测控保护范文（精选10篇）
电动机应该对相应的保护装置进行设置, 也就是应该装上对相间短路进行切除的保护装置, 这样就可以在发生问题的时刻尽快进行对故障电动机的切除。2MW以下等级的电动机我们应该针对电流速断方向进行保护装置的安装。同时, 2MW以及以上等级的电机, 或者是尽管标准没有达到2MW, 但是针对电流速断保护的灵敏度相对较低, 并且不符合要求的电动机, 我们也应该有针对性的安装上纵联差动保护装置。
对电压为1k V及以上的电动机, 供电网络一般都为中性点不接地方式, 正是因为这个原因, 所以当电动机进行单相接地构建的时候, 我们只有使用全网络的对地电容电流进行故障点的流过。该电流一般小于5A, 故电动机上可不安装专门配合的接地保护装置。当接地电流超过了5A的时候, 我们就应该有针对性地安装接地保护系统。一般说来如果单相接地电流直接显示的数值已经达到了10A或者以上数量级的时候, 接地保护动作自身的行为就会在跳闸这个基本信号操作方面得到体现, 并且相对的, 当电流的大小为10A以下数量级的时候, 接地保护的动作就会在一般信号方面得到明确的显示。
电动机如果出现了不正常的工作状态体现, 其主要的原因一般是由于过负荷运行所造成的。那么, 引起过负荷的主要原因体现在如下的几个方面:首先是电动机所带的机械负载已经超出了规定数量值, 其次是供电网络的电流和针对性的频率持续降低所导致;然后是启动的时间或者是进行自启动的时间过长所导致。如果进行了长时间的超负荷运行, 那么当前的电动机自身机体温度上升幅度就会直接超过允许数值, 从而直接对自身机体的绝缘老化行为进行了加速作用, 并使得机体被电流击穿, 导致电动机本身被彻底烧坏。为此, 对于生产过程中容易发生过负荷的电动机, 或需要防止起动或自起动时间过长的电动机, 要装设过负荷保护。
1.NRM-512测控装置的简要分析
NRM-512测控装置主要适合在当前的小电流接地系统当中进行中压或者是高压的异步电机的保护操作使用。其适用的范围一般为3k V~10k V之间。这种装置为间隔层的设备, 可以针对保护、测控或者是通信等等方面的功能进行处理和实践。可以在开关柜的方面进行就地安装处理。
2.电动机的保护
(1) 速断限时保护:电流本身的速断保护在实际运行当中可以进行电流自身整定处理的躲过操作, 并且其整体的时限可以被自身设置为速断或者是基于十分短暂时间构建下的整定处理思路。这种保护当前所针对的主要范围构建主要是基于电动机自身的短路方向, 如图1所示。
(2) 堵转保护:当前环境构建下的这种保护行为可以在我们当前自身电机进行启动操作并结束之后进行相对的自动投入思路构建, 并且一般说来这种保护可以根据当前的启动电流环境或者是对应的堵转电流构建下进行对应的电流整定思路构架, 其最关键的一点就是对于当前电动机自身的启动时间相对较长, 或者是在当前的自身运行过程当中的堵转进行针对性的保护措施构建。延时可根据需要整定为反时限处理。根据当前的国际电工委员会指定的标准规定, 这种装置主要针对的标准化反时限特性方程为极端反时限方程:
在这个算式中, IP所代表的含义就是电流基准数值, 然后我们取过流的Ⅱ段作为定值, 然后把tP设置为时间常数, 仍然跟前面一样取过流的Ⅱ段作为定值, 整体的时间范围设定为0.1s~1s之间, 如图2所示。
(3) 负序过电流保护:当电动机之前的三相电流环境下有十分巨大的不对称行为的时候, 就会出现相对来说数值量级比较巨大的负序电流, 并且这种负序电流一般说来会体现出两倍甚至以上的工频电流, 这种情况最直接的后果就是转子的附加发热程度呈现出十分明显和巨大的上升趋势, 直接对电动机自身的安全运行产生了危害。NRM-512装置本身有着非单向设定构架框架下的定时限负序过流保护, 并且针对于电动机的反相、断相以及相对应的匝间短路的情况进行有针对性地处理, 还可以对当前比较严重的电压不对称情况和其他相关的异常工作状况进行针对性质的保护。在这些情况当中, 负序过流Ⅱ段作为非迟钝表现构架下的非平衡状态电流保护构建, 可以基于控制字的手段和调试方式来对这段线路进行针对性的跳闸甚至是报警的处理, 同时我们还可以选择报警这个时段进行负序过负荷报警的方式进行使用, 也可以针对控制字的处理来对这个段进行定时限特性的处理, 同时, 反时限特性的方式和过流Ⅱ段的方式相同, 如图3所示。
(4) 过负荷保护:当前的国核保护可以直接针对定子电流自身的表现打消进行最为直观的反映, 在相对应的时限当中可以通过针对性的控制字来进行对应的报警或者是跳闸操作, 如图4所示。
(5) 零序过流保护:零序过流保护可以直接针对电动机自身的定子接地行为进行反应, 并且和上面一样也可以基于控制字段进行针对性的操作控制, 以便使其在不同的场合下都可以进行使用, 如图5所示。
(6) 零序过压保护:这种保护主要是体现在电动机自身的定子接地方面, 和上文一样也可以基于控制字段进行针对性的操作控制, 以便使其在不同的场合下都可以进行使用, 如图6所示。
(7) 低电压保护:一般说来, 当前的3个相间电压构建下的所有电压如果其自身功率小于对应的过电压自身的保护定值构建, 并且其时间耗费超过了对应的整定实践框架下的时候, 低电压保护就会自动启动运行。当前的过电压保护主要经过TWJ进行对应的闭锁。并且, 本装置可以根据情况的不同, 针对PT断线的情况进行自动地辨认和分析, 并且针对低电压保护的情况进行闭锁构建, 如图7所示。
(8) 过电压保护:一般说来, 当前的3个相间电压构建下的任何一个电压如果其自身功率大于对应的过电压自身的保护定值构建, 并且其时间耗费超过了对应的整定实践框架下的时候, 低电压保护就会自动启动运行。当前的过电压保护主要经过TWJ进行对应的闭锁, 如图8所示。
(9) 过热保护:这种保护的主要目的就是为了预防电动机自身产生过高的热量而进行设计的, 因此我们在这个装置中对一个可以针对这方面进行模拟的模型进行了设置, 同时在设置的时候对于相对应的电动机正序以及负序电流所产生的热效应进行探索和分析, 在这个基础上我们引进了等值发热电流Ieq的参数。
保护动作方程的配平为:
在这个算式中, τ1为电动机热积累定值数值构建, 也就是发热时间常数Tfr1, 在当前设备自身的热积累值达到Tfr1*GRBJ也就是可以进行报警的数值下限的时候, 设备自动发出报警信号, 当热积累值达到Tfr1时发出跳闸信号。
当整个电动其自身的过热保护被激活之后, 立刻启动的行为是禁止的, 我们必须要等到当前的电动机自身散热达到一定的程度可以进行安全启动的时候才可以进行激活。但是如果出现了必须强制启动的情况, 可以通过复位键进行强制冷却的设置, 如图9所示。
(10) 非电量保护:本装置2路非电量保护, 分别通过控制字选择经延时跳闸, 如图10所示。
结语
现在高压电动机已成为当前我们生产生活当中不可缺少的重要的动力设备。为了确保当前生产安全稳定不断前进, 我们必须要加强对高压电动机的保护, 并且需要大家不断提高和努力完善。
摘要：当前的电动机主要出现的针对性故障的核心部分就是对定子绕组的相间短路, 紧接着就是对当前单相接地的故障情况进行探索和讨论。本文介绍了凉水井提灌站采用的NRM-512数字电动机保护测控装置的适用范围和功能配置, 以及应用在高压潜水电机的优越性。
关键词：电动机,保护,逻辑
参考文献
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此致
敬礼！
【关键词】微机保护测控装置；两路供电系统；备自投功能
【中图分类号】TM774 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0201-01
1引言
南钢带钢厂加热炉系统是生产运行的关键设备，对供电的可靠性有非常高的要求，一旦系统断电且不能快速恢复将直接导致紧急停炉，会给安全生产带来非常严重的影响。为消除该事故隐患，必须制定有效方案，实现两路供电系统的备自投功能，达到设备连续供电的目的。
随着微机保护技术的不断成熟和完善，微机保护测控装置的稳定性、抗干扰性、可操作性得到增强，目前广泛运用于35KV以下各电压等级配电系统中，因此供电部门完全可以应用微机保护测控装置的特点，实现供电系统的备自投功能，同时可减少改造及设备维护成本。
2 微机保护测控装置的特点
目前南钢带钢厂使用的NSA系列微机保护装置直接安装在高压开关柜上，控制手段灵活便捷，其主要特点如：（1）采用工业级、稳定性、可靠性高的超大规模集成电路，满足高压开关柜内恶劣的工作环境。（2）装置能通过通信实现故障报告的上传、定值调用和修改、定值区切换，遥控合闸和分闸等命令。（3）配有标准RS485通讯口，便于构成计算机通讯网络，人机接口功能强大，汉化液晶显示，菜单式操作。（4）保护功能全面，故障及操作全过程实时记录，安全灵敏速动。
3 备自投供电系统结构
NSA系列微机保护测控装置具有完善的电压电流测量功能，优良的定时限过流保护（三相）、过电压保护、低电压保护、零序过电流保护及小电流选线保护功能等，同时具备开入采集、遥信变位、事故遥信及断路器遥控分合等自动化功能，中文液晶界面显示，操作调试非常便捷。
带钢厂6KV供电系统采用单母线两段供电接线方式，其备用电源自投功能可以由2台进线保护装置（NSA01、NSA02）及1台联络保护装置（NSA03）共同实现，如系统图1所示。
NSA01微机保护装置用以检测6KV一段的供电电压、511断路器状态，同时采集521、520断路器合分闸信号及遥控分合闸控制信号，备自投使能控制点接入。
NSA02微机保护装置用以检测6KV二段的供电电压、521断路器状态，同时采集511、520断路器合分闸信号及遥控分合闸控制信号，备自投使能控制点接入。
NSA03微机保护装置用以检测511、521、520断路器状态，同时采集520断路器合分闸信号，备自投使能控制点接入。
4 NSA系列微机保护测控装置实现备自投供电的工作原理
供电正常时，6KV一段供电电压正常，511断路器在合闸状态，NSA01保护装置检测供电状态正常，无故障；同时6KV二段的供电电压正常，521断路器也在合闸状态，NSA02保护装置检测供电状态正常，无故障；520断路器在分闸位置，联络保护装置NSA03检测线路状态正常，无故障，备自投使能允许信号保持接入，备自投处在待命状态。
供电线路故障状态时，微机保护测控装置自动将备自投使能允许信号切除，故障消除后方可由人工或保护装置自动恢复投入；当一、二段线路人员需检修维护停电时，511、521断路器分闸开关将备自投使能允许信号连锁点首先切除，再顺序操作511、521断路器分闸，同时操作人员必须将联络520断路器分闸，取下断路器合闸熔丝，防止备自投误动作，危及作业人员安全，当检修作业完成后，断路器手动合闸操作时，先将备自投使能允许信号最后投入。
当断电发生在6KV一段供电线路时，NSA01保护装置检测一段线路无电压，无电流，无故障，511断路器在合闸状态，520断路器在分闸状态，NSA02保护装置检测二段线路供电电压正常，无故障，有电流，521断路器在合闸位置，备自投使能允许信号接入，NSA01跳511断路器，确认511断路器已在分闸位置后，合520断路器，并确认已合上，6KV一段线路供电恢复。
当断电发生在6KV二段供电线路时，NSA02保护装置检测二段线路无电压，无电流，无故障，521断路器在合闸状态，520断路器在分闸状态，NSA01保护装置检测二段线路供电电压正常，无故障，有电流，511断路器在合闸位置，备自投使能允许信号接入，NSA02跳521断路器，确认521断路器已在分闸位置后，合520断路器，并确认已合上，6KV二段线路供电恢复。
供电线路备自投操作原理如图2所示。
5 结束语
通过现有的微机保护测控装置实现供电系统的备自投功能，可以快速达到设备的连续供电、提升供电可靠性的目的，同时可以充分利用原先的自动化设备，降低现场改造费用投入，后期设备维护成本也较低。
参考文献
[1]杨奇逊.微机继电保护基础[M]，中国电力出版社，2000
[2]李国友.自适应式备用电源自投装置的研究[J]，电力系统保护与控制，2010
2 电动机综合保护装置的功能原理
这里以电动机综合保护测控装置为例分析, 它通过采用高性能多位CPU, 将保护测控、通讯功能集成一体, 并抓住电流突增, 电压突降, 以及电流与电压的相位角的变化, 在反应这些物理量变化的基础上, 利用正常运行与故障[3]。保护范围内部和外部故障等各种物理量的差别来实现保护的。反应电流升高而动作的是过流保护。反应电压降低的是低电压保护。反应电流又反应相位角变化的过电流方向保护等。
2.1 电流速断保护
对3KV以上的电动机一般用电流互感器二次电流与保护装置构成防御定子线圈相间短路保护, 速断保护动作整定值按躲过电动机起动时最大电流来计算。如 (1) (2) [4]:
式中:Kzqd—自起动系数 (一般取4-8)
Ie———负荷额定电流 (通常指电动机铭牌额定定电流)
In———电动机起动电流的周期分量最大值。通常能达到4-8倍额定电流 (Ie)
式中:Kk—可靠系数, 一般 (1.2-2)
In———电动机起动电流的周期分量最大值。通常能达到5~8倍额定电流 (Ie)
Kcx———表示电流互感器接线系数, Y星形为1, △三角形或两相电流差接三相短路时Kcx为, AC两相短路Kcx为2。
Kmm———表示变流比
Idz———动作整定电流值
起动时间:按躲过电动机起动整定一般 (9-12s)
动作时间为0s
2.2 定时过流保护
在整定时限过电流保护的动作时, 应保证被保护设备在发生故障时保护装置可靠动作[5]。而在最大负荷电流 (如电动机的起动和自启动) 时, 保护装置不误动作, 还应保证在故障切除后保护装置可靠返回。动作电流按下式计算整定:
Kzqd———自起动系数 (一般取1.5-3)
Kk———可靠系数 (一般取小于1.1-1.2)
Ie———表示电动机额定电流
Kmm———表示变流比
Idz———保护动作整定电流值
动作延时一般 (0.4-0.5S)
2.3 过负荷保护
1) 在拖延时间很长的起动和自起动时;
2) 对于具有变动负荷的机械 (起重机, 轧钢机等) 由于其它原因产生过负荷;
3) 由于单相断线的结果;
电动机的过负荷能力决定于过电流值与其它允许通过间的关系确定为下式:
式中t———过负荷允许时间 (一般为14-16s)
a———电动机绝缘类型及过电流的周期性有关的系数, 对于异步电动机来说平均采用a=1.3
k———过电流倍数, 已知电流对电动机额定电流的比值, 即过负荷保护定值计算, 如下 (5) 式:
式中Kk———可靠系数 (1.25-3)
Kcx———电流互感器接线系数
Ie———电动机额定电流
Kf———返回系数
Kmm———变流比
2.4 低电压闭锁的过流保护
当电压低于整定值, 低电压保护装置动作以后, 过电流保护装置动作。在正常情况下, 低电压保护装置接点是打开的[6]。当事故情况下, 接点闭合, 而过电流保护装置接点也闭合。因此正电可以通过一定延时跳闸。
1) 当输入保护装置的三个线电压同时低于整定值, 低压保护动作;
2) 泵站主母线不带电, 低电压保护装置动作。
低电压保护定值的设定按同系统电动机自起动最低电压整定 (一般是80v)
2.5 电动机定子单相接地保护
单相接地按下式近似的计算电动机定子线圈接地电容电流:
式中IT———接地电容电流
K———与绝缘等级有关的系数 (在15-20度时k=0.0187)
S———电动机容量 (兆伏安)
ω———电流之角频率
UHom—相间电压
单相接地动作电流整定值为:
式中Kk———可靠系数。带时限0.5s KK= (1.5-2) 不带时限KK= (4-5)
2.6 两段定时限负序过流保护/反时限负序保护
当电动机出现三相电压不平衡、断相、反相、匝间短路时, 会产生负序电流。
正序电流为I1、负序电流为I2,
反时限负序保护动作方程为:
其中:T———负序反时限常数
I2———负序电流值
Ie———电机二次额定电流值
为防止外部故障或外部供电系统出现不平衡时, 电动机的反馈负序电流可能引起负序过流保护误动。
根据区内、区外发生不对称短路时I2/I1的比值不同, 当下列条件满足时, 可将负序过流保护闭锁:
I2≥1.2I1, 其中:I1为正序电流, I2为负序电流。
2.7 过热保护
电动机过负荷、起动时间过长、堵转等会产生较大的正序电流[7];而断相、不对称短路、输入电压不对称时会同时产生较大的正序和负序电流, 根据电动机定子正序和负序电流引起的发热特征, 可对上述故障提供过热保护。
整定值:可根据电动机绝缘等级计算确定。
2.8 堵转保护
由于机械故障、负荷过大、电压过低等原因可能使转子处于堵转状态。在全电压下堵转的电动机, 电流很大, 特别容易烧坏[8]。
装置根据采集的各相电流计算出正序电流, 当正序电流大于堵转电流定值时, 保护经过延时跳闸。
堵转保护在启动时不退出运行, 所以堵转保护延时要大于电动机启动时间。
3结束语
保护测控是属二次系统, 但它是电力系统中的一个重要组成部分。它对电气设备的安全运行起着极为重要的作用。特别是高压大容量的泵站系统中, 对保护提出更高的要求, 提高速动性, 可靠正确选择性。保证泵站系统设备安全运行。
摘要：根据泵站电动机一相接地匝间短路、相间短路、不正常工作状态等故障进行全面分析, 介绍利用一些电气自动化保护装置, 将一般常见故障部分与系统自动迅速切除, 同时异常现象及时发出预告报警信号, 并自动记录储存等, 使保护装置充分正确地发挥作用, 以达到缩小故障范围, 减少故障损失, 保证系统设备安全运行为目的。
关键词：电动机综合保护,测控装置
参考文献
一、实习目的
生产实习是本科教学计划中非常重要的实践性教学环节，是贯彻理论联系实际的教育方针，将专业知识和生产实践相结合的重要手段。通过生产实习，加强了实践能力的培养，使学生了解和掌握与所学专业有关的基本生产知识，印证、巩固已学过的专业课和相关技术基础课内容，培养学生理论联系实践、在生产实际中调查研究、观察问题、分析问题和解决问题的能力，同时为后续专业课程的学习打下基础。通过生产实习，还应尽可能使学生了解与本专业相关的先进制造技术及现代企业的生产组织与管理，为学生毕业后走上工作岗位打下良好的基础。
二、实习时间与地点
7月5日 实习动员大会
7月6日-7月7日 参观国家压缩天然气（CNG）气瓶质量监督检验中心 7月8日 参观普天茂德科技（重庆）有限公司 7月9日 参观学校二实验楼冶金实验室
7月12日-7月15日 参观重庆紫光国际化工有限责任公司 7月16日 完成实习总结报告
三、实习内容
2010.7.6-2010.7.7 国家压缩天然气（CNG）气瓶质量监督检验中心 今天我们参观国家压缩天然气（CNG）气瓶质量监督检验中心，该厂位于重庆市渝北区空港工业园区68号，早上8:50后，我们坐车奔赴了目的地。
国家压缩天然气(CNG)气瓶质量监督检验中心（以下简称国家CNG瓶检中心），是按照国家质量监督检验检疫总局《关于同意筹建国家压缩天然气（CNG）气瓶质量监督检验中心的批复》（国质检科[2005]525号）的要求，在重庆市特种设备质量安全检测中心的基础上筹建而成，是国家认证认可监督管理委员会授权的国家质检中心和社会公益性检验检测机构,承担国家产品质量检验任务,向社会提供公正检验测试服务,开展检验检测技术研究开发，承担有关标准（规程）的试验验证及制（修）订等工作。主要检验产品为汽车用CNG钢瓶和汽车用CNG缠绕气瓶。于2005年12月31日正式批准建立，国家CNG瓶检中心占地50亩，建筑面积9914平方米，其中实验室面积8500平方米。拥有功能完善的综合大楼、检验检测室、型式试验室和配套设施环境。内设办公室、财务部、质量技术部、业务发展和客户服务部、气瓶检验部等5个部门。
第一天到国家CNG瓶检中心，接待我们的老师傅带领我们到国家CNG瓶检中心综合大楼并给我们介绍了国家CNG瓶检中心的大体发展背景以及一些关于CNG瓶及其检测方面的相关知识和注意事项等。国家CNG瓶检中心现有职工总数32人，其中各类专业技术人员29人，占职工总人数的91％；高级技术职称15人，中级技术职称13人；硕士研究生7人；高级检验师4人，检验师19人；高级无损检测人员4人；中级无损检测人员19人；气瓶设计文件鉴定人员4人；质量体系内部审核人员16人。国家CNG瓶检中心拥有主要检验检测设备140台（套），检验检测设备原值达1150万元，其中微机控制疲劳试验机、微机控制水压爆破试验机、压扁试验机、高低温试验装置、加速应力试验装置、外测法水压试验机、微机控制万能材料试验机、微机控制冲击试验机、智能数字万能材料显微镜、直读光谱仪、全自动荧光磁粉探伤机、CNG气瓶检测线等检验检测设备，在国内处于领先水平。国家CNG瓶检中心持有国家认可委颁发的《实验室认可证书》和《检查机构认可证书》以及国家认监委颁发的《计量认证证书》和《授权证书》。
讲到CNG瓶的安全注意事项时，老师傅给我们分析讲解了CNG瓶的环向应力、轴向应力、压力、环境温度等知识，通过实际发生的典型事故给我们说明CNG瓶发生爆炸的后果，并一再强调我们接下来到检测线车间时应注意的安全问题。
在国家CNG瓶检中心实习的第二天，老师傅带我们先带我们到各个实验室参观各个检验检测设备并讲解了各自的操作规程等。在带领我们到CNG瓶检测线车间看到了从用户申请、记录（审查登记）、称重、卸瓶阀、热水清洗、外观检查、瓶口螺纹检查、水压试验（测残废等）、内部烘干及检查、瓶阀更换、气密性实验、置换、粘贴标记、发瓶的完整检测线的每一环节。接着带我们参观了腐蚀实验室、水压爆破实验室、加速应力测试实验室等以及废品区、样品展示区。最后带我们参观了残气回收站及其回收装置和安全注意事项等。
到此，在国家CNG瓶中心的两天实习算是画上了句号，实习的时间虽短，但我们学到了很多在学校未学到的知识，真正见识到了实际生活中检测的重要性。
2010.7.8 普天茂德科技（重庆）有限公司
今天参观的地点是普天茂德科技（重庆）有限公司位于重庆市九龙坡区石桥铺二郎科城路69号，早上8:50坐车出发并很快到达目的地--普天茂德科技（重庆）有限公司。普天茂德科技（重庆）有限公司是一家专业从事移动存储记忆器及其相关产品的研发、生产、销售和技术服务的高科技企业。公司成立于2004年8月26日，由中国普天信息产业股份有限公司、普天信息技术研究院及台湾茂德科技投资设立。公司总部位于重庆，市场营销和研发中心设在上海，并在深圳、北京等大型中心城市设有办事处。普天茂德是中国第一家专业设计、生产移动存储记忆器的企业。公司结合两个母公司的优势，以普天在中国手机市场的制造和市场策略优势为依托；以茂德科技在半导体产业的质量管理体系及全球物流运筹能力为保证，生产制造出时尚的高品质移动存储卡并提供技术服务。
我们在这里看到了两条生产线：THT生产线和SMT生产线。在有关人员的讲解下，我了解到：
THT生产线也叫通孔件生产线。它是传统的电路板生产线，每块电路板的元件都是通过手工插件，再通过波峰焊完成。THT生产线的特点是承载的产品比较轻，以电子行业的印刷电路板为主；线体宽度可以根据用户要求在一定范围内调节；单段线体长度比较短，但是组合灵活；线体运行噪音小。
SMT生产线也叫表明贴装技术。是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。其特点是组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。SMT基本工艺包括：印刷锡膏->贴片->回流焊->AOI光学检测。
尽管SMT生产线和THT生产线各有优缺点，但随着科技的发展如今的电路板都融入了两种生产技术的优势。因此，一个成品电路板的生产过程都是一样的：元器件齐套->SMT生产线->元件整形->THT生产线->波峰焊->手工补焊->电路板清洗->测试->装配->老化->复测->包装发货。
2010.7.9 学校二实验楼冶金实验室
今天参观的是学校冶金实验室，在老师的指导下我们先看了大概的钢铁冶炼过程视频之后参观了钢铁冶炼的模拟装置，虽然与真正的钢铁冶炼厂有很大差距，但通过老师的演示操作和讲解让我们体会到真正在钢铁厂的感觉。
在通过观看一个完整详细的钢铁冶炼视频，让我们认识了从铁矿石到 钢材产品的全过程。工业生产的铁根据含碳量分为生铁（含碳量2％以上）和钢（含碳量低于2％）。基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成钢，再铸成钢锭或连铸坯。
现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁，个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。高炉炼铁是将铁矿石烧结成烧结矿在高炉中还原，熔化炼成铁水，此法操作简便，能耗低，成本低廉，可大量生产。铁水除部分用于铸件外，大部分用作炼钢原料。炼钢主要是以高炉炼成的铁水为原料，通过转炉炼钢法炼成钢水，钢水在炼钢炉中冶炼完成之后，必须经盛钢包注入铸模，凝固成一定形状的钢锭或钢坯才能进行再加工成钢材产品。
2010.7.12-2010.7.15 重庆紫光国际化工有限责任公司
实习的第二周我们安排在重庆紫光国际化工有限责任公司位于晏家化工园区化北路北区，我们早早整装待发，8:50开始坐车奔赴目的地。
重庆紫光国际化工有限责任公司成立于2007年10月，是重庆紫光化工股份有限公司收购重组重庆天玄化工有限责任公司资产成立的全资子公司，是一个以天然气、液氨为原料生产氢氰酸及其衍生物为主的天然气精细化工企业，注册资本3000万元，占地200亩，现有员工600余人。重庆紫光国际化工有限责任公司整个项目总投资2.5亿元，09年初以基本建成投产。主要产品有30000吨/年亚氨基二乙腈（YC-216）、3000吨/年4，6－二羟基嘧啶（DHP）、3500吨/年原甲酸三甲酯（TMOF），其中DHP与TMOF产品与世界500强企业瑞士先正达公司签订了长期稳定的供货合同，产品供不应求。重庆紫光国际化工股份有限责任公司是重庆市工业企业50、中国化工500强企业，拥有国家级企业技术中心，经过短短几年的发展，已建设成为国内规模最大、技术先进、具有资源和成本优势的天然气精细化工生产基地。
第一天到重庆紫光国际化工有限责任公司，我们先安顿好了各自的住宿，与该厂员工住同一宿舍，让我们体验和他们相同的环境。下午赶到厂里先是安全监察主管杨世荣师傅给我们讲解了化工厂应注意的安全问题。化工生产的特点是高温、高压、易燃、易爆、易腐蚀、易中毒。并大概讲解了各个主要车间的生产概况，以及有关化学物品中毒问题。中毒的途径主要通过呼吸道、口腔和皮肤。轻度中毒时会头昏口发苦，应用高浓度葡萄糖水解毒；中度中毒时会头昏口发苦且四肢无力，此时应用高浓度葡萄 糖水和注射硫代硫酸钠针剂解毒；重度中毒时会立刻倒下，应及时当场或送医护室实施解毒。接着看了一段重庆紫光国际化工有限责任公司的宣传视频，让我们大概了解了该公司的发展状况等。
第二天上午跟着车间负责人参观了一车间，一车间主要是由空气、天然气、液氨三种气体混合然后经过铂丝网，由铂丝网做催化剂进行反应产生反应物经过过滤器，到达降膜吸收塔至循环管循环往复的进行着工作，生产过程中通过加酸或者加碱来控制PH值以提高产量。工作人在氧化操作室通过观察又传感器传送到计算机的数据，控制操作界面完成自动加料调节阀门开关的操作。这让我们看到自动化操作使得生产过程更安全、更有效率。
下午主要参观的是第二、三车间，二车间主要生产甲醇钠，三车间主要生产羟基。二车间主要的装置有蒸汽分配灌、混合原料的原料混合泵、计算加料量的加料计量泵和盐酸计量泵等。进入三车间首先看到的就是三个大型的储备罐：一次母液槽、二次母液槽、多次母液槽。其他主要装置还有活性碳吸附罐、氨袋滤灌、循环水泵等。三车间其主要的工艺流程可以用一个化学反应式来表达就是羟基乙腈和氨气反应在蒸汽的催化下生成亚氨基乙腈（即YC-216）。
第三天上午参观的是第七车间，该车间主要生产的是甲醛。甲醛是一种无色，有强烈刺激型气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。易溶于水和乙醇，35～40％的甲醛水溶液叫做福尔马林。甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。因此，一走进七车间就看到了贴有有毒气体的标志。甲醛的生成就是由甲醇和空气反应产生的，其工艺流程比较复杂。生产中采用了自动化生产技术，通过控制室设定的液位值，运用PID控制生产中的实际液位值。控制室采用了组态软件设计技术，利用WINCC检测生产中不同点实际工程量，实现全面监测。
下午参观实习的是第六车间和环保车间，第六车间主要是生产原甲酸三甲酯（即T66）。也就是将氢氰酸、气体的盐酸和甲醇反应生成压盐的过程，盐水的温度一般在-23℃一下。环保车间主要是进行污水的处理，利用生化系统将污水分解出CH4，而且还由培菌池中的细菌分解有机物和大分子。
实习的第四天，我们主要参观的是机电车间和生产甲醇钠的二车间。机电车间人数较多，主要负责整个厂的维护仪表，维修仪表，它分为电气工段、保全工段、仪表工段。我们学的是测控技术与仪器专业，因此这个车间跟我们的联系还是比较大的，但由于时间原因，我们也只是了解了个大概。
四、实习总结
通过这两周的实习下来，我觉得无论是从知识角度还是对待事情的见解上我都有所长进，让我对学习与实践的有效结合这句话有了深刻的认识和理解。在知识上，我拓宽了自己的知识面，以前仅仅把自己课程上所学的知识学好，没有实际的经验，什么都是想当然，不去联系实际，所以局限了自己的思维，在这次实习之中，我们获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时生产实习又是锻炼和培养学生能力及素质的重要渠道，培养学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。
苏联的第一颗卫星早晨太阳没出来时能用肉眼看到，我起来看到过2次。我们接收到它向地面发射的无线电信号及频率变化(称为多普勒频率)，并计算出它的轨道，还推测了一下它里面可能有些什么内容。
1965年，赵九章、钱学森向中央提出搞人造地球卫星。在毛主席讲了“我们也要人造卫星”以后，科学院正式组织研制卫星，称为“651”工程。在对卫星的跟踪测量方面，则于1 966年组织成立了“701”工程处。当时，这项工作有天文、电子、光学等三方面的人参加。
赵九章先生在清华做过助教，我在清华物理系读书时，他辅导过我们的实验工作。大约在1 966年的夏秋之交的一个傍晚，我出家门散步，迎面碰到赵九章先生和其他几个人，他对我说，“我们搞卫星，无线电非常重要，这是重要的一环，卫星发出去后就看你们的了”。
对第一颗卫星来说。在测量方面，卫星发射上天后，有3点最为重要。
卫星是否已经进入了运行的轨道?
第二，卫星的轨道是什么样的，是否符合预定的要求?
第三，卫星运行中，什么时间到达什么地点上空的预报。
1 965年年末，科学院开过一次较大规模的会，讨论卫星的研制和测控问题，会上有些争论。在测量方面，光学观测是需要的，大家的意见是一致的，但是考虑到天气不好时光学观测看不到，还得有无线电测量。争论的正是无线电测量方法，特别是对人轨点的测量，当时，苏联和美国主要是采用干涉仪。天文台的一些同志坚持要用干涉仪，电子部提议用雷达，我主张用无线电多普勒测量。最后的意见是在人轨点，光学、雷达、多普勒都用，可以说是为了保险，干涉仪则在入轨后的第一个观测站和第二圈经过我国上空时设置拦截观测，但是试验性质。
关于如何设置观测站的问题，我们国家不像苏联经度跨度那么大，受地域影响，我们一定要适当选择站址，才不会“丢”了卫星。我们考虑卫星上天后的第二圈在新疆那边看，十多圈之后，则转回到东部沿海可以看到。这样，在新疆西部的喀什、东北和胶东地区设观测站就非常重要；此外还考虑了其他一些地方，因此，先后建起8个站和一个测控中心。后因发射静止通信卫星，又增加3个站和测量船。
在卫星测控中有几项原则。第一，设备要有高的效率，但是也要尽量地简化，从国家的经济和人员的情况看，尽可能快地建设自己的测控网。提出的新方法更要考虑是否比旧的方法效率更高，效费比更高。第二，结合中国的条件考虑，我们要求仪器效果不低于人家，但是要想法以中国的条件来达到。当然，如果有些新的元部件，我们也可以自己做。我头脑中一直有一个念头，既然我也学了这些知识，我们应该有自信心，只要干，就不会比人差。
卫星观测一共包括四个方面，其中三个是测控，叫做TT＆C，即跟踪、遥测和控制，还有就是通信。通信把各个系统、各个台站和中心联结到一起。
当时传达中央的指示精神是： “抓得住，测得准，报得及时”，我们做到了。我做的是偏重于测控设备方面的工作，实际上还有很大一部分是软件工作，如测量到后，计算卫星轨道，管理卫星的运行和控制执行某种任务等，也部需要在TT＆C中做。
对我国放第一颗卫星来说， “抓得住”是卫星测控中最主要的一道难题。如果卫星送上去了，自己却没有看见，不知道卫星到哪里去了，也不好宣布发射成功了，因此大家都很关注。
“抓得住”最主要的是对卫星入轨点的测量。当时估计我国第一颗卫星的人轨点在湖南南部到广西北部一带，因此在这一带设观测站是必要的。但是用什么测量设备呢?光学设备是肯定要用的，光学经纬仪可以起较大作用，但在当时也让人感觉不放心，主要是怕天气不好时看不见。因此，在关键的闽西站，光学、雷达和多普勒三种方法部用上了，在南宁还使用了干涉仪。由于多普勒实时定轨需要多站观测，因此，在闽西、南宁、昆明和莱阳都装上了多普勒，根据多普勒数据可以定出卫星运行的轨道。雷达主要是用来测量距离和卫星角度的，跟踪卫星上的应答机，测量一段距离后，可以算出卫星轨道。
观测站点的选择，主要是和天文台的同志一起商量。因为还有卫星人轨后的第2圈，将经过中国西部边界附近的上空，大家认为这一次的观测也很重要。因为这次测到就可以完全肯定卫星运行正常，同时，测量以后可以把轨道算得更加准确。因此，一致的意见是在新疆西部喀什设站，并安装光学、多普勒和干涉仪等设备。卫星经过十多圈后，回到我国东部沿海上空，这时就要靠东北和山东的站了。卫星的测控中心设在西安，管理和指挥各站工作。各站测得的数据，经过通信线路送至中心，中心计算机综合各站数据，计算出卫星的轨道参数。需要卫星做某种动作时，中心发出遥控指令，经过适当的测控站发往卫星。
在研制第一颗卫星时，地面系统考虑观测较多，没有控制。“东方红一号”上去就自动唱起了《东方红》，没进行遥控。
“东方红一号”卫星在发射时，我们正出差在科学院上海科学仪器厂，讨论新的测量设备。一天晚上，我们几个人走在街上，听到新闻公报，说我国成功地发射了人造地球卫星，并传来了《东方红》的乐曲声。这说明我们的测控系统也成功了，真的很激动，很高兴。
近三十年以来,随着经济的快速发展,信息化设备得以广泛地应用,人们已经越来越离不开电力、测量和控制、信息通讯等设备,人们对使用这些设备已经习以为常,只有当这些设备发生故障的时候,人们才会感到它们是多么重要。然而,随着科技的进步,设备集成度的提高,其耐冲击能力却显著降低,导致因雷电产生的雷击电磁脉冲对电子设备的损害成逐年上升趋势,同时电气系统的开关操作和静电放电(ESD)所产生的瞬态浪涌也对电子设备造成了极大的危害,尤其在自动化领域,测控设备的过电压保护更为重要,其中任何一个设备的损坏都有可能会导致巨大的损失。
2 过电压产生的原因[1]
瞬态过电压主要来源于大气放电产生的雷电放电、设备开关过程的浪涌电压、静电放电现象和线路故障。
2.1 雷击放电
在雷击点将会产生很大的电流,由此产生巨大的电压降。就是对接地电阻非常小的建筑物和系统来说,产生的电压降也是非常大的,这个电压降可以通过直接传导、电感和电容耦合的方式由电源、测量设备或数据传输系统进入电气设备或电子设备内部。
2.2 开关动作产生的浪涌电压
因设备开关而产生过电压的次数远远大于雷击产生的过电压次数,尤其是主回路的大电流开关动作会产生明显的过电压。设备开关产生过电压的原因在于开关的结构,断开或接通电流开关触点的动作并不同交流电电流的回零点同步,在电流断开的时候有一个非常快速的电流变化,从一个很大的值到一个零值(di/dt)。因为电路中有阻抗的存在,这将产生一个高频和高压尖峰的浪涌电压,这个浪涌电压将通过直接、电感、电容耦合的方式到达电气元件,对这些元件造成损伤或彻底地破坏。当电路接通时也会因为电流的快速变化产生过电压。
2.3 静电放电现象
众所周知静电放电现象是由摩擦积聚的电荷产生的。我们经常会碰到这种现象,比如说当你走过地毯时,经常会有被电击的感觉,这些积累的电荷可达到上万伏。当这些电荷向低电位释放的时候,我们把它叫静电放电(ESD)。如果这些电荷冲击到电气元件时,通常会造成电气元件的彻底损坏。
2.4 线路故障
在50/60H主回路中经常会发生线路故障,也许是电源设备的故障或机柜的错误接线。而这些故障通常也会使线路中产生高电压。
3 测控系统引入过电压的途径
3.1 直接耦合
过电压通过共同的接地阻抗直接进入线路中,如图1所示。过电压的数值是由雷击的电流和接地电阻的大小来决定的。过电压的频率和波形曲线取决于线路的电感值和电流上升的速率,甚至一定距离外的雷击也可通过电波的传播导致过电压,这个过电压通过直接耦合来影响电气系统的不同部分。
3.2 电感耦合
一个大电流的雷击会产生一个强大的电磁场,如图2所示。在这个电磁场内的导体(比如:接地线、电源线、数据线等)会通过电磁感应产生一个过电压,根据变压器原理,通过电感耦合的电压取决于高频电流的变化率di/dt---当原边和副边只有一根导线时(即电感非常低的时候),也能感应出很大的电压。
3.3 电容耦合
过电压的电容耦合也是可能的,如图3所示。当一根导线受到过电压时,会和相邻的低电位导线产生一个很强的电场,电场内的电子移动最终导致高电位导线向低电位导线放电,使低电位导线同样受到过电压的冲击。
4 测控系统中过电压保护的原理[2]
过压保护的基本原理是,在瞬态过电压存在的极短时间内,在被保护区域内的所有导电部件之间建立起一个等电位。在保护的区域内,所有导电部件都可认为具有接近相等或绝对相等的电位,因而不存在显著的电位差。在测控系统中经常遇到的是数字信号和模拟信号,对于这两类的信号是我们设计保护的重点。
4.1 数字信号
数字信号大多是两线制的信号,会有一个基准电位。这些主要通常来自于数字量的传感器、执行器和显示仪表,比如限位开关、探针、光电栅、接触器、电磁阀和告警灯。这些信号的参考点可以是接地点也可以不是,这取决于保护方式。数字信号通常会受到的是共模干扰。共模干扰是指导体和参考点(接地点)之间产生的干扰电压,主要由电容耦合的方式产生的,如图4所示。从电流的方向和路径来看,共模电流是在两根导线上以相同的方向流动的,它们的返回路径都是地线。
4.2 模拟信号
模拟信号大多也会是两线制的电压或电流回路信号,不带有公共参考点,就象4﹍20m A电流信号一样。模拟信号通常受到的是差模干扰。差模干扰是指导体和导体之间产生的干扰电压,这要由电感耦合和直接耦合方式产生的,如图5所示。从电流的方向和路径来看,差模电流是在两根导线上以相反的方向流动。
5 过电压保护在测控系统中的工程实践
某自来水厂,周边空阔,建筑物少,水厂在设计和建设时,多考虑建筑物和高压配电系统的防雷保护,近几年来水厂都普遍改用自动化控制,增加了很多诸如PLC、在线仪表、闭路监控、网络设备等一批微电子、智能化设备仪表,这些弱电设备内部结构高度集成化,从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对过电压的承受能力明显下降;另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易过电压侵入。
为了防止过电压破坏高灵敏度电气设备,在过电压到达敏感的电气元件之前使用短路的方法将过电压对地释放掉,因此我们在本项目系统设计和工程实施过程中,要多方面考虑各种因素,做好防护。
5.1 信号系统的防护
(1)水厂电动阀门上的限位开关通常用来检测阀门开启的位置,而且现场的环境都非常的恶劣。比如当限位开关被激活时,马达迅速反向转动时会在电网中产生很大的干扰,因此我们使用的是Weidmuller的MCZ OVP SL 24Vdc0.5A过电压保护器[3],如图6所示,可以保护两个控制器输入信号,每一路都通过气体放电管、压敏电阻和抑制二级管接地,提供过电压保护。
(2)水厂中还有很多液位需要测量,测量容器液位时,传感器需要输入24V供电电源,输出对应于液位的4-20m A信号到控制器。由于传感器和控制器之间的距离非常的长而且爆露在外面,这时要在传感器前和控制器前加上过电压保护元件,我们使用的是Weidmuller的MCZ OVP CL 24Vdc0.5A端子式过电压保护器[3],如图7所示,,当卡装到导轨的同时,MCZ端子式过电压保护器就和接地点联接在一起了。
我们采购的所有过压保护产品都有一个接地端子,联接到等电位带的接地线必须连到这一点。接地线的导线截面应尽量大,而且到接地排的长度要尽量的短,每一厘米地线长度的增加都会使过电压保护器件的残压上升.
5.2 正确使用屏蔽电缆
不正确的接地或没有使用效果良好的部件,都会降低保护的效果或根本无效。实践证明,在任意一点将屏蔽层接地是远远不够的,因为有时选定的接地点并不能消除高频干扰产生的影响。
屏蔽层不能连接到设备工作地上,而应连接到保护地上。如果外壳没有接地,屏蔽层需要联接到一个单独的接地点。接地回路电阻越小,通过电感耦合产生的干扰电压也越小。下面的简图是屏蔽层一端和保护地之间常使用的联接方法,如图8所示,用来消除因电容耦合产生的干扰电压。
当长距离联接屏蔽电缆时,比如当现场的传感器必须联接到控制室中,两个接地点的电位差不能被忽视。我们采用的方法是将现场侧和控制室内的接地点通过一根均压线联接起来,屏蔽层两端接地,如图9所示,用来消除因电感耦合产生的干扰电压。
5.3 电气柜的内部部件的分区
钢制的电气柜具有很好的磁场屏蔽特性。我们将过电压保护器件安装在线缆的进线侧,既最靠近电缆进入点的导轨上,这样过电压在进入机柜处就被释放掉了,就可以防止外部的干扰电压偶合入机柜。同时在机柜敷设的信号电缆到过电压保护器的距离要短,特别是数据电缆,然后再接到设备。也要将被保护和未被保护的线缆隔开,敏感的信号电缆在布线时要同干扰源分开。在这里接地线被定义为未保护线,在布线区域或线缆槽内可以使用金属隔板来获得隔离的效果,如果信号线缆和电力线缆是平行敷设时,两者之间的距离至少为500mm,将屏蔽电缆直接接入设备,并将屏蔽层同设备相联。
6 结束语
过电压保护已成为电磁兼容研究的重要方面,同时也被列入了相应的政策法规中。测控系统各种线路伸入到工厂的各种环境之中,采用任何一种单一的过电压保护方式都难以保证其安全,必须采取综合防护的措施,才能确保精密电子设备和信息网络的正常运行。
摘要：本文详细介绍了过电压保护措施在某水厂测控系统中的应用,认真地分析了过电压产生的原因、测控系统引入过电压的途径,同时给出了我们在工程实践中避免过电压所采取的具体措施。
关键词：过电压,信号,屏蔽电缆,接地
参考文献
[1]喻剑辉,张元芳编著.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]平绍勋主编.电力系统内部过电压保护及实例分析[M].北京:中国电力出版社,2006.
现代电网,微机保护测控装置和高灵敏度的电子元件在变电站二次设备中得到越来越广泛应用,变电站安全可靠运行取决于微机保护测控装置等敏感装置的性能和稳定性。测控装置的基本单元是集成电路与敏感MOS器件的微机装置容易发生缺陷,此类装置发生缺陷常常造成严重危害,必需重点解决此类问题。
1 造成微机保护测控装置二次缺陷的因素
(1)过电压干扰。
(2)地电位反击设备。
(3)总线通讯干扰。
2 理论分析及措施实施
2.1 过电压防护
2.1.1 理论分析
电网中的运行切换现象、故障现象、雷击现象产生的1.2/50us(上升时间/持续时间)浪涌过电压脉冲和8/20us浪涌过电流脉冲,波形如图1,当被干扰设备有较高阻抗时,将承受较大的电压脉冲;阻抗低时,将承受较大的电流脉冲。共同表现为单脉冲、峰值高、冲击及衰减时间很短(us级)。
2.1.2 措施实施
我们就过电压进入装置不同的3个入口采取了相应的防护措施。
过电压入口1:微波通讯线及通讯总线引雷是装置受到过电压,破坏通讯口及内部插件的多见的原因。
措施实施:在每个变电站重要通讯口安装一体化通讯口过电压防护器(ESPD),对微机装置通讯口加以保护。ESPD就近接地,接地连接线小于或等于0.5m。
过电压入口2:过电压经装置电源损坏设备。
通常电子设备均是单相供电,它的电源输入电路大一般是图3所示的两种形式。
当过电压为进线L、N与保护地线E之间的纵向过电压时,将击穿NE绝缘层或LE绝缘层,然后进入整流后的电路,将设备损坏;当过电压为进线之间的横向过电压时,那么在图3(a)、(b)中迭加到LN输入量上直接进入整流电路,损坏设备。
措施实施:对全部的变电站直流充电屏交流进线加装纵向过电压防护器(SPD)避免纵模干扰,对重要装置直流电源加装横向过电压防护器避免差模干扰。SPD就近接地,接地连接线小于或等于0.5m。
2.2 防止地电位反击设备
理论分析:有很大数值的雷电泄露电流与接地暂态电流在地网流过时,接地电阻与大电流一起作用使得电流入地点和接地网不同点之间或是和主控室之间有较大电位差产生,电位差会经过装置接地点将设备损坏。
措施实施:专人专项负责配合基建部门在这变电站站主控室应用大截面铜排构筑等法拉第笼式电位接地体(如图4)。
2.3 分类解决通讯类干扰
2.3.1 解决装置外壳耦合干扰问题
理论分析:当地中杂散电流或接地暂态电流在保护测控装置外壳流过时不但会于电路板及操作回路板中耦合出干扰,而且更会对装置的通讯产生干扰。
措施实施:用4mm2以上粗导线把每个保护测控装置外壳接地端子都串接起来,形成人工等电位面,并且在通信管理机处或总控单元接入等电位连接母排。用这个接地方式把单个装置就近接地方式替换掉。
2.3.2 解决通讯线不适应传输要求问题
理论分析:变电站现场总线当前常用的有:CANBUS总线、RS485或RS422串口总线、LON网3类。按一定密度将屏蔽通讯双绞线换位互绕不但能够使能量辐射损耗减小到最低程度,而且能够最大限度的减小因磁通量变化导致的双绞线之间的差模干扰,这样的通讯线是比较理想的。
措施实施:对每个采用RS485或RS422总线网通讯的变电站,用通讯专用的1419A屏蔽双绞线电缆来代替平行电缆。
2.3.3 解决总线反射干扰问题
理论分析:不管是CANBUS、RS485(或RS422)总线还是LON网,装置使用的均是以双线差分信号工作为基础的总线收发器,如图5。解决反射问题必须先了解总线收发器。
通信信号为代表1和0的高频电磁波序列。总线收发器滞后电压为50mv,即理想情况(阻抗完全匹配)下接收电平>+50mv信号为1,接收电平<-50mv信号为0。总线最大反射电压为150mv,由此知通讯口接收信号差分电平必须>+200mv或<-200mv接收器才能向计算机输出稳定的1或0,图5中+5V偏置电压、上拉偏置电阻、下拉偏置电阻的作用就在于使差分电平始终>+200mv或<-200mv,以满足接受器要求。
在长线传输时由于信号源与负载阻抗不匹配,会在总线的阻抗变化点(分支处)或总线的始端、终端等处发生反射,使信号畸变。当总线无分支且信号源内阻等于负载阻抗(即匹配)时,信号源和负载之间不存在反射,总线信号最强。图5中RT为匹配阻抗。
实际工程由于总线接入装置的数量是有可能变化的,所以对匹配阻抗是这样理解的:总控装置为信号源,下级装置(保护测控单元)具体数量可变化,先使用末端匹配阻抗营造出最佳网络工作环境,再等待下级装置接入,下级装置接入数量会引起的总线电平的变化,变化值要在总控装置允许范围内。
对策分析:总控装置通讯口内阻一般为120Ω,因此实际工程中总线大都使用120Ω电阻作为末端匹配阻抗而不考虑实际装置个数,有的甚至不使用匹配阻抗,导致总线存在反射干扰。若总线存在分支,总线阻抗在分支处发生变化,反射更加复杂和严重。因此,我们断定按下级装置的实际个数选取匹配阻抗必然会改善信号质量。
总线各节点处单台装置内阻一般为12KΩ,当节点装置个数为N时,总线末端计算匹配阻抗应为:R=12KΩ/(100+N),由此得表1。
措施实施:专人负责检查并调整各变电站总线拓扑结构,使总线网无分支,下级装置在次序上依次串接,并在末端按装置个数并联表1所示匹配阻抗。
2.3.4 解决RS485装置缺陷多的问题
RS485总线装置误发信号的缺陷比较多,占了微机保护测控装置缺陷的很大比例,为此我们先研究了一下误发信号的装置型号和缺陷特点,情况见表2。
在现场从总线截获误发时间段内通道码,分析发现,误发信号为装置缓存内的历史记录。由于使用103规约通讯,缓存中的数据向总控发送时只发送事项的时、分、秒,总控收到后向主站转发时再加上年、月、日。导致误发信号表现形式为:
误发信号=当前日期+错误时刻+历史事项
经多方查证得知:
(1)装置通讯程序芯片有自保护功能,干扰造成信号差分量超过限值时,通讯芯片自保护,通讯中断,装置检测到通讯异常后重新启动。(2)通道误码率高导致总控与下级装置信息应答中断,一定时间后,装置重新启动。RS485通讯接口为差分电压传输方式,结合图5分析如表3所示。
措施实施:
(1)对通讯电缆屏蔽层进行等电位连接,且与各装置断开电气连接,并在总控装置处单端接地。(2)各装置信号地GND进行等电位连接,并与地网断开,悬空处理。
3 结束语
除了上述情况,造成微机保护测控装置二次缺陷的非主要因素有:(1)外部环境温度高造成保护测控装置死机;(2)PT二次中心点未在主控室接地;(3)静电干扰;(4)无线电干扰等。
摘要：微机保护测控装置二次缺陷常常造成严重危害,必需重点解决此类问题。文章分析了造成此缺陷的因素,并针对具体的缺陷进行理论分析然后提出了解决措施。
微机保护装置是保障电网可靠运行的重要组成部分, 广泛使用在变配电站和断路器上。将STM32F增强型微控制器丰富的外设功能和AD706的高精度采集功能相结合, 应用到微机保护测控装置的设计中, 简化装置外围硬件设计, 提高装置测量精度和保护功能运行可靠性、稳定性。
2 整体结构设计
微机保护测控一体化装置采用4U1/2后插拔式铝合金机箱。整体功能分为以下几个功能模块单元:电源模块、人机接口模块、总线处理模块、控制回路处理模块、CPU主控模块、交流采样模块。各功能模块通过总线处理模块与CPU主控模块进行信息交互。
系统结构图如图1所示。
3 硬件设计
3.1 电源模块
采用经EMC检测合格的开关电源;
电源输入:AC/DC 85-265V;
电源输出:DC 5V, DC±12V, DC24V。
3.2 CPU主控模块
整个装置的核心处理单元, 采用STM32F103ZE作为主控芯片, 利用其丰富外设实现AD转换和计算、开入开出控制、定值及故障存储、时钟处理、串口通讯和网口通讯等功能。
3.2.1 STM32F103ZE主控芯片
STM32F103ZE是一款由意法半导体ST公司生产的高性能的ARM®Cortex™-M332位的RISC内核, 工作频率为72MHz, 内置高速存储器 (高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM) , 并具有丰富的增强I/O端口和外设。
3.2.2 AD采样处理
AD采样处理部分采用两片AD7606转换芯片, 通过SPI接口与STM32进行通信, 由主芯片控制AD采样过程, 每周波采集64点。
3.2.3 开入开出控制
STM32F103ZE具有112个增强型通用IO端口, 且所有IO端口均兼容CMOS和TTL电平。每个IO可随意配置为输入或输出, 输出电流高达8m A且可吸收20m A以上输入电流。
3.2.4 通讯功能
采用STM32F103ZE的2路USART接口辅以串口转换芯片构成2路RS485通信通道实现串口通讯功能;利用SPI接口扩展以太网控制芯片ENC28J60, 辅以HRA实现1路以太网通讯功能。
3.3 总线处理模块
采用欧品接插件实现各功能模块单元间的信号接口, 对不同等级电压进行隔离处理, 强弱电分开。
3.4 控制回路处理模块
实现断路器控制回路基本功能, 如保护分合闸、手动分合闸、遥控分合闸、电气防跳等;同时实现跳闸、告警等不同类型的信号输出功能。采用启动继电器和动作继电器结合设计, 提高装置可靠性。
3.5 交流采样模块
采用隔离电抗变换器对交流输入信号进行隔离转换, 将输入信号转换为0-5V交流信号经总线处理模块接入AD处理单元, 设计采样路数为16路。
3.6 人机接口模块
由一片小容量STM32F控制器与CPU主控芯片经串口通讯进行信息交互, 利用其外设扩展外围电路, 实现6个按键输入、128*64液晶显示和8个LED信号指示。
4 软件设计
交流采样算法有多种多样, 装置采用快速傅氏变换 (FFT) 。傅氏算法对谐波具有良好的滤波作用, 基波的计算精度也相当高, 并且在STM32中集成了硬件乘法器, 相乘累加在重复命令下都是单周期指令, 因此, 本设计采用STM32实现FFT。
(1) 初始化程序
完成装置功能所需要的硬件外设初始化和软件数据的初始化, 主要包括系统时钟初始化、IO端口初始化、I2C/USART/SPI接口初始化、中断配置、定值及重要变量初始化等。
(2) 采样中断服务程序
通过S T M 3 2 F 1 0 3 Z E内部定时器中断启动A/D转换, 设定初始采样频率3.2k Hz, 即312.5us启动一次A/D。AD7606的A/D转换完成后, 由SPI接口经DMA通道读取采样数据。采样中断服务程序主要完成AD采样控制和采样数据读取存储。
(3) 保护测量计算程序
采用快速傅里叶变换 (FFT) 对采样数据进行计算处理, 得出当前实时电量信息, 作为保护处理的依据。
(4) 保护功能处理程序
根据当前实时电量和状态信息, 按预定逻辑实现不同类型的保护功能处理, 并根据实际情况进行状态更新和故障信息处理。
(5) 装置通讯中断服务程序
按照预定通讯协议 (Modbus/101/104) 处理与主站后台系统通讯信息, 完成与后台系统信息交互。
结语
设计中采用STM32F系列ARM内核32位高性能微控制器和16位高精度AD转换器, 大大简化了微机保护测控装置的外围硬件电路设计, 缩短了开发周期, 提高了装置测量精度和运行的可靠性和稳定性。采用模块化设计, 考虑到各种类型保护装置的配置要求, 硬件通用性好, 互换性强, 便于维护和检修。
摘要：本文设计并实现了一种微机保护测控一体化装置, 以STM32F103ZE作为主控芯片, 与16位高精度AD转换芯片AD7606配合, 设计了微机保护测控装置的硬件构成和软件程序, 实现了微机继电保护测控一体化装置的功能。该设计具有功能完善、运行可靠、测量精度高、硬件通用性强、可扩展性高的优点, 并具有串口和网口多种类型通讯接口接入系统主站或子站, 有着广阔的应用前景和较强的市场竞争力。
关键词：STM32,AD7606,微机继电保护,测控一体化
参考文献
[1]罗钰玲.电力系统微机继电保护[M].北京:人民邮电出版社, 2005.
[2]张举.微型机继电保护原理[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.
数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向。在过程层、间隔层及站控层上,按照IEC 61850标准,实现变电站内部以及变电站与集控站间的信息共享和互操作[1,2]。与传统变电站相比,数字化变电站更加复杂,对处于间隔层的保护装置提出了更高的要求。为保证保护数据交换的实时性和保护功能的可靠性,采用DSP+MPC的双CPU结构,DSP采用TI公司的TMS320F2812,主要负责保护计算、保护逻辑判断、故障信息处理等[3];MPC8247处理器主要负责网络数据交换、保护数据滤波等。两CPU间通过双口RAM实现数据共享,这样可以使2个处理器工作相互独立,互不影响,从而提高保护硬件的可靠性。而VxWorks嵌入式实时操作系统的应用简化了软件设计,增加了软件的可读性、可维护性、可扩展性和可靠性。
1 总体结构
数字化保护测控装置采用嵌入式系统设计,包括MPC子系统和DSP子系统两大部分。MPC子系统采用MPC8247处理器结构,分为IEC 61850模块、数据同步模块和数据通信部分。IEC 61850模块负责接收和解析合并单元发送的IEC 61850-9-1[4]报文,提取采样值数据,并接收、发送和解析智能操作单元的通用面向对象变电站事件(GOOSE)报文[5,6,7],提取开关量数据。数据同步模块根据同步采样合并策略,实现在全球定位系统(GPS)同步和失步状态下开关量数据和采样值数据的同步。数据通信模块负责与DSP子系统进行信息交互,如采样数据与开关量数据共享、开出量数据传送、状态信息传送等。DSP子系统采用TMS320F2812处理器结构,分为保护功能模块、测控功能模块、故障信息处理模块、数据通信模块及人机接口(MMI)模块。保护功能模块负责接收MPC子系统的采样值数据和开关量数据,实时计算采样值数据,并完成保护逻辑判断。测控功能模块负责进行实时遥测值计算、遥脉处理、遥信处理及遥控控制处理等。故障信息处理模块负责保护动作时的保护报告信息处理、出口信息处理等,并判别故障录波的启动条件,生成录波文件。数据通信模块与站控层后台进行信息交互,如定值参数信息的上传和下传、保护信息上送、遥控命令接收、故障录波文件上传等;同时也支持保护信息子站进行信息交互,召唤故障录波文件。人机界面模块主要提供人机界面接口,包括指示灯、键盘、液晶显示、调试接口等。数字化保护测控装置的总体结构如图1所示。
数字化保护测控装置实现的整体方案如图2所示。从图中可以看出,过程层包括合并单元和智能操作单元2个部分,保护测控智能电子设备(IED)通过过程层间隔交换机与合并单元、智能操作单元进行通信,合并单元提供保护需要的各个模拟量数据,智能操作单元提供保护需要的开入量信息,同时,保护IED将判断结果下传到过程层,通过过程层智能操作单元执行跳闸和闭锁命令。
2 硬件设计
2.1 总体结构
装置分为MPC,DSP这2个子系统,如图3所示,各个子系统分别独立完成各自的任务,把数据处理和通信分开来处理,以达到实时性、可靠性的要求。
2.2 DSP子系统结构设计
DSP子系统结构采用模块化设计,如图4所示。DSP采用TI公司32位高性能处理器TMS320F2812[8,9]。DSP子系统是实现保护测控功能的核心,执行采样数据滤波、数字信号处理、电气量计算、保护逻辑判断、保护出口及事件和故障记录等功能,有效地保证了微机保护的选择性、速动性、可靠性,并在发生故障时进行录波,记录故障数据以供分析。DSP总启动元件与DSP保护测量数据采样系统的电子电路完全独立,只有总启动元件动作才能开放出口继电器正电源,从而真正保证了任一器件损坏不至于引起保护误动。同时,DSP还外扩了3个以太网口,分别完成通过IEC 61850协议与变电站层集控系统和保护子站系统通信,另外还实现显示、调试等MMI功能。
2.3 MPC子系统结构设计
MPC子系统是实现与过程层设备进行信息交换的主要枢纽,配置有4个(10/100)Mbit/s光纤以太网口,其中2个以太网口负责实时接收和解析来自合并单元的采样频率为10 kHz的包括电压、电流等模拟量信息的IEC 61850-9-1报文,并根据GPS时钟信息实现采样值数据的同步;另外2个以太网口组成双GOOSE网,负责接收和解析来自智能操作单元的包含开关量数据的GOOSE报文,并接收DSP子系统的遥控命令,按IEC 61850-8-1标准,向智能操作单元即时传送包含开出信息的GOOSE报文。同时,负责通过双口RAM与DSP子系统的信息交换及与过程层设备实现信息共享,还带有调试用的串口及网口,系统的调试与维护都由MPC子系统进行。硬件结构原理如图5所示。
MPC子系统采用的MPC8247处理器[10]双核设计比传统的设计更大地降低功耗并提供更加平衡的处理能力。通信处理器模块(CPM)承担了底层外围通信的任务,而CPU则专注于管理高端的任务。PowerPC核心、系统接口部件(SIU)与CPM通过内部32位总线紧密结合在一起,构成了功能强大的MPC8247处理器。在数据通信和网络处理能力方面性能相当优越,能够非常好地满足数字化变电站对网络数据处理性能的要求。
3 软件设计
3.1 DSP子系统软件设计
DSP软件系统是保护装置的核心部分,直接决定装置保护功能的实现。系统采用模块化的编程技术,把保护按功能区分为不同的模块。各个模块分别用结构体封装起来编程实现,模块对外接口简单、易操作。这种模块化的技术使保护程序具有极强的可读性、移植性,各模块间的协作脉络清晰透明,有利于提高保护的可靠性。
保护单元软件由主程序和定时中断处理程序2部分构成。主程序主要包括上电过程硬件及软件的初始化和正常运行2部分。其中,保护判据计算模块和保护逻辑运算模块是定时中断服务程序的核心。DSP部分软件结构如图6所示。
3.2 MPC子系统软件设计
MPC子系统软件结构如图7所示。
MPC子系统软件平台基于嵌入式VxWorks操作系统[11]。实时多任务操作系统能在确定的时间内执行其功能,并对外部的异步事件作出响应。多任务环境允许一个实时应用作为一系列独立任务来运行,各任务有各自的线程和系统资源。VxWorks系统提供多处理器间和任务间高效的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。实时系统的另一个关键特性是硬件中断处理,为了获得最快速可靠的中断响应,VxWorks系统的中断服务例程(ISR)有自己的上下文。VxWorks实时操作系统由400多个相对独立、短小精炼的目标模块组成,用户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统,从而有效地保证了系统的安全性和可靠性。更重要的是,VxWorks带有一个完整的TCP/IP协议,还支持许多其他网络协议。
应用程序直接在操作系统上编写,采用多线程技术实现,分为3个模块:①模拟量报文处理模块;②GOOSE报文处理模块;③对保护DSP的通信模块。由于其中模拟量报文和GOOSE报文均采用基于以太网链路层的数据传输,因此使用了以太网链路层硬件中断的方式接收和解析IEC 61850-9-1与GOOSE报文。
4 结语
数字化保护测控装置要求具有高可靠性、高稳定性、强实时性,良好的软硬件设计是装置性能的保证。本系统采用由MPC8247+DSP组成的先进的硬件平台,具有运行速度快、可靠性高、通信接口多等特点。同时,嵌入式VxWorks操作系统的应用,不仅能极大地优化程序结构,具有强大的网络功能,而且由于其开源性,能够极大地节省开发和维护成本。目前,此数字化保护已在江西赣州兴国变、山东潍坊穆村变、浙江绍兴外陈变等数字化变电站成功运行。
参考文献
[1]孙一民,李延新,黎强.分阶段实现数字化变电站系统的工程方案.电力系统自动化,2007,31(5):90-93.SUN Yi min,LI Yanxin,LI Qiang.A grading solution for building digital station.Automation of Electric Power Systems,2007,31(5):90-93.
[2]IEC61850Communication networks and system in substations.2005.
[3]朱声石.高压电网继电保护原理与技术.2版.北京:中国电力出版社,1995.
[4]DL/T860.91—2006/IEC61850-9-1变电站通信网络和系统:第9-1部分特定通信服务映射(SCSM)通过单向多路点对点串行通信链路的采样值.2006.
[5]DL/T860.81—2006/IEC61850-8-1变电站通信网络和系统:第8-1部分特定通信服务映射(SCSM)到制造报文规范MMS(ISO9506-1和ISO9596-2)和ISO8802-3的映射.2006.
[6]徐成斌,孙一民.数字化变电站过程层GOOSE通信方案.电力系统自动化,2007,31(19):91-94.XU Chengbin,SUN Yi min.A communication solution of process layer GOOSE in digitized substation.Automation of Electric Power Systems,2007,31(19):91-94.
[7]范建忠,马千里.GOOSE通信与运用.电力系统自动化,2007,31(19):85-90.FAN Jianzhong,MA Qianli.GOOSE and its application.Automation of Electric Power Systems,2007,31(19):85-90.
[8]苏奎峰.TMS320F2812原理与开发.北京:电子工业出版社,2005.
[9]张卫宁.TMS320F28x系列DSP的CPU与外设(上、下).[美]Texas Instrument Incorporated著.北京:清华大学出版社,2004.
[10]Freescale Inc.MPC8272PowerQUICCⅡfamily reference manual.2003.
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