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机电系统论文实用13篇

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机电系统论文

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作者:陆召振 周树艳 陆伟宏 王宁 单位:无锡油泵油嘴研究所

共轨系统通常正常工作电压选择28~30V,即需要满足Ur≧30V。2)最小击穿电压UbUb分为5%和10%两种。对于5%的Ub来说,Ur=0.85Ub;对于10%的Ub来说,Ur=0.81Ub。当电压高于此值后,TVS发生雪崩击穿,此后,TVS两端电压将一直保持在钳位电压Uc。3)最大钳位电压Uc当TVS管承受瞬态高能量冲击击穿后,管子中流过大电流,峰值为IP,端电压由Ur值上升到Uc值就不再上升了,从而实现了保护作用。Uc与Ub之比称为钳位因子,一般在1.2~1.4之间,计算多代入为1.3。其他诸如反向漏电流、结电容等参数也需要考虑电路静态电流以及信号频响等因素进行择优选择。最大允许瞬时功率Pp根据车用电源系统电路抗干扰标准要求须至少大于6000W。防反接保护电路设计防反接保护使用一个普通二极管就可以实现,或者采用其他MOS管防反接电路。普通二极管防反接保护电路优点是电路简单,器件少,但由于受二极管额定功耗的限制,这种防反接不能承受长时间的反接故障。图3为防反接保护二极管在电路中的设计位置,二极管选择时考虑ECU的整体功耗,选择正向导通电流大于正常工作最大电流,同时防反接保护二极管尽量选择低压降快恢复二极管,反向耐压满足电路要求。过电流保护电路ECU电源电路在过载或者负载短路等故障发生时,需要在外部线束中或电源处理电路回路中设计过流保护电路,否则电路将损毁不能正常工作。通常在开关电源设计中采用自恢复熔断丝串联在回路中,或设计电路采样闭环控制电路等。

从以上自恢复熔断丝的原理可以看出,当电路发生过流时,可能存在大量热量的产生,由于ECU通常安装在相对封闭的空间内,热量无法快速消散,因此可能会对ECU其他电路的工作产生影响,再加上自恢复熔断丝存在不好安装及精度不高的问题,因此ECU过流保护电路通常不选用这种方案。图4为一种闭环电流采样控制保护电路,T1用来检测负载电流IL,采样电阻R1产生成比例的电压。电流过载发生时,电容C1充电电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压,此时三极管Q1导通,集电极输出信号关闭后续电路的控制级,从而切断电源电路的工作。类似过流保护电路设计时,需要注意变压器的设计选型,由于车用ECU对成本的要求越来越高,此电路设计成本较高,且占用ECU体积大,目前在ECU上采用较少。综上,我们似乎没有非常完美的过流保护电路方案,幸运的是目前世界上一些著名半导体公司都提供带有过流自动保护的电路控制芯片。比如美国国家半导体公司的汽车DC/DC控制芯片,德国英飞凌公司的汽车级LDO电源处理芯片,这些芯片都能提供过流自动保护功能。因此在ECU电源电路设计时,尽量选用类似集成芯片作为电路核心元件,这些芯片通常都经过汽车等级的测试,可以放心采用。共模抑制电路设计ECU电源系统电路通常采用共模扼流圈设计共模抑制电路。共模扼流圈,也叫共模电感(Com-monmodeChoke),是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。

在电源电路设计时,采用共模扼流圈能够有效地消除共模干扰,提高ECU电磁兼容性能。目前一些著名的无源器件生产厂家均提供ECU专用的电源系统电路共模扼流圈,比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU电源线设计,TDK公司提供的这种共模扼流圈通过专用磁芯设计而成的方形闭磁路磁芯,在保持原有特性的同时实现了小型化,便于安装。同时具有高阻抗特性,可发挥优异的共模噪声抑制效果,最大电流可高达8A。滤波电路设计共轨系统ECU电源电路的输入是从汽车蓄电池直接引入的。由于汽车上所有电子设备都共用这一个电源,其他电子设备的干扰可能通过电源耦合到ECU。另外,车用蓄电池的电源高频干扰、汽车电机的启动停止以及负载的突然变化均会将干扰带入ECU。在设计电源处理电路时必须设计滤波电路来滤除这些干扰。通常采用∏形滤波电路设计串联在电源处理回路中,主要对差模干扰起到抑制作用,图6为基本的∏形滤波电路。在实际的∏形滤波电路设计时,需要根据ECU实际使用需求进行电感L及电容C1和C2的参数选择,电容C3根据负载功率的大小调整容值及耐压参数。电源系统设计方案总结共轨系统ECU电源系统电路设计时需要综合以上的各种保护电路的设计,同时选择合适的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM调制频率设置需要综合考虑电源处理的效率和EMC性能。常用的ECU电源系统电路设计方案如图7所示。ECU通过点火钥匙开关处理电路,将汽车蓄电池电源输入,然后通过各种保护电路将稳定的电压输入DC/DC处理电路,最后通过汽车专用低压降线性稳压电源(LDO)处理成多路电源分别给ECU各电路模块供电。

在设计电源系统处理电路时,不仅应考虑基本电压处理电路的精度和效率,还应设计不同的保护电路,应对各种可能出现的干扰和故障情况。保护电路的设计需要考虑整个电源系统电路的工作原理,合理的布局保护电路在整个电源系统电路中的位置;各种保护电路的器件选择则需要综合电路原理、成本、安装及厂家品牌等诸多因素进行合理选择。除了本文提到的几种保护电路设计外,或许还有其他应对整车复杂故障情况的电路选择,这就需要在ECU的实际使用过程中进行不断的积累和研究。

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研究电子技术作为信息时展下的一项新技术,是强电技术与弱电技术结合的重大突破,其在生产生活中的广泛应用有效的推动了我国经济社会的快速发展。第一,在发电系统中的应用。电子技术在发电系统中的应用,主要是对发电系统所使用到的机械设备的运行特性进行改善,从而调节发电系统中的功率。如果对大型发电机的静止励磁进行控制时,水力和风力发电机的变速恒频励磁,从而对风机水泵的变频进行调速,在结构较为简单的静止励磁中,使用了晶闸管整流提高了静止励磁的可靠性,且需要花费的资金成本较低,在电力系统中以极快的速度发展。在控制水力和风力发电机时,对转子中的励磁电流产生的频率进行调整,提高水力和风力发电的功率,可以有效地降低水力和风力的频差。电力系统中的风机水泵的耗能极大,占了整个系统中的65%,且工作效率极低,只需要在系统中安装变频调速就可以解决这些问题,但是我国能够运用高压大容量的变频器的实力的系统不多,更何谈是能够精确的控制。第二,电子技术在输电环节的广泛应用。直流输电技术的研究与应用。高压直流输电,其送电端的整流和受电端的逆变装置都是采用晶闸管变流装置,它从根本上解决了长距离、大容量输电系统无功损耗问题。直流输电技术不仅具备了稳定性强、控制性强、操作性强、灵活度高、电容量大等特点,并且在不同地质地貌下远程输电工程中发挥着至关重要的作用。

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文章对现阶段我国电能计量技术的应用进行分析,首先对传统人工抄表技术进行评价,然后分析远程抄表技术的应用,在电能计量技术中应用智能抄表技术,以保证电能计量工作的质量和效率,促进电能计量技术的发展。

2.1传统人工抄表技术的应用

传统人工抄表技术主要是指应用一户一表的计量技术,这种电力计量技术会耗费大量的时间和人力。因为主要是依赖人工完成,要求每一个地区都必须设置专门的抄表人员,具体操作抄表收费工作。这种传统人工抄表技术耗费了大量的人力和财力,并且工作效率比较低,只能实现个体管理,不能实现对电力用户的统一管理。

2.2远程抄表技术的应用

因为传统人工抄表技术已经不能适应新时期电力企业的发展需求,需要进行创新和改善。远程抄表技术的出现,在一定的程度上解决了传统抄表技术中出现的问题,在电能计量中的应用比较广泛,逐渐代替了传统人工抄表技术在电能计量中的应用。远程抄表技术的应用,主要是依靠比较先进的计算机网络技术和现代通讯技术,通过对计算机网络技术和通讯技术的有效应用,利用远程监控的方式,实现对电力用户用电情况的有效监管和控制。

2.3电能计量技术中智能抄表技术的应用

智能抄表技术是一种科学的智能化设备,相对于传统的电能计量技术来说,具有更加科学、准确和方便的作用,有利于实现我国电能计量方式的信息化、自动化和智能化发展。因为智能抄表技术具有更加便捷和准确的工作质量和工作效果,而且监控效果比较好,可以自动备份用户数据,更加体现出了人性化的特点,所以在电能计量中的运用也比较广泛,是一种科学的电能计量技术。

3基于绿色节能电力系统计量技术的应用

3.1基于绿色节能电力系统计量技术的特点

基于绿色节能电力系统计量技术,主要是体现在智能电表中,在节能降耗方面具有重要的作用。智能电表的应用,具有独特的功能,例如,相对于传统电表来说,智能电表的自动控制和记录功能,可以实现对电力用户用电量的准确记录和自动备份,有效地防止修改电表和偷电等不法行为,极高的保护了电力数据的安全。而且,智能电表在功率、用电量和电压电流等即时测量和记录方面也具有十分显著的优势,不仅有效地提高了电能计量技术的测量精度,还提高了电能计量监测的工作效率,降低了电能计量中人力的大量投入。同时,越线监控功能也是智能电表中的一项重要功能,可以实现对用电方的全面监测,提高了检测力度。在电能计量中,智能电表广泛应用的一项重要原因就是,智能电表不仅继承了传统电表的功能和优点,还具有自己独特的功能,例如组合电量,在电能计量中具有重要的作用。

3.2基于绿色节能电力系统计量技术的作用

在电能计量中,智能电表广泛应用的原因主要包括:可以迅速实现对问题的反馈,及时对问题进行处理;提高电力系统安全性,避免偷电和窃电现象的出现;具有较高的节能作用和高效性特点等。智能电表在电力系统发生运行故障的时候,可以第一时间向相关部门发送故障信息,让相关部门用最短的时间处理问题,派专门的工作人员处理断电故障,极大地缩短了因为电力系统运行故障而造成的停电时间。应用智能电表,可以按照不同电器用电量的大小,对电力用电量进行自动分配,实现对电能的科学控制。在用电高峰期,智能电表可以阻止大功率电器的运行,有效的降低了电力系统运行过程中,漏电情况的出现,避免因为电力系统安全隐患出现的人员伤亡事故。随着电能计量技术的不断发展,逐步形成了一套具有智能化特点的配网管理系统。在智能电网的配网管理中,智能电表是一项重要的用电监测设备,极大的提高了电力用户电力使用的安全性和便捷性。所以,智能电表是一种有效的电能计量方式,具有重要的作用。

4电能计量技术的发展

在我国智能电网的建设过程中,电能计量自动化系统的建设是一项非常重要的组成部分。通过对电能计量技术的有效应用,可以准确掌握电网用电和电力用户的用电情况,可以促进我国电网的建设和发展。绿色节能的电力系统计量技术中未来的发展应用,包含居民、普通工业、大工业、特色新产业等。例如,居民在电力使用过程中,经常会发生窃电现象。这会造成人们肆意挥霍电能,能源浪费问题比较严重。应用基于绿色节能的电力系统计量技术,具有丰富的功能,可以有效分析电力系统运行过程中出现的电路异常问题,及时查找窃电的端头,可有效避免窃电现象。传统的电表应用过程中,如电力用户出现断电现象,不能及时向反馈系统进行自主汇报,需要通知供电部门,然后才会有电力部门工作人员维修。但是,应用基于绿色节能的电力系统计量技术,可以在第一时间向供电部门反馈故障点,供电部门可迅速解决故障,保证电力系统运行安全。

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1.2电力技术水平和效率提高快

电力技术水平和效率的提高主要表现在特高压的输电能力不断增强,如新增1000kv交流输电线路一千多米。此外,电力系统积极采用超临界机组,不断推广大型空冷、循环流化床等先进技术手段,在技术进步和强化管理的作用下,火电又有较大的下降。

2电力系统节能存在的问题

现阶段,虽然电力系统的节能减排效果取得了良好的成绩,但是有些问题依然未得到根本解决,随着经济的不断发展,逐渐暴露出来。

2.1脱硫设备质量及运行管理水平不高

现阶段,国家对火电厂的烟气脱硫要求日趋严格,脱硫设备的建设任务更加重要和繁重。由于恶性竞争导致脱硫设备在设计和建设上都存在缺陷,严重影响了脱硫设备长期、稳定、安全的运行。另一方面,脱硫设备的设计未考虑到实际情况,设计量过小,导致脱硫设备投运后无法满足火电厂的要求。此外,高昂的修复费用也给电力企业带来了压力。

2.2火电节能减排的经济激励机制不完善

就当前而言,我国的大多数电力企业都是出于对国家政策法律法规的规定而进行的节能减排措施,在思想上仍然出于要我节能的阶段。这样的节能减排效果有限,且需要政府部门长期地监管。因此,需要研究建立健全可行的经济激励长效机制,政府利用市场的调节作用,通过给节能减排的电力企业施行减免税收、增加补贴等方式,确保电力企业节能的自发性和积极性。

2.3电煤质量下降影响节能减排效果

由于目前电煤的质量不高,存在着发热量下降、电煤的灰份与硫份的含量急剧上升,导致对发电机组正常出力影响大,严重磨损了发电设备,增加了火电厂的用电消耗,降低发电效率。此外,由于硫份的增加造成脱硫设备超负荷的运转,脱硫效率取法达到要求。

3电力系统节能技术措施

电力系统由发电厂、电网及用户三个部分组成,其承担着电能生产和消费的职责。在电力系统中,每一个部分都存在巨大的能量消耗。故而如何合理的选择电力系统的运行方案,实现每一部分上的能量节约,是完成电力系统节能减排的重要保证。

3.1发电厂的技术节能

现阶段,我国的发电厂主要是以火电为主,火电每年消耗的煤炭量数字惊人。因此在火电的节能上有着巨大的发展空间。首先,要定期对火电机组进行检测维护,保证发电机组运行的安全性和可靠性;优化发电机组的运行方式,提高其的经济运行。其次,对发电中产生的废弃排放物,要实现合理地处理和再生利用,对燃料的购买和使用进行科学的调整。最后,大力发展新型清洁可再生能源的利用,如太阳能发电、水力发电、核能发电等,进一步减少煤炭等常规能源的消耗,降低废弃物的排放。

3.2输电网络的技术节能

输电网络的节能主要从电网的总体结构、变压器的选择、电力线路技术的运用三个方面进行。首先,要合理设计规划输电网络,保证输电网络建设的质量,在建设时尽量采用环形或多路供电,以减少输电网络的电压等级,从而电网的运行成本,此外还要及时调整负载量,减少不必要的空载损耗。其次,在变压器的选择中,要通过科学的计算,依据实际的用电情况合理选择变压器的大小,加强用户无功补偿设备的配置;另外定期检查维修变压器,减少不惜要的能量消耗。最后,要加大新型材料和新技术的运用,减少输电线路的线损;运用先进的计算机技术,加强对电力系统的监控,提高用电利用水平。

3.3用户终端的技术节能

首先,在室内的用电供暖中,用户可以安装热量分配仪和温度调节阀,自行控制电能供给,从而达到舒适和节能的目的。其次,采用高效的照明系统,提高用电效率和照明效果,大力推广节能电器的使用,降低电器的能量消耗。其次,供电企业要采用节电控制器,有效控制电网的削峰填谷、改善电网运行方式。

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2.1电力电子技术在电力系统中的应用

交流技术的典型应用以现在新型三相Z源逆变器为代表。三相Z源逆变器被广泛的应用于风能发电,通过对电能的控制和调节,改善了风能系统运行的性能。而起主要的交流电路控制方式则分为两类:1)不可控整流后接Z源逆变器控制方式传统的不可控的整流逆变器控制方式主要包括两种,一种是以电压源型逆变器为主的控制方式,该控制方式在在风流发电中没有考虑到风力比较小的时候,其整流后的电压往往较小。面对这种情况,往往通过加强调制的深度来减小逆变部分的运行功率;另外一种是以直流侧电压稳定的逆变器为主要控制方式,但是该控制方式的缺点在于不能双向控制,而只能进行简单的升压,同时在操纵中,受到死区时间的影响,导致控制受到限制。与传统的逆变器控制技术相比,新型的风力发电中,在Z源逆变器增加的基础上增加了一个Z源网络,从而允许上下桥臂能够同时道统,以此更好的防止因器件损坏而导致直通状态改变的事故发生,从而更好的使得电路具备升降功能。具体的拓扑分析图如图1所示。通过计算可以得出Z源网络输出的直流母线电压为:V’PN=2VC-VDC=1/(1-2d0)*VDC=BVDC(1)通过计算可以得出逆变器在交流侧所输出电压的峰值:B‘VAC=M*1/2*VPN=M*1/2*VDC(2)通过上述的公式,我们可以得出,可以通过对公式中的升压因子B和调制比M的调节,从而达到自动调节电压的目的。因此,通过三相逆变器的调节作用,可以在风速比较小的时候,调节占空比,灵活进行升降压,从而达到电力中的并网要求,高效的捕获风能。2)Z源矩阵变换器控制方式传统的矩阵变换器的作用是实现能量的双向的流动,但是其最大的缺点在于其矩阵变换器的电压传输比不高,从而导致可靠性降低。因此,在控制方式中加入Z源网络,以此可很好的而解决上述的问题。具体如图2和图3所示。通过对电路进行拓扑分析,可得到图3的拓扑结构。而要实现交-交变化,只需要对电路中的9个开关进行控制即可实现电压的自动升降,从而最大限度的提高利用风能的效率。

2.2电力电子技术在交通运输中的应用

电力电子技术在电气化的铁道中以DC/DC变换技术为代表,该变换技术被广泛的应用在了地铁、电动车中的无级变速等领域。如现代汽车中,随着汽车中的用电的不同,其设备的种类也就不同,对电源的型号的要求也就不同。而这些电源都是采用的是由蓄电池所提供的+12VDC或+24VDC的直流电压,在经过DC-DC变换器转变成+220VDC或+240VDC,后再经过DC-AC变换器转变成工频交流电源或者是变频调压电源。如采用推挽逆变-高频变压器-全桥整流方案,设计了24VDC输入-220VDC输出、额定输出功率600W的车载高频推挽DC-DC变换器。该方案中最重要的是采用AP法设计推变变压器。查看经过简化后的变压器主电路图,在输入24V的直流电源之后,经过大电容的滤波作用后,被接到了推挽变压器的原边的中间抽头部位。而变压器的另外的两个抽头则分别接全控型号的电力电子器件IGBT,并在这中间加入RC吸收电路,从而构成了推挽逆变电路。变压器的输出端在经过全桥整流之后,大电容的滤波便得到了220伏的直流电压,并通过分值得到电压的反馈信号为UOUT.而该主电路,主要是以CA3524芯片为核心,从而构成了整个控制电路。通过对图中的6和7中的管脚间的电阻、电容的大小来调节开关的频率。在12、13的管脚出输出PWM的脉冲信号,从而驱动电路,分别对两全控型开关进行交替控制。反馈信号经1管脚,通过P2对2管脚参考,并和9中的COM端、CA3524构成调节器,从而通过调节占空比,以此达到稳定电压的目的。

3电力电子技术未来的发展趋势

随着科技的发展,材料的创新,未来电力电子技术的应艳红将凸显出高频化(20kHz以上)、硬件结构集成模块化(单片集成模块、混合集成模块)、软件控制数字化和产品性能绿色化(无电磁干扰和对电网无污染)四大发展方向。

3.1电力电子器件的未来发展

电力电子器件的发展在未来的几年中将凸显出集成化、标准模块化、高频化以及智能化的特点。这主要因为以下四个原因:第一,随着我国与世界的不断融合,特别是和发到国家的不断融合,同时在技术应用发展中,对电子器件的性能和指标的要求也越来越严。具体的说未来的电子器件将需要更大的散热能力、更高的工作的温度、更大的电流密度等,而对于航空和航天方面的来讲,还注重更好的抗辐射和抗振动能力,特别是在军事中的装甲车、坦克、火箭等。第二,在未来的几年发展中,管以硅为半导体材料的双极功率器件和场控功率器件的研发也趋于成熟,同时各种不同的结构和新的生产工艺的加入,仍可有效的提升其性能,各种不同型号的期间仍然具有市场竞争力。第三,随着信息化等方面的提高,智能化的研发和应用也在不断地成果。在美国、以色列等国家已经相继制造出了结构更简单,功能更强大的IPM智能化功率模块,有效的提高了运行的效率。

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二、网络风险和风险管理

网络风险如同自然灾害一样不可预见。风险管理的关键在于风险评估,风险评估就是要分析和衡量风险事件发生的概率及后果,引起风险的因素及其关联因素,出现风险的关键点采取什么方法能够减缓风险,风险出现造成后果如何,以及评价管理层是否履行了应有的职业审慎进行防范和控制。同时在评估中还要为各项因素设计评价比率,计算各种风险的影响后果,根据影响和后果排序,对高风险因素作进一步的分析。

通过风险评估,可以认识到潜在风险(威胁)及其影响,以便对高风险领域作一些防范、检测、控制、减缓和恢复的工作计划和安排。这些计划和安排应涵盖对各项控制成本,主要是指接受、避免、转移、监测成本的分析以及各项工作的先后次序。

三、电子商务系统审计中网站的合法性证明

网络终端用户都会关注网站是否来自一个真实的、可靠的机构,提供的信息是否准确真实,机构背景是否正当合法,个人信息的隐私权是否得到保护等。所谓隐私权是指对个人的数据/信息的搜集必须合法、公平,必须用于某一特定、公开的目的,必须取得该个人的同意并受到保护,本人必须有权进入系统进行修改或删除,信息的越域流动和将来的使用、披露必须予以安全保证和限制等。

解决这些网站合法性问题的途径之一就是由一公证机构提供可靠的证明,以使网络终端用户能对网站提供的电子商务放心。如Verisign,TRUSTe,BBBOnline,WebTrust,SysTurst等都是具有良好的信誉并且提供证明-查证服务的专业组织机构。网络终端用户可以通过查询这些公证机构的记录,获得确认被访问网站的名称、有效状态、服务器标识等信息。

四、内部审计和电子商务系统审计

美国注册会计师协会对“核实查证”的定义是“提高决策者所需要信息的质量或内容的独立性专业服务。”其审计原则是保证系统的可用性、安全性、真实完整性和持续性,建议对系统安全性和真实完整性方面存在的控制点进行检查、评价和测试。并尽量在今后采用合适的审计标准对信息技术进行审计。不同于以年度为基础的传统外部审计,电子商务的实时性要求审计人员应对其进行连续不断的评估,按特定的审核标准对已发生的交易进行追踪,而系统内设置的自动登录记录可作为相应的审计轨迹,在系统内部实施对事件监督和控制。

尽管当前许多人认为核实查证通常与外部审计人员相关,内部审计人员则在公司内部出具审计报告。然而,国际内部审计师协会对电子商务系统审计的要求则是:审计控制目标主要是审计财务报告制度、经营的效益和效率、合规性和保护财产安全等方面。审计模式应该建立在系统的可用性、容量、功能、保护和可靠性的基础上。例如,内部审计对网络企业控制水平的独立评价,使得客户了解到企业提供的数据将不会被有意或无意地滥用。再如,企业目标是建立电子商务以降低成本、提高市场占有率,那么电子商务风险是随着网络交易的增加而增加,以至于不能确保交易的安全性或分辨用户的可靠性,因此,所需要的控制就是对用户的真实性进行确认以及对通讯信息进行加密。

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二、EDA技术的发展

EDA技术的发展至今经历了三个阶段:电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段,是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力,协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动,但自动化程度低,需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计,而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段,又称为ESDA(电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式,设计者先对系统结构分块,直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念:自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的设计方法,设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上,EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案,同时要选择能实现该方案的合适元器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真,包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时,必须要有元件模型库的支持,计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析,包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等,并且可以将分析后的结果参数反标回电路图,进行第二次仿真,也称为后仿真,这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见,电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前,就可以全面了解系统的功能特性和物理特性,从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段,不仅缩短了开发时间,也降低了开发成本。2.系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计,设计人员无须通过门级原理图描述电路,而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚,设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上,一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后,EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下:

第一步:按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步:输入VHDL代码,这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外,还可以采用图形输入方式(框图、状态图等),这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步:将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计,还要进行代码级的功能仿真,主要是检验系统功能设计的正确性,因为对于大型设计,综合、适配要花费数小时,在综合前对源代码仿真,就可以大大减少设计重复的次数和时间,一般情况下,可略去这一仿真步骤。

第四步:利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理,生成门级描述的网表文件,这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的,所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后,可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真,仿真过程不涉及具体器件的硬件特性,较为粗略。一般设计,这一仿真步骤也可略去。

第五步:利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。

第六步:将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发,通过更换相应的厂家综合库,可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期,EDA技术是现代电子设计技术的发展方向,并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展,数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC,SystemonChip)方向发展,借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具,可减少设计风险并缩短周期,随着VHDL语言使用范围的日益扩大,必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

[摘要]本文从EDA技术的定义及构成出发,系统介绍了EDA技术的发展概况,以及基于EDA技术的电子系统设计的方法和步骤,快速实现系统数字集成,具有深刻的理论意义和实际应用价值。

[关键词]EDA技术电子系统仿真

二十世纪后半期,随着集成电路和计算机的不断发展,电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短,专用集成电路(ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题,要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下,EDA(ElectronicDesignAutomation即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求,EDA技术得到了迅猛发展。

参考文献:

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3/3相双绕组感应发电机带有两个绕组:励磁补偿绕组和功率绕组,如图1所示。励磁补偿绕组上接一个电力电子变换装置,用来提供感应发电机需要的无功功率,使功率绕组上输出一个稳定的直流电压。

图1中各参数的含义如下:

isa,isb,isc——补偿绕组中的励磁电流;

usa,usb,usc——补偿绕组相电压;

ipa,ipb,ipc——功率绕组电流;

upa,upb,upc——功率绕组相电压;

udc——二极管整流桥直流侧输出电压;

uc——变流器直流侧电容电压。

电力电子变换装置由功率器件及其驱动电路和控制电路两部分组成。功率器件选用三菱公司的智能功率模块(IPM)PM75CSA120(75A/1200V),驱动电路使用光耦HCPL4502。控制电路由DSP+FPGA构成。

图2控制电路的接口电路

2EPM7128与TMS320C32同外设之间的接口电路

图2所示为控制电路的接口电路。控制电路使用的DSP是TMS320C32,它是TI公司生产的第三代高性能的CMOS32位数字信号处理器,其凭借强大的指令系统、高速数据处理能力及创新的结构,已经成为理想的工业控制用DSP器件。其主要特点是:单周期指令执行时间为50ns,具有每秒可执行2200万条指令、进行4000万次浮点运算的能力;提供了一个增强的外部存储器配置接口,具备更加灵活的存储器管理与数据处理方式。控制电路使用的FPGA器件为ALTERA公司的EPM7128,它属于高密度、高性能的CMOSEPLD器件,与ALTERA公司的MAXPLUSII开发系统软件配合,可以100%地模仿高密度的集成有各种逻辑函数和多种可编程逻辑的TTL器件。采用类似器件作为DSP的专用集成电路ASIC更为经济灵活,可以进一步降低控制系统的成本。

电压检测使用三相变压器,电流检测使用HL电流传感器。电平转换电路用来将检测到的信号转换为0~5V的电平。A/D转换器选用ADS7862。保护电路使用电压比较器311得到过压/过流故障信号。

DSP完成以下四项工作:数据的采集和处理、控制算法的完成、PWM脉冲值的计算和保护中断的处理。

FPGA完成以下三项工作:管理DSP和各种外部设备的接口;脉冲的输出和死区的产生;保护信号的处理。

图3FPGA与A/D转换器和DSP之间的接口

3使用FPGA实现DSP和ADS7862之间的高速接口

ADS7862是TI公司专为电机和电力系统控制而设计的A/D转换器。它的主要特点是:4个全差分输入接口,可分成两组,两个通道可同时转换;12bits并行输出;每通道的转换速率为500kHz。控制方法为:由A0线的值决定哪两个通道转换;由Convst线上的脉宽大于250ns的低电平脉冲启动转换;由CS和RD线的低电平控制数据的读出,连续两次读信号可以得到两个通道的数据。

系统中使用了两片ADS7862,它们的控制线使用同样的接口,数据线则分别和DSP的高/低16位数据线中的低12位相连接。这样DSP可以同时控制两片A/D转换器:4通道同时转换;每次读操作可以得到两路数据。

如图3所示,将A/D转换器的控制信号映射为DSP的三个外部端口:A0、ADCS(和ADRD使用一个端口)和CONVST。在FPGA中使用逻辑译码器对端口译码。利用AHDL语言编写的译码程序如下:

TABLE

A[23..12],IS,RW=>A0,ADCS,CONVST,PWM1,PWM2,PWM3,PWM,PRO,CLEAR;

H″810″,0,0=>0,1,1,1,1,1,1,1,1;

H″811″,0,1=>1,0,1,1,1,1,1,1,1;

H″812″,0,0=>1,1,0,1,1,1,1,1,1;

H″813″,0,1=>1,1,1,0,1,1,1,1,1;

H″814″,0,0=>1,1,1,1,0,1,1,1,1;

H″815″,0,0=>1,1,1,1,1,0,1,1,1;

H″816″,0,0=>1,1,1,1,1,1,0,1,1;

H″817″,0,1=>1,1,1,1,1,1,1,0,1;

H″817″,0,0=>1,1,1,1,1,1,1,1,0;

ENDTABLE

其中,0表示低电平,1表示高电平。RW=1表示读,RW=0表示写。

DSP对这三个端口进行操作就可以控制A/D转换器:写CONVST端口可以启动A/D转换器;读ADCS端口可以从A/D转换器中读到数据;写数据到A0端口可以设置不同的通道。

使用上述方法可以实现DSP和A/D转换器之间的无缝快速连接。

4使用FPGA实现PWM脉冲的产生和死区的注入

FPGA除了管理DSP和外设的接口外,还完成PWM脉冲的产生和死区的注入。将PWM芯片和死区发生器集成在FPGA中,就可以使DSP专注于复杂算法的实现,而将PWM处理交给FPGA系统,使系统运行于准并行处理状态。

5使用FPGA实现系统保护

为了保护发电机和IGBT功率器件,励磁控制系统提供了多种保护功能:变流器直流侧过压保护;变流器交流电流过流保护;变流器过温保护;发电机输出过压保护;IPM错误保护。

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一、系统介绍

基于Java的酒店管理系统是一个采用java+mysql+web的模式订制的小型电子信息管理平台。系统功能完备以Web界面与用户交互,为用户提供信息并接受其操作,同时通过数据库管理系统来存储信息数据,实现了对信息数据的浏览、查询、编辑和管理等基本数据库操作。系统采用模块化程序设计方法,根据用户的需求及程序的应用与维护的易用性将各个部分置于不同的模块当中,便于程序的扩展与维护。系统基本上满足客房管理、预订管理、特色服务管理等方面的需求,界面美观清晰、操作简单易用。

二、系统设计

基于Java的的酒店管理系统是以Mysql建立数据库而生成的酒店办理体系。系统操作简单、界面明晰,直观对相应的功能进行设计。

2.1系统功能模块划分

(1)系统用户管理:主要负责对管理员信息的修改等;(2)会员信息管理:主要负责对客户信息的增加、删除、修改;(3)房间信息管理:主要负责房间类型的增加、删除、修改,以及房间的管理;(4)预订信息管理:主要负责客户预订、入住等功能实现,实时更改房间的状态;(5)入住信息管理:主要负责顾客入住酒店、离店结账、更新入住信息操作;(6)留言信息管理:主要负责顾客对酒店服务的评价操作;(7)站内新闻管理:主要负责酒店最近新闻的添加管理操作。

2.2系统结构划分

系统采用最为常用的MVC架构实现,模型层(Model)、视图层(View)、控制层(Controller)三层结构。模型(Model):业务规则的制定和处理业务流程/状态;业务流程的处理是对于其它层才说是黑箱操作,接受模型查看所请求的数据,并返回最终的结果;业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。视图(View):使用JSP页面显示数据,与用户交互的页面。控制器(Controller):控制(Controller)是从用户接收请求,模型和视图匹配在一起,以完成用户的请求;划分控制层的影响是显而易见的,它是一个调度器,选择什么样的模式,什么样的视图的选择可完成什么样的用户请求。

三、数据库设计

3.1逻辑模型设计

逻辑结构设计是把概念结构设计阶段设计的E-R图转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。管理员(ID,用户名,密码);客房(ID,房间号,客房类型,价格,客房信息等);用户(ID,用户名,密码,性别,年龄等);预定(ID,客房号,预定时间,入住日期,押金等);入住(ID,客房号,用户名,身份证,费用等);留言(ID,用户名,留言内容,留言时间等)。

3.2物理模型设计

管理系统物理存储在名为db_jiudian的Mysql的数据库中,所涉及的表如下:1.管理员表。用于存放操作员的信息,例如:管理员员的用户名,密码,ID。结语:为了提高酒店的作业效率,酒店管理系统的科学化、信息化、体系化建设将变的尤为重要。基于Java的酒店管理系统是依据酒店对客房办理的实际情况而进行设计的,完成客户对酒店中的客房查询和预定,便利酒店管理人员对客房的实际情况而进行集中查询办理作业。

作者:万岩 史爱雯 张岳 单位:黑龙江八一农垦大学

参考文献

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1会计电算化系统对内部控制的影响

1.1计算机的使用改变了企业会计核算的环境

企业使用计算机处理会计和财务数据后,会计部门不仅利用计算机完成基本的会计业务,还要利用计算机完成各种更为复杂的业务活动,如销售预测、人力资源规划等。在会计电算化系统下,原来人与人之间的联系部分转变为人与计算机的联系,并产生了一些新的控制程序。随着远程通讯技术的发展,会计信息的网上实时处理成为可能,业务事项可以在远离企业的某个终端机上瞬间完成数据处理工作。因此,要保证企业财产物资的安全完整,保证会计系统对企业经济活动反映的正确和可靠,达到企业管理的目标,企业内部控制制度的建立和完善就显得更为重要,内部控制制度的范围和控制程序较之手工会计系统更加广泛、更加复杂。

1.2会计电算化处理趋于程序化,实时控制增强而内部稽核削弱

在电算化会计系统中,会计和财务的业务处理方法和处理程序、各类会计凭证和报表的生成方式、会计信息的储存方式和储存媒介等都发生了很大的变化。原先反映会计处理过程的各种原始凭证、记帐凭证、汇总表、分配表、工作底稿等作为基本会计资料的书面形式的资料减少了。由于无纸化数据和无纸化交易的推行,减少了数据的重复输入、重复处理,使得会计处理程序化。原来的手工处理会计在核算过程中进行的各种必要的核对、审核等工作有相当一部分变为由计算机自动完成了,数据处理集中化、自动化,一个业务数据的错误往往会导致整个系统数据失真。系统内更多的依赖于自身实时控制,稽核与审查的控制趋于减少。

1.3计算机的使用加大了防止舞弊、预防犯罪的难度

随着计算机使用范围的延伸,利用计算机进行的贪污、舞弊、诈骗等犯罪活动也有所增加。由于储存在计算机磁性媒介上的数据容易被篡改,有时甚至被不留痕迹地篡改。未经授权的人员有可能通过计算机和网络浏览全部数据文件,复制、伪造、销毁企业重要的数据。所以,发现计算机舞弊和犯罪的难度较之手工会计系统更难,它所造成的危害和损失可能比手工会计危害更大。因此,电算化会计系统的内部控制不仅难度大、复杂,而且还要有各种控制计算机技术的手段。

1.4会计数据的安全隐患问题突出

在会计电算化中,信息的载体已从纸介质转变为磁介质或光电介质,会计信息系统的安全问题主要包括三个方面:1逻辑安全方面,主要表现为网络财务所依托的Internet体系使用的是开放式的TCP/IP协议,存在着搭截侦听、口令试探和窃取、身份假冒、篡改和伪造信息、会计数据的软破坏和会计数据泄密等安全隐患。软破坏的原因主要是病毒和黑客的袭击,会计数据的泄密主要有主动泄密和被动泄密两种;2物理安全方面,主要表现为无意或有意地损坏数据存储介质,磁介质由于受热受潮、折损等原因,造成所存储的会计数据丢失或破坏,使会计数据失去可用性;3安全管理方面,推行会计电算化后,财务管理和业务管理实行了一体化,企业的经营管理活动几乎完全依赖于网络系统。如果对网络的管理和维护水平不高或疏于管理监控,一旦系统瘫痪将严重影响企业的整体运作。基于此,必须建立、健全安全管理制度,实时监控网络财务系统,探索和研究解决未来潜在的安全问题,以防患于未然。

2会计电算化系统环境下内部控制的内容

2.1会计电算化系统的一般控制

2.1.1人员控制

会计电算化系统应在开发阶段就要对使用该系统的有关人员进行培训,提高这些人员对系统的认识和理解能力,以减少系统运行后出错的可能性。外购的商品化软件应要求软件制作公司提供足够的培训机会和时间。在系统运行前对有关人员进行的培训,不仅仅是系统的操作培训,还应包括让这些人员了解系统投入运行后新的内部控制制度、计算机会计系统运行后的新的凭证流转程序、计算机会计系统提供的高质量的会计信息的进一步利用和分析的前景等等。

2.1.2档案管理

计算机会计系统中的有关资料应及时存档,企业应建立起完善的档案制度,加强档案管理。一个合理完善的档案管理制度一般有合格的档案管理人员、完善的资料借用和归还手续、完善的标签和索引方法、安全可靠的档案保管设备等。除此之外,还应定期对所有档案进行备份,并保管好这些备份。为防止档案被破坏,企业应制订出一旦档案被破坏的事件发生时的应急措施和恢复手段。企业使用的会计软件也应具有强制备份的功能和一旦系统崩溃等及时恢复到最近状态的功能。

2.1.3设备管理

对用于计算机会计系统的各种硬件设备,应当建立一套完备的管理制度以保证设备的完好,保证设备能够正常运行。硬件设备的管理包括对设备所处环境进行的温度、湿度、防火、防雷击、防静电等的控制,也包括对人文环境的控制,如防止无关人员进入计算机工作区域、防止设备被盗、防止设备用于其他方面等。

2.2会计电算化系统的应用控制

应用控制是对会计电算化系统中具体的数据处理的控制。它可以分为输入控制、数据处理控制和输出控制。

2.2.1输入控制

由于计算机处理数据的能力很强,处理速度非常快,如果输入的数据不准确,处理结果就会出现差错。在数据输入时,如果存在哪怕是很小的错误,一旦输入计算机就可能导致错误的扩大化,影响整个计算机会计系统的正常运行。因此,企业应该建立起一整套内部控制制度以便对输入的数据进行严格的控制,保证数据输入的准确性。数据输入控制首先要求输入的数据应经过必要的授权,并经有关的内部控制部门检查;其次,应采用各种技术手段对输入数据的准确性进行校验,如总数控制校验、平衡校验、数据类型校验、重复输入校验等。

2.2.2数据处理控制

数据处理控制是指对会计电算化系统进行数据处理的有效性和可靠性进行的控制。数据处理控制分为有效性控制和文件控制。有效性控制包括数字的核对、对字段和记录的长度检查、代码和数值有效范围的检查、记录总数的检查等。文件检查包括检查文件长度、检查文件的标识、检查文件是否被感染病毒等。

2.2.3输出控制

数据输出控制是企业为了保证输出信息的准确、可靠而采取的各种控制措施。输出数据控制一般应检查输出数据是否与输入数据相一致;输出数据是否完整;输出数据是否能满足使用部门的需要;对数据的发送对象、份数是否有明确的规定;是否建立了标准化的报告编号、收发、保管工作等。因此,企业应对计算机的使用建立一整套管理制度,以保证每一个工作人员和每一台计算机都只做其应该做的事情。一般来讲,上机管理措施应包括轮流值班制度、上机记录制度、完善的操作手册、上机时间安排等。此外,会计软件也应该有完备的操作日志文件。

2.3会计电算化系统的日常控制

日常控制是企业会计电算化系统运行过程中的经常性控制。日常控制包括经济业务发生控制、数据通讯控制和数据储存控制等。

2.3.1业务发生控制

业务发生控制又称“程序检查”,主要目的是采用相应的控制程序,甄别、拒纳各种无效的、不合理的及不完整的经济业务。经济业务发生控制是通过计算机的控制程序,对业务发生的合理性、合法性和完整性进行检查和控制。如检查表示业务发生的有关字符、代码等是否有效、操作口令是否准确、经济业务是否超出了合理的数量、价格等的变动范围。企业还应建立有效的控制制度以保证计算机的控制程序能正常运行。

2.3.2数据通讯控制

数据通讯控制是企业为了防止数据在传输过程中发生错误、丢失、泄密等事故的发生而采取的内部控制措施。企业应该采用各种技术手段以保证数据在传输过程中的准确、安全、可靠。如将大量的经济业务划分成小批量传输,数据传输时应按顺序编码,传输时要有发送和接收的标识,收到被传输的数据时要有肯定确认的信息反馈,每批数据传输时要有时间、日期记号等等。

2.3.3数据存储和检索控制

为了确保会计电算化系统产生的数据和信息被适当地储存,便于调用、更新或检索,企业应当对储存数据的各种磁盘或光盘作必要的标号。文件的修改、更新等操作都应附有修改通知书、更新通知书等书面授权证明,对整个修改、更新的过程都应进行登记。计算机会计系统应具有必要的自动记录能力,以便业务人员或审计人员查询或跟踪检查。

参考文献

[1]史迎春。会计电算化及其对财会业务内部控制的影响[J].辽宁师范大学学报(自然科学版),2001(2):35-37.

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集中抄表系统是一个结构化的开放式系统,采集器通过电能表的通信接口采集电量数据,并通过一定的网络设备传输到供电企业数据库中,做为电费结算的依据。目前大多数居民集中居住区都已经安装了集中抄表系统,并投入使用,大大降低了抄表人员的劳动强度,和人为因素造成的抄表误差。本文对集中抄表系统提出一些设计改进,使其能增加实时电压监测、故障报修、信息、电费控制等功能,提高电力营销信息化程度。

2集中抄表系统结构和工作原理

2.1系统结构图

2.2系统的组成

从上面的结构图可以看出集中抄表系统是一个结构化的开放式系统,主要有三个部分:分别是硬件部分、软件平台、数据传输。各个部分都具有较强的兼容性、移置性、升级性和可维护性,方便进行二次开发和性能改进。同时各个部分的升级换代和功能扩充都很方便,无需对整个系统做大的改动。

2.3硬件部分

原来的集中抄表系统硬件部分只有数据采集器和数据集中器,我扩充设计了电压监测模块、控电模块和显示模块。

数据采集器:数据采集器能通过485总线与电能表建立数据通信连接,并针对不同的电能表型号,自动选择合适的通讯规约,实时自动采集各个用户的用电数据,并将采集到的信息发送到数据集中器。

数据集中器:数据集中器的主要功能就是将采集器采集到的电能信息数据,和其他硬件模块采集的数据传输到数据库,并对传送的数据进行校验,防止数据在传输中发生改变。

电压监测模块:电压监测模块通过传感器和电压采样线对用户电能表的电压实施实时监铡。并经模数电路转换为数据信息,然后将采集的电压数据发送到数据集中器内。可以监测相对地、相对相、相对零等电压,以及电压的异常波动。电压采样由于采用了光电隔离措施,能有效的避免强电串入弱电对人身安全带来的威胁,和防止设备的损坏。

控电模块:控电模块是带复式控制功能的开关组合模块,主要功能是对用户的电源实现远程控制,能根据系统操作员的指令自动切断或投入用户的电源。要求切断容量适合,并且带失电自动复位功能。

显示模块:显示模块是能显示点阵汉字的信息显示屏,可以安装在数据采集器上,它的主要功能是显示各种用电信息,如电费金额、电压信息、欠费信息、停电通知和故障信息等等。

2.4软件平台

软件部分由应用软件、数据库、硬件支撑平台组成。其中应用软件负责对系统进行日常管理操作;数据库负责采集数据的交换、引用、索引;支撑平台负责硬件部分的运行、维护。我主要在应用软件中增加了故障报警功能、信息功能、控电操作功能。

应用软件:系统管理软件已封装成标准的ActiveX控件,可以方便的与供电公司电力营销管理系统连接。

数据库:通过采用CIGS中间层可以使应用系统结构清晰,维护简单易行。CICS其全称是CustomerInformationControlSystem,即客户信息控制系统。CICS通过关系数据库从主数据库中获得资源,建立在操作系统、1SO的分布式计算环境和Encina服务上。

硬件支撑平台:硬件支撑平台采用了固化核心和远程程序下载技术,基于BIOS的硬件结构,使得软件功能的升级扩充都无需进行现场维护,可以在远程操作端自动完成。

2.5数据传输

数据传输部分主要负责建立硬件设备之间的数据链路,将采集到的数据传输、发送,并确保传输快速准确。原先的设计有PLC、485、以太网和手机无线网络。根据技术发展,我对3G技术在集中抄表系统中的应用,做了简单的介绍和预想。

电力载波:电力线载波PowerLineCarrier,简称PLC是电力系统特有的通信方式,它是利用现有电力线,通过载渡方式高速传输模拟或数字信号的技术。优点是使用电力线作为传输介质,不需要线路投资。但是缺点是由于配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以PLC只能用在同一配变的供电区域内。

RS-485:RS-485是串行数据接口标准,具有接线简单,传输距离长(最大传输距离约为1219米)的优点,但是传输速度低,只能用于抄表采集模块之间的通信。

以太网:以太网采用拓扑总线结构,具有传输速度高,连接方便,通用性强的特点。缺点是在电缆供电的小区内只能在地下电缆管线内走线,施工难度大,日常维护困难。

无线方式:主要有GPRS、CDMA两种技术,GPRS、CDMA都是无线通信网络,利用移动手机的本站发射信号。所以在构建集中抄表系统时。不必重新建设机站,也不需要中继器,组网简单,建设费用低,可以适合各种施工地形,减少网络设备的维护。

3G是英文3rdGeneration的缩写,指第三代移动通信技术。相对1G和2G主要是提升了传输速度,3G技术在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以致144kbps的传输速度。目前3c技术蓬勃发展,将来极有可能代替GPRS和CDMA成为尤线数据传输的主力,所以现在也应当对网络传输模块预留3G升级接口,一旦技术成熟就可以立即向3G过渡。超级秘书网

3集中抄表系统在电力营销管理的应用

随着人民生活水平的不断提高,人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用,良好的供电质量和服务水平,成为社会对供电企业的新要求。在电力营销的发展过程中,原来以用电管理为主的职能正逐渐向用电服务为主的方向过渡,供电企业为提高供电质量和服务水平,必需要有一套完善的电力营销管理系统,对用户的用电状态进行实时监测,及时掌握低压配电网的运行情况,发现异常供电和异常线损、定位电网故障,杜绝供电隐患。但是目前用电监控装置只是以低压电网中的配变和单位用户专变为监测对象,对广大的居民用电状况没有实时监测、控制的能力。

现阶段集中抄表系统的建设相当于在居民用户端与供电企业之间架设起一条信息高速公路,但这条信息高速公路设计是单向的,只能将数据信息从用户端上传至供电企业。但是通过对该系统进行设计改进,我们完全可以把它建设成双向传输的信息高速公路,利用这条数据链路来实现双向的信息交换,从而为居民用户提供丰富的用电服务。对集中抄表系统的设计改进主要通过增加硬件组合模块和软件分析操作模块,使其能实现以下几种功能:

自动分辨故障类型,发生缺相、接地、缺零、电表烧坏等故障时。弹出报修信息,自动生成报修单。

自动控制用户欠费,对欠费用户远程操作停电,发送欠费通知信息。

自动停电通知,告知用户最新的用电信息。

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    电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。

    电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。

    二、电子通信系统关键技术问题

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电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中,各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响,电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性,上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可,又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故,都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如,当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时,由于短路电流的热效应和电动力效应,往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏;当10KV不接地系统中的某处发生一相接地时,就会造成接地相的电压降低,其他两相的电压升高,常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏,也有进一步发展为事故的可能。

10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行,不但直接关系到企业用电的畅通,而且涉及到电力系统能否正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。

由于10KV系统中包含着一次系统和二次系统。又由于一次系统比较简单、更为直观,在考虑和设置上较为容易;而二次系统相对较为复杂,并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护,由继电器来组成的一套专门的自动装置。为了确保10KV供电系统的正常运行,必须正确的设置继电保护装置。

2.10KV系统中应配置的继电保护

按照工厂企业10KV供电系统的设计规范要求,在10KV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置:

(1)10KV线路应配置的继电保护

10KV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s~0.7s,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护;自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护。

(2)10KV配电变压器应配置的继电保护

1)当配电变压器容量小于400KVA时:一般采用高压熔断器保护;

2)当配电变压器容量为400~630KVA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护;

3)当配电变压器容量为800KVA及以上时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于油浸式配电变压器还应装设气体保护;另外尚应装设温度保护。

(3)10KV分段母线应配置的继电保护

对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除;另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时,其瞬动部分应解除;对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。

3.10KV系统中继电保护的配置现状

目前,一般企业高压供电系统中均为10KV系统。除早期建设的10KV系统中,较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外,近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜,继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路10KV电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解决的问题。

二继电保护的基本概念

1.10KV供电系统的几种运行状况

(1)供电系统的正常运行

这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作;各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况;

(2)供电系统的故障

这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况;

(3)供电系统的异常运行

这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏,但尚未构成故障时的运行状况。

2.10KV供电系统继电保护装置的任务

(1)在供电系统中运行正常时,它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;

(2)如供电系统中发生故障时,它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;

(3)当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理;

不难看出,在10KV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生,来达到提高系统运行的可靠性,并最大限度地保证供电的安全和不间断。

可以想象,在10KV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善,熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足,甚至有使故障进一步扩大的可能;同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此,在10KV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

3.对继电保护装置的基本要求

对继电保护装置的基本要求有四点:即选择性、灵敏性、速动性和可靠性

(1)选择性

当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的,就称为有选择性;否则就称为没有选择性。

主保护和后备保护:

10KV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护,必要时可增设辅助保护。

当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时,其中有一套动作比较快,而另一套动作比较慢,动作比较快的就称为主保护;而动作比较慢的就称为后备保护。即:为满足系统稳定和设备的要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护,就称为主保护;当主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护,就称为后备保护。

后备保护不应理解为次要保护,它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备,还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外,它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性,从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说,出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。

近后备和远后备:

当主保护或断路器拒动时,由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护;由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护,就叫近后备保护;

辅助保护:

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护,称为辅助保护。

(2)灵敏性

灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否,一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护区发生短路时,流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值,即:

Km=Id.min/Idz

灵敏系数越高,则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小,根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护,Idz取两相短路电流最小值Idz(2);对于10KV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min;

(3)速动性

速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。

缩短切除故障的时间,就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定,其跳闸时间就已确定,目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02S以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。

(4)可靠性

保护装置应能正确的动作,并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求,保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效,以提高保护的可靠性。

4.继电保护的基本原理

(1)电力系统故障的特点

电力系统中的故障种类很多,但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦出现短路故障,就会伴随其产生三大特点。即:电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。

(2)继电保护的类型

在电力系统中以上述物理量的变化为基础,利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如:

反映电流变化的电流保护,有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等;

反映电压变化的电压保护,有过电压保护和低电压保护;既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护;

反映电压与电流之间比值,也就是反映短路点到保护安装处阻抗的距离保护;反映输入电流与输出电流之差的差动保护,其中又分为横联差动和纵联差动保护;

用于反映系统中频率变化的周波保护;

专门用于反映变压器内部故障的气体保护(即瓦斯保护),其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护;

专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。

另外,10KV系统中一般可在进线处装设电流保护;在配电变压器的高压侧装设电流保护、温度保护(油浸变压器根据其容量大小尚应考虑装设气体保护);高压母线分段处应根据具体情况装设电流保护等。

三几种常用电流保护的分析

1.反时限过电流保护

(1)什麽是反时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长,这种保护就叫做反时限过电流保护。

(2)继电器的构成

反时限过电流保护是由GL-15(25)感应型继电器构成的。这种保护方式广泛应用于一般工矿企业中,感应型继电器兼有电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)和电磁式中间继电器(作为出口元件)的功能,用以实现反时限过电流保护;另外,它还有电磁速断元件的功能,又能同时实现电流速断保护。采用这种继电器,就可以采用交流操作,无须装设直流屏等设备;通过一种继电器还可以完成两种保护功能(体现了继电器的多功能性),也可以大大简化继电保护装置。但这种继电器虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。

(3)反时限过电流保护的基本原理

当供电线路发生相间短路时,感应型继电器KA1或(和)KA2达到整定的一定时限后动作,首先使其常开触点闭合,这时断路器的脱扣器YR1或(和)YR2因有KA1或(和)KA2的常闭触点分流(短路),而无电流通过,故暂时不会动作。但接着KA1或(KA2)的常闭触点断开,因YR1或(和)YR2因“去分流”而通电动作,使断路器跳闸,同时继电器本身的信号掉牌掉下,给出信号。

在这里应予说明,在采用“去分流”跳闸的反时限过电流保护装置中,如继电器的常闭触点先断开而常开触点后闭合时,则会出现下列问题:

1)继电器在其常闭触点断开时即先失电返回,因此其常开触点不可能闭合,因此跳闸线圈也就不能通电跳闸;

2)继电器的常闭触点如先断开,CT的二次侧带负荷开路,将产生数千伏的高电压、比差角差增大、计量不准以及铁心发热有可能烧毁绝缘等,这是不允许的。

2.定时限过电流保护

(1)什麽是定时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。

(2)继电器的构成

定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性,上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定,动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在10~35KV系统中比较重要的变配电所。

(3)定时限过电流保护的基本原理

10KV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护的原理接线图。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。

当被保护线路只设有一套保护,且时间继电器的容量足大时,可用时间继电器的触点去直接接通跳闸回路,而省去出口中间继电器。

当被保护线路中发生短路故障时,电流互感器的一次电流急剧增加,其二次电流随之成比例的增大。当CT的二次电流大于电流继电器的起动值时,电流继电器动作。由于两只电流继电器的触点是并联的,故当任一电流继电器的触点闭合,都能接通时间继电器的线圈回路。这时,时间继电器就按照预先整定的时间动作使其接点吸合。这样,时间继电器的触点又接通了信号继电器和出口中间继电器的线圈,使其动作。出口中间继电器的触点接通了跳闸线圈回路,从而使被保护回路的断路器跳闸切断了故障回路,保证了非故障回路的继续运行。而信号继电器的动作使信号指示牌掉下并发出警报信号。

由上不难看出,保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

(4)动作电流的整定计算

过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条:

1)在正常情况下,出现最大负荷电流时(即电动机的启动和自启动电流,以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等)不应动作。即:

Idz>Ifh.max

式中Idz----过电流保护继电器的一次动作电流;

Ifh.max------最大负荷电流

2)保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后,保护装置有可能出现最大负荷电流,为保证选择性,

已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流If应大于最大负荷电流fh.max。即:

If>Ifh.max

因此,定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz.j为:

Idz.j=(Kk.Kjx/Kf.Nlh).Ifh.max

式中

Kk------可靠系数,考虑到继电器动作电流的误差和计算误差而设。一般取为1.15~1.25Kjx------由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时

Kjx=1;如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=1.732;

Kf-------返回系数,一般小于1;

Nlh------电流互感器的变比。

(5)动作时限的整定原则

为使过电流保护具有一定的选择性,各相临元件的过电流保护应具有不同的动作时间。

在线路XL-1、XL-2、XL-3的靠近电源端分别装有过电流保护装置1、2、3。当D1点发生短路时,短路电流由电源提供并流过保护装置1、2、3,当短路电流大于它们的整定值时,各套保护装置均启动。但按选择性的要求,应只由保护装置3(离故障点最近)动作于跳闸。在故障切除后,保护装置1、2返回。因此就必须使保护装置2的动作时间较保护装置1长一些;而保护装置3又要比保护装置2长一些,并依次类推,即:

t1>t2>t3

不难看出,各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。也就是越靠近电源端,保护的动作时限越长,有如阶梯一样,故称为阶梯性时限特性。各级之间的时限均差一个固定的数值,称其为时限级差Dt。对于定时限过电流保护的时限级差Dt一般为0.5S;对于反时限的时限级差Dt

一般为0.7S。可是,越靠近电源端线路的阻抗越小,短路电流将越大,而保护的动作时间越长。也就是说过电流保护存在着缺陷。这种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。

(6)过电流保护的保护范围

过流保护可以保护设备的全部,也可以保护线路的全长,还可以作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。

3.电流速断保护

(1)什麽是电流速断保护

电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障,减小故障持续时间,防止事故扩大。

电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。

(2)电流速断保护的构成

电流速断保护是由电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般不需要时间继电器。常采用直流操作,须设置直流屏。电流速断保护简单可靠、完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动。它是按一定地点的短路电流来获得选择性动作,动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。

(3)瞬时电流速断保护的整定原则和保护范围

瞬时电流速断保护与过电流保护的区别,在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流,而是必须大于保护范围外部短路时的最大短路电流。即按躲过被保护线路末端可能产生的三相最大短路电流来整定。从而使速断保护范围被限制在被保护线路的内部,从整定值上保证了选择性,因此可以瞬时跳闸。当在被保护线路外部发生短路时,它不会动作。所以不必考虑返回系数。由于只有当短路电流大于保护装置的动作电流时,保护装置才能动作。所以瞬时电流速断保护不能保护设备的全部,也不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。对于最大运行方式下的保护范围一般能达到线路全长的50%即认为有良好的保护效果;对于在最小运行方式下的保护范围能保护线路全长的15%~20%,即可装设。保护范围以外的区域称为“死区”。因此,瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障。

当线路故障时,瞬时电流速断保护动作,运行人员根据其保护范围较小这一特点,可以判断故障出在线路首端,并且靠近保护安装处;如为双电源供电线路,则由两侧的瞬时电流速断保护同时动作或同时都不动作,可判断故障在线路的中间部分。

(4)瞬时电流速断保护的基本原理

瞬时电流速断保护的原理与定时限过电流保护基本相同。只是由一只电磁式中间继电器替代了时间继电器。

中间继电器的作用有两点:其一是因电流继电器的接点容量较小,不能直接接通跳闸线圈,用以增大接点容量;其二是当被保护线路上装有熔断器时,在两相或三相避雷器同时放电时,将造成短时的相间短路。但当放完电后,线路即恢复正常,因此要求速断保护既不误动,又不影响保护的快速性。利用中间继电器的固有动作时间,就可避开避雷器的放电动作时间。

(5)略带时限的电流速断保护

瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速,但只能保护线路的首端。而定时限过电流保护虽能保护

线路的全长,但动作时限太长。因此,常用略带时限的电流速断保护来消除瞬时电流速断保护的“死区”。要求略带时限的电流速断保护能保护全线路。因此,它的保护范围就必然会延伸到下一段线路的始端去。这样,当下一段线路始端发生短路时,保护也会起动。为了保证选择性的要求,须使其动作时限比下一段线路的瞬时电流速断保护大一个时限级差,其动作电流也要比下一段线路瞬时电流速断保护的动作电流大一些。略带时限的电流速断保护可作为被保护线路的主保护。略带时限的电流速断保护的原理接线和定时限过电流保护的原理接线相同。

4.三段式过电流保护装置

由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分,所以不能作为线路的主保护,而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护;略带时限的电流速断保护能保护线路的全长,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护;定时限过电流保护既可作为本级线路的后备保护(当动作时限短时,也可作为主保护,而不再装设略带时限的电流速断保护。),还可以作为相临下一级线路的后备保护,但切除故障的时限较长。

一般情况下,为了对线路进行可靠而有效的保护,也常把瞬时电流速断保护(或略带时限的电流速断保护)和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。

对于第一段电流保护,究竟采用瞬时电流速断保护,还是采用略带时限的电流速断保护,可由具体情况确定。如用在线路---变压器组接线,以采用瞬时电流速断保护为佳。因在变压器高压侧故障时,切除变压器和切除线路的效果是一样的。此时,允许用线路的瞬时电流速断保护,来切除变压器高压侧的故障。也就是说,其保护范围可保护到线路全长并延伸到变压器高压侧。这时的第一段电流保护可以作为主保护;第二段一般均采用定时限过流保护作为后备保护,其保护范围含线路---变压器组的全部。

通常在被保护线路较短时,第一段电流保护均采用略带时限的电流速断保护作为主保护;第二段采用定时限过流保护作为后备保护。

在实际中还常采用三段式电流保护。就是以瞬时电流速断保护作为第一段,以加速切除线路首端的故障,用作辅助保护;以略带时限的电流速断保护作为第二段,以保护线路的全长,用作主保护;以定时限过电流保护作为第三段,以作为线路全长和相临下一级线路的后备保护。对于北京电信的10KV(含35KV)供电线路今后宜选用两段式或三段式电流保护。

因为这种保护的设置可以在相临下一级线路的保护或断路器拒动时,本级线路的定时限过流保护可以动作,起到远后备保护的作用;如本级线路的主保护(瞬时电流速断或略带时限的电流速断保护)拒动时,则本级线路的定时限过电流保护可以动作,以起到近后备的作用。

5.零序电流保护

电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式,有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10KV系统采用的是中性点不接地的运行方式。

系统运行正常时,三相是对称的,三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下,每相都有一个超前90°的电容电流流入地中。这三个电容电流数值相等、相位相差120°,其和为零.中性点电位为零。

假设A相发生了一相金属性接地时,则A相对地电压为零,其他两相对地电压升高为线电压,三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行2小时,而不必切断电路。这也是采用中性点不接地的主要优点。但其他两相电压升高,线路的绝缘受到考验、有发展为两点或多点接地的可能。应及时发出信号,通知值班人员进行处理。

10KV中性点不接地系统中,当出现一相接地时,利用三相五铁心柱的电压互感器(PT)的开口三角形的开口两端有无零序电压来实现绝缘监察。它可以在PT柜上通过三块相电压表和一块线电压表(通过转换开关可观察三个线电压)看到“一低、两高、三不变”。接在开口三角形开口两端的过电压继电器动作,其常开接点接通信号继电器,并发出预告信号。采用这种装置比较简单,但不能立即发现接地点,因为只要网络中发生一相接地,则在同一电压等级的所有工矿企业的变电所母线上,均将出现零序电压,接有带绝缘监视电压互感器的电力用户都会发出预告信号。也就是说该装置没有选择性。为了查找接地点,需要电气人员按照预先制定的“拉路序位图”依次拉路查找,并随之合上未接地的回路,直到找到接地点为止。可以看出,这种方法费力、费时、安全性差,在某些情况下这样做还是不允许的。因此,这种装置存在一定的缺陷。

当网络比较复杂、出线较多、可靠性要求高,采用绝缘监察装置是不能满足运行要求时,可采用零序电流保护装置。它是利用接地故障线路零序电流较非接地故障线路零序电流大的特点构成的一种保护装置。

零序电流保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线路上。当在电缆出线上安装零序电流互感器时,其一次侧为被保护电缆的三相导线,铁心套在电缆外,其二次侧接零序电流继电器。当正常运行或发生相间短路时,一次侧电流为零。二次侧只有因导线排列不对称而产生的不平衡电流。当发生一相接地时,零序电流反映到二次侧,并流入零序电流继电器,使其动作发出信号。在安装零序电流保护装置时,特别注意的一点是:电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心。这是由于被保护电缆发生一相接地时,全靠穿过零序电流互感器铁心的电缆头接地线通过零序电流起作用的。否则互感器二次侧也就不能感应出电流,因而继电器也就不可能动作。

不难理解,当某一条线路上发生一相接地时,非接地线路上的零序电流为本身的零序电流。因此,为了保证动作的选择性,在整定时,保护装置的启动电流Idz应大于本线路的电容电流,即:

Idz=Kh.3Uxan.w.Co=Kh.Io

式中Idz------保护装置的启动电流;

Kh-------可靠系数,如无延时,考虑到不稳定间歇性电弧所发生的振荡涌流时,取4~5;如延时为0.5S时,则取1.5~2;

Uxan------相电压值;

Co--------被保护线路每相的对地电容;

Io--------被保护线路的总电容电流。

按上式整定后,还需校验在本线路上发生一相接地时的灵敏系数Klm,由于流经接地线路上的零序电流为全网络中非接地线路电容电流的总和,可用3Uxan.w.(CS-Co)表示,因此灵敏系数为:

Klm=3Uxan.w.(CS-Co)/Kh.3Uxan.w.Co

=(CS-Co)/Kh.Co

上式可改写成:

Klm=I0S-Io/Kh.Io

=I0S-Io/Idz

式中CS------同一电压等级网络中,各元件每相对地电容之和;

I0S------与CS

相对应的对地电容电流之和。对电缆线路取大于或等于1.25;架空线路取1.5;对于架空线路,由于没有特制的零序电流互感器,如欲安装零序电流保护,可把三相三只电流互感器的同名端并联在一起,构成零序电流过滤器,再接上零序电流继电器。其动作电流整定值中,要考虑零序电流过滤器中不平衡电流的影响。

四对北京电信10KV系统中继电保护的综合评价

1.定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置

10KV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全,考虑不周或选配不当,则会造成保护的非选择性动作,使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出,定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5S,选择电网保护装置的动作时限,一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限,特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限,其中时限级差起着决定的作用,因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性,时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定,其时限级差一般为0.7S。而且反时限过电流保护的动作时限的选择与动作电流的大小有关。也就是说,反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变,因此整定反时限过电流保护时,所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。还有,感应型继电器惯性较大,存在一定的误差,它的特性不近相同,新旧、型的特性也不相同。所以,在实际运行整定时,就不能单凭特性曲线作为整定的依据,还应该作必要的实测与调试。比较费力、费事。因此,反时限过电流保护时限特性的整定和配合就比定时限过电流保护装置复杂得多。通过分析可以看出,北京电信10KV新建及在建工程中,应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。

2.北京电信10KV系统中高压设备的配置

目前,北京电信10KV系统中高压开关柜的配置主要有两大类:即固定式高压开关柜和手车式高压开关柜。关于固定式高压开关柜是我国解放初期自前苏联引进的老产品,柜型高大、有足够的安全距离、但防护等级低、元器件陈旧、防电击水平较低;而手车式高压开关柜是近年来引进国外技术,消化吸收研制的换代产品,体积缩小、防护等级大大提高、元器件的选用比较先进、防电击水平较高。其主要特点可归纳为:它有四室(手车室、电缆室、母线室和继电仪表室)、七车(断路器手车、隔离手车、接地手车、所用变压器手车、电压互感器手车、电压互感器和避雷器手车、避雷器和电容器手车)、三个位置(工作位置、试验位置和拖出柜外检修位置)和两个锁定(工作位置的锁定和试验位置的锁定)。它用高压一次隔离触头替代了高压隔离开关、用接地开关替代了临时接地线等。对于系统的运行安全提供了很好的条件。关于配电变压器安装于主机楼时,一般均采用了防火等级较高的干式变压器,笔者曾率先尝试采用了D/Yo-11接线组别的干式变压器(传统采用Y/Yo-12接线组别),其一次接成了D形接线,为电信部门产生的大量高次谐波提供了通路,这样就较为有效的防止了我们电信部门的用电对系统造成的谐波污染(目前电业部门正在谐波管理方面考虑采取必要的经济措施);同时,采用了这种接线组别,使得继电保护的灵敏性有所提高。按照IEC及新的国家标准GB50054-96的要求,应逐步推广采用D/Yo-11接线组别的配电变压器。

3.关于10KV一相接地保护方式的探讨