，它的邏輯結構為8192×8位，接口方式為工業標準12C接口。鐵電存儲器具有持久保存數據的能力和存儲快速性的優點，存儲的數據可以保存在10a以上，普通的EEPROM的存儲速度在毫秒級而鐵電存儲器FRAM存儲速度在微秒級，噪聲和電源波動環境寫數據對EEPROM來說極具挑戰性，而FRAM寫的速度非常快，噪聲和電源波動還來不及干擾就已經存儲完畢了。因此利用鐵存儲器的上述優點，在設計中對發生的各種電壓、電流以及漏電故障進行高效、快速、準確的存儲，通過軟件設計的查詢算法用戶可以方便的對歷史故障信息進行查詢，對設備的維護提供了可靠的依據。
多字節數據寫入的信號s代表啟動信號，之后的“1010”為FM24C64的器件地址，使用12C總線協議的芯片獨有的ID，后面的0000為用戶通過接線規定的引腳設定地址，它是用來區別在一條12C總線上出現很多具有同一個ID的器件，在智能控制單元中僅使用一個FM24C64芯片故將它設置成“0000”，“A”為應答信號，是由被控器給主控器的信號，后面用5位表示32個頁地址，用8位來表示每一頁上的256個單元，這樣FM24C64芯片8K的存儲空間都能夠對它進行寫操作。
故障存儲時由于外部信號的干擾很有可能使存儲的信息發生與實際期望的不符的情況，為了避免這種情況的發生在軟件設計中采用了“和校驗”的方法使存儲的數據安全可靠，這種校驗的思想使每一次存儲完一條故障信息以后，立即調用讀存儲器子程序把存人的數據求和，然后與讀出的數據的和進行比較，如果一致就認為已經存儲正確如果不一致就讓程序重新存儲一遍直到存儲正確為止。
6.結束語
通過對井下電力系統智能控制單元的分析及設計得到以下主要結論：
（1）對當前井下電力系統智能控制過程及現狀進行了分析并論證了其智能控制單元的工業需求必要性。
（2）分析并設計了一類集測量、顯示、保護、監測、控制、診斷及實時通信的新型井下電力系統智能控制單元。設計的智能控制單元具有短路、過載、漏電閉鎖、斷相、過壓、欠壓等保護措施。
（3）以故障存儲和處理為例給出了智能控制單元的具體功能實現過程。
參考文獻
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