电力系统自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有,为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。我为大家整理的电力系统自动化技术论文,希望你们喜欢。 电力系统自动化技术论文篇一 浅析电力系统自动化技术 【摘 要】随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 【关键词】电力自动化;现场总线;无线通讯技术;变频器 0 引言 现今,创新的自动化系统控制着复杂的工艺流程,并确保过程运行的可靠及安全,为先进的维护策略打造了相应的基础。 电力过程自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有,为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。随着社会及电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增。传统的信息、通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。最新的技术,包括无线网络、现场总线、变频器及人机界面、控制软件等,大大提升了过程系统的效率和安全性能。 电力系统自动化系统一般是指电工二次系统,即电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以保证电力系统安全稳定健康地运行和具有合格的电能质量[1]。 1 电力自动化的发展 我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。变电站自动化技术经过数十年的发展已经达到一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实。然而,技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电站自动化系统即将出现。 2 电力自动化的实现技术 现场总线(Fieldbus)被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,随着工业电网的日益复杂工业自动化网版权所有,人们对电网的安全要求也越来越高,现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 3 无线技术 无线通讯技术因其不必在厂区范围内进行繁杂、昂贵的布线,因而有着诱人的特质。位于现场的巡视和检修维护人员借此可保持和集中控制室等控制管理中心的联系,并实现信息共享。此外,无线技术还具有高度灵活性、易于使用、通过远程链接可实现远方设备或系统的可视化、参数调整和诊断等独特功能。无线技术的出现及快速进步,正在赋予电力工业领域以一种崭新的视角来观察问题,并由此在电力流程工业领域及资产管理领域,开创一个激动人心的新纪元。 尽管目前存在多种无线技术汉阳科技,但仅有几种特别适用于电力流程工业。这是因为无线信号通过空间传播的过程、搭载的数据容量(带宽)、抗RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)干扰性、对物理屏障的易感性、可伸缩性、可靠性,还有成本,都因无线技术网络的不同而不同。因此,很多用户都倾向于“依据具体的应用场合,来选定合适的无线技术”。控制用的无线技术主要有GSM/GPRS(蜂窝)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自组织网络等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX应用增长速度最快,这是因为其在带宽和安全性能方面较优、在数据集中和网络化方面具备卓越的安全框架、具有主机数据集成的高度灵活性、高的鲁棒性及低的成本。 4 信息化技术 电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分。厂站自动化历来是电力信息化的重点,大部分水电厂、火力发电厂以及变电站配备了计算机监控系统;相当一部分水电厂在进行改造后还实现了无人值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。电力调度的自动化水平更是国际领先,目前电力调度自动化的各种系统,如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省电力调度机构全部建立了SCADA系统,电网的三级调度100%实现了自动化。华北电力调度局自动化处处长郭子明说,早在20世纪70年代华北电力调度局就用晶体管计算机调度电力,从国产121机到176机,再到176双机,华北电力调度局全用过,到1978年已经基本实现了电网调度自动化。 5 安全技术 电力是社会的命脉之一,当今人类社会对电力系统的依赖已到了难以想象的程度。电力系统发生大灾变对于社会的影响是不可估量的,因此电力系统最重要的是运行的安全性,但这个问题在全世界均未得到很好解决,电力系统发生大灾变的概率小但后果极其严重,我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。由于我国经济快速发展的需求,电力工业将会继续以空前的速度和规模发展。随着三峡电站、西电东送、南北互供和全国联网等重大工程的实施,我国必将出现世界上最大规模的电力系统。 6 传动技术 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成。变频器作为节能降耗减排的利器之一,在电力设备中的应用已经极为广泛而成熟。对于变频器厂商而言,在未来30年,变频器,尤其是高压变频器在电力节能降耗中的作用极为明显,变频器也成为越来越多电力行业改造技术的首选。 在业内,以ABB为首的电力自动化技术领导厂商,ABB建立了全球最大的变压器生产基地及绝缘体制造中心。自1998年成立以来,公司多次参与国家重点电力建设项目,凭借安全可靠、高效节能的产品性能而获得国内外用户的好评。其公司多种产品,包括:PLC、变流器、仪器仪表、机器人等产品都在电力行业中得到很好的应用。 7 人机界面 发电站、变电站、直流电源屏是十分重要的设备,随着科学技术的不断发展,搜企网,单片机技术的日趋完善,电力行业中对发电站、变电站设备提出了更高精密、更高质量的要求,直流电源屏是发电站、变电站二次设备中非常重要的设备,直流电源屏承担着向发电站、变电站提供直流控制保护电源的作用,同时提供给高压开关及断路器的操作电源,因此直流电源屏的可靠性将直接关系到发电站的安全运行,直流电源屏的发展已经经历了很长的时间,从早期的直流发电机、磁饱和直流充电机到集成电路可控硅控制直流充电机、单片机控制可控硅充电机、高频开关电源充电机等,至目前直流电源屏已很成熟。 直流电源屏整流充电部分仍然采用目前国际最流行的软开关技术,将工频交流经过多级变换,最后形成稳定的直流输出,直流电源屏系统控制的核心部件是V80系列可编程控制器PLC,它将系统采集的输入输出模拟量以及开关量经过运算处理,最终控制高频开关电源模块使其按电池曲线及有人为设置的工作要求更可靠地工作。 8 结束语 电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,随着我国科技技术的发展,电气自动化技术也随之提高。 【参考文献】 [1]汪秀丽.中国电力系统自动化综述[J].水利电力科技,2005(02). [2]唐亮.论电力系统自动化中智能技术的应用[J].硅谷,2008(02). [3]夏永平,唐建春.浅议电力系统自动化[J].硅谷,2010(06). 电力系统自动化技术论文篇二 电力系统自动化技术分析 摘 要:现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高,相应地,电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展,文章对此进行了详细的阐述。 关键词:电力系统;自动化;自动化技术 引言 近几年来,随着计算机和通信技术的不断发展,电力系统已经发展成为融计算机、通信、控制和电力电子装备为一体的系统。电力系统自动化处理的信息量越来越大,观测范围也越来越广,闭环控制的的对象也越来越丰富。为确保电力系统安全、平稳、健康的运行,对电力系统的各个元件、局部、全系统,采用具有自动检测、决策和控制功能的装置,通过信号和数据传输的系统,就地或远距离进行自动监视、调节和控制等,从而达到合格的电能质量。 1 电力系统自动化与智能控制系统 1.1 电力系统自动化 电力系统自动化主要是指通过具有自动控制功能和自动检测功能的设备对电能传输和生产的全过程进行自动化管理和自动化调度。使用自动化技术能够实现对电力系统远程和就地的自动控制、调节和监视,为电力系统稳定、安全、正常的运行提供保障,最大限度的满足电能质量的实际需求。实现电力系统化自动化对提高电力系统运转水平有着极为重要的现实意义,其自动化主要包括变电站自动化、配电网自动化和以及调度电网自动化等方面。实现电力系统自动化能够为电力系统稳定、安全的运行提供保障,提高电力系统供电质量,实现电力企业的经济效益和管理效率。 1.2 智能技术与电力系统自动化的结合 智能技术的发展为电力系统自动化的发展提供了更高的平台。在电力系统自动化中应用智能技术不仅能够发展和完善电力自动化技术,而且通过智能系统的有效应用,可以有效协调电力系统的不稳定性。考虑到当前电力系统的发展还不是很成熟,因此为了尽可能的满足公众对廉价和便利的电力网络需求,将智能技术应用到电力系统当中十分必要。但当前我国电力系统自动化水平还不是很高,各方面发展不太成熟,都不同程度的存在一些问题和不完善的地方。 2 电力系统中的自动化技术 2.1 变电站自动化 目前,我国变电站自动化的发展已经取得一定成效,使得变电站运行成本得到了很大程度的降低,增强了电网调度和输配电的可能性。在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。由于变电自动化具有运行状态稳定、自动化程度高等方面的特点,在各级变电站中得到了广泛运用。利用自动化技术,能够将电话人工操作和人工监视取代,从而使得安全运行水平和工作效率大大提高。 2.2 电网调度自动化 电网调度自动化主要包括核心计算机控制系统以及用于实时分析、计算的软件系统。电网调度自动化技术能够在进行电力生产时,利用对电网系统安全性和运行状态的分析和监控,对电力市场进行自动调度,满足电力市场实际运营需求。在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。在发电厂和变电站进行信息收集的部分为远动端,调度端则主要用于对远动端收集来的信息进行调度。 2.3 变电综合自动化 变电综合自动化通过对现代电子技术、信息处理技术以及计算机技术的运用,对变电站设备、仪器进行优化设计和功能组合,实现对变电站主要线路和相关设备的测量、自动控制以及监视等全面管理。追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如,励磁控制、潮流控制。该技术具有维护调试和操作简便等方面的特点,使得变电站保护性能大幅增强,从根本上实现了变电站远程监控管理手段。 2.4 配电网自动化 配电网自动化技术通过将配电线路和配电变电站结合,共同合成配电网,具有分散、点多、面广等方面的特点。该技术能够对配电网运行状态进行实时监控,从而对配电网运行模式进行改进和优化,当配电网发生故障,出现运行异常现象时,配电网自动化技术能够将故障及时找出,并予以有效的处理措施。 3 电力系统中的智能技术 3.1 模糊控制 模糊控制主要采用的是一种模糊的宏观控制系统,它具有易操作性、非线性、随机性、简单化和不确定性等特点,这些特点使得监理模糊关系模型变得十分简单容易,并且具有非常大的优越性。模糊控制方法的优越性在任何地方都体现出来,包括家用电器中,他使得控制操作变得非常容易掌握并且十分的简单。这种模糊理论的智能技术在电力系统自动化的控制中具有非常实用的价值,因为他能够模拟人的决策过程和模糊推理过程。 3.2 线性最优控制 最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分,也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多,最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题,取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。电力系统线性最优控制器目前已在电力生产中获得了广泛的应用,发挥着重要的作用。 3.3 专家系统控制 专家系统在电力系统中的应用范围很广,包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识,提供紧急处理,系统恢复控制,非常慢的状态转换分析,切负荷,系统规划,电压无功控制,故障点的隔离,配电系统自动化,调度员培训,电力系统的短期负荷预报,静态与动态安全分析,以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用。但仍存在一定的局限性。 3.4 神经网络控制 神经网络控制是通过人工神经网络发展而成的,它主要应用在学习方面以及模型结构方面,并且已经得到了广泛的传播和成果。神经网络控制的非线性是目前最受人们关注的,此外它的鲁棒能力、处理能力以及自主学习能力也同样受到人们的关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的神经网络。根据具体问题的不同,已经有多种神经网络结构及其训练算法在电力系统中得到了应用,主要的神经网络理论研究有神经网络的硬件实现问题研究和神经网络学习算法研究等。 4 智能技术与自动化的发展趋势 目前, 自动化正由单个单元逐步发展为部分区域乃至整个系统,有单一功能逐步发展为一体化、多功能。在控制策略问题上日益向着适应化、最优化、区域化和智能化方向发展。随着我国科技水平不断进步,智能化技术已广泛运用于各个领域,对电力系统而言,其意义尤为重要。虽然在电力电力系统中,智能技术已得到了广泛运用,当就目前的发展趋势来看,以计算机软硬件为基础的智能技术在电力系统中还将得到更为全面的应用。此外,智能技术与自动化技术将会得到更加紧密的结合,在电网系统中得到为好的运用。 5 结束语 随着计算机技术,控制技术及信息技术的发展,电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域,而信息技术的发展,不仅会推动电力系统监测的发展,也会推动电力系统控制向更高水平发展。 参考文献 [1]夏书军,程志武,周晓东.自动化技术在电力系统配电网中的应用[J].中国新技术新产品,2010(2):78-79. [2]朱淋,徐秀英,肖中图.浅论电力系统及其自动化技术的应用能力[J]科技风,2010(4):36-37. [3]曾琳,金涛.探讨电力系统自动化智能技术在电力系统中的运用研究[J].北京电力高等专科学校学报(自然科学版),2011(10):94-97.看了“电力系统自动化技术论文”的人还看: 1. 电力系统自动化论文范文 2. 电力系统自动化建设论文 3. 电力工程自动化专业论文范文 4. 电力系统及其自动化职称论文 5. 电气自动化论文精选范文
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电气设备状态维修策略研究 论文关键词:电气设备状态维修策略 论文摘 要:目前电力系统中电气设备大多采用的定期维修体制存在着严重缺陷,如维修不足、维修过剩或盲目维修等。本文研究了怎样合理安排电气设备的维修,节省维修费用,同时保证系统有较高的可靠性。 1.传统的定期维修制度 设备定期维修是多年来广大电力企业采用的基本设备管理方法,其最大特点是以单纯的时间周期为基础,依据规程、规范和制度等要求编制计划,安排设备的维修。这种维修方式不管设备的实际状况如何,只要“到期”就“必修”。这种做法不考虑设备客观上存在着状态差异,由此产生了维修过剩,浪费资源和影响设备运行可靠性等一系列问题。 1.1电气设备的“健康”状况存在差异 电气设备的“健康”状况存在差异首先是设备的先天条件不一样,进口设备和国产设备的技术状况不一样;同样是国产设备,不同厂商因技术与管理水平不一样,使其产品质量也不一样;即使是同一厂商,因技术、管理上的进步,不同时期、不同批次的产品,其质量也会不一样。因此应当承认设备投运的初始状态是千差万别的。其次,设备的使用环境不一样,不同的环境将对设备运行状况产生不同的影响,这种环境主要有两种:一是设备所处的外部自然环境不一样,尤其是供电设备,大部分暴露在室外自然环境中,因温度、湿度、污染、紫外线、日照等有较大差异,对设备的影响有较大不同;二是设备在电力系统的位置不同,所承受系统运行电压、短路电流和热稳定时间等不尽相同,尤其是故障时系统短路容量差异较大。此外,新技术、新材料的使用,使得设备的技术水平、技术状况有了较大的改善,尤其是20世纪90年代以后,我国电力设备制造引进不少国外先进的技术、装备和管理,设备的改型换代较快,整体技术水平有了较大的提高,因此电力系统的装备水平得到较大的改善。 1.2定期维修制度所存在的问题 由于电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异,即现场设备的“健康”状况好坏相差甚大,而定期维修制度几乎无视这些状况的差异,而采用统一的、一刀切的定期维修方式,其最主要的表现在维修结果上,要么维修过剩,要么维修不足。工程的实际情况大多是出现维修过剩,经常出现“小病大治”、“无病亦治”的盲目维修的现象,这种维修过剩的结果,必将出现如下维修的弊端: (1)一些状态良好的设备,因盲目维修而出现故障或潜在故障,维修达不到恢复设备原有的可靠性的作用,而是增加了设备的故障隐患和故障率。 (2)降低了设备的可用性,许多维修迫使设备停机。中断对用户的不间断供电,这是增加停机维修的次数的必然结果。而提高供电可靠性是供电企业非常重要的基本考核指标。目前,定期维修是电气设备停运的主要原因,往往占全部停运时间的60%以上。 (3)增大设备运行管理成本,使企业在市场和发展竞争中不堪重负。电气设备的大修费用是企业管理中主要的支出费用,该费用在电力企业经济活动中所占比例不小,这就直接影响了企业的经济效益。因此要提高企业的经济效益也必须对企业设备现行所执行的定期维修制度进行改革,以经济效益的观点和要求来指导维修策略的分析选择。 其次,各个设备在电力系统中的地位和影响不同,每个设备中部件对设备功能的影响也不相同。能否或有没有必要对所有设备进行状态监测、故障诊断、状态维修呢?即能否用状态维修完全替代定期维修呢?事实上,对所有设备及其部件进行状态监测和状态诊断在技术上有困难,而且对所有设备及其部件进行状态监测在费用上难以承受。所以,未来的状态维修不可能完全代替定期维修,而是状态维修和定期维修共同存在的'局面。 2.状态维修中状态监测特征量的选取 随着传感器技术的发展,电气设备可被监测的状态量越来越多,几种重要电气设备的主要状态监测特征量如下: (1)变压器:主要有充油电力变压器,其次是SF6气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘的变压器。主要的监测特征量有:油中溶解气体(单一或多种)含量、局部放电、绕组变形、铁芯接地电流、高压套管的介损、油中微水质量分数等。 (2)电容型设备:包括电流互感器、电容式电压互感器、电容器、电缆等。主要的监测特征量有:介损、泄漏电流、等值电容(也可监测局部放电)等。 (3)氧化锌避雷器:主要监测阻性电流,也有的监测总泄漏电流。 (4)高压断路器:包括油断路器、SF6断路器(含GIS内的断路器)、真空断路器。 目前可监测的特征量有:合、分闸线卷电流,操作机构的行程、速度和机械振动,动态回路电阻等。电气设备所处的某个状态常由若干个状态特征量反映,而一个状态特征量又可能源于设备的多种状态,故状态特征量的选取及提取是状态评估中难点问题之一。在识别运行中电气设备的故障状态和正常状态时,常因状态特征量选取不恰当而出现误诊或漏诊,误诊的主要原因就是正常状态和故障状态的特征参量存在交叠区域,即状态特征量存在着模糊性。所以需要选取有代表性、有效的状态特征参量。 所以,传感器采集到的状态监测信号需要进行进一步的处理,其目的在于抑制干扰和提取信号特征,在错综复杂的信号中提出有用的信息量,精炼设备运行时的特征信息,以提高设备诊断的灵敏度。 3.基于变权综合的电气设备状态评估及维修决策 电气设备状态评估的方法有多种,其中主要分为传统的加权评分法和新兴的人工智能评估法。 加权评分法对事先选定的影响设备状态的因素集中的各个因素进行分项评分,再对各评分值进行加权综合,得出对设备状态的评估结果。这些因素既可以广泛地包含预试、在线监测、家族质量缺陷和设备自身质量等等;也可以狭义地侧重于对设备的状态监测,提取反映设备状态的各特征参数构成因素集。评分手段可以是专家打分,也可以通过经验公式、数学函数拟合计算得到。评分结果根据实际需求可进一步做模糊化处理,用于模糊综合评判。 人工智能评估法以神经网络为典型代表,通常以状态监测得到的反映设备状态的特征参数为评估要素。神经网络将电气设备的状态和状态特征参数之间的关系视为非线性映射关系,并通过对以设备状态特征参数为网络输入,以设备状态为网络输出的样本的学习过程建立这种复杂的映射关系。神经网络评估法需要大量的训练数据进行训练,且通常用作定性评估。设备状态评估的关键在于:(1)评估因素的确定,即确定能正确反映设备所处状态的因素集,如预试、状态监测、家族质量缺陷等;(2)评估手段的选取,常用的评估手段有专家评分、数学经验公式、人工神经网络等;(3)综合评判的方法及评估结果的确定,通常采用分层加权综合评判。 参考文献: [1]田玲,刑建国.电气设备实施状态维修决策方法的探讨[J].电网技术,2004, 28(16).请继续阅读相关推荐: 毕业论文 应届生求职 毕业论文范文查看下载 查看的论文开题报告 查阅参考论文提纲 查阅更多的毕业论文致谢 相关毕业论文格式 查阅更多论文答辩 ;
建议去看一下这方面的应用案例。之前好像有看到三晶变频器有风机方面的应用例子,或者你可以到他们的网站看看。
目前,泵和风机的流量控制大部分是通过阀门或风门来实现的。引风机变频技术改造方案锅炉引风机额定功率355KW,采用6000V供电。采用高压变频器,额定输出电流48A,用于驱动额定功率不大于400KW的6000V异步电动机。引风机高压变频改造分析主电气接线图原工频控制回路保持不变,增加变频控制装置(变频器)和工频旁路装置(K1、K2、K3组成旁路刀闸柜,K2、K3具备互锁功能)。当K1、K2闭合,K3断开时,引风机变频运行;当K1、K2断开,K3闭合时,电机工频运行。变频调速后的节能效果及分析从风机转速与风量公式可知,因额定风量Q=100%时,n=100%,P=100%,若n1=90%n时Q1=90%Q,P1=72.9%P,即可节电27.1%。若n1=80%n时Q1=80%Q,P1=51.2%P,即可节电48.8%。也即转速越低时节电越多。风机改为变频控制后,系统运行稳定性和经济性上都有很大的改善和提高,主要体现在以下方面:3.1变频器实现的一次节能效益经改造后的引风机转速调节与改造前的风门挡板开度调节相比,其节能效果计算如下:(1)参数情况电动机输出功率:355KW年运转时间:6500H运转类型:工作在60%流量。(2)挡板调节状况下运行风量(Q)在60%时:需要功率84%×355KW=298.2KW全年消耗电量:298.2KW×6500h=1938300kWh(3)变频调速状况下运行风量(Q)在60%时:需要功率=55%×355KW=195.25KW全年消耗电量:195.25KW×6500h=1269125kWh(4)全年节能效果1938300-1269125=669175KWh节电率:669175/1938300=34.52%3.2变频器实现的二次节能变频调速自动根据负载情况调整输出电压,通过对电机的最佳励磁,有效地降低了无功损耗,提高系统功率因数,降低电机工作噪音,延长电机使用寿命。3结束语从上述分析可以得到如下结论:1)变频器在引风机上应用,节能效果十分明显,按前面的测算节能高达34.52%,大约1年可以收回改造投资费用。2)在引风机上采用变频调速系统后,特别采用自动闭环系统后,很好的保持炉膛负压稳定,减少了烟气热量损失,对系统经济优化运行提供了可靠保证。3)由于变频器卓越的软启动/停止功能(可以零转速启动),大大减小了启动冲击电流对电动机和电网的冲击,引风机电机现场可明显感到电机噪音大幅下降,运转十分平稳,振动极小,由此有效减小了电机故障,从而大大延长了电机的检修周期和使用寿命,同时还有效避免了冲击负荷对电网的不利影响;4)由于风门全开,杜绝了喘振、紊流及风门故障的可能;此外由于变频器特有的平滑调节,从而大大减少了风机的机械磨损,同时降低了轴承、轴瓦的温度,有效减少了检修费用,延长了风机的使用寿命。5)高压变频器所具有的优越性能和技术特点,保证了送引风系统的工艺要求能够完美的实现,并达到最佳的运行状况。
电力系统自动化是一项综合性质的技术,包含内容广泛,并且随着时代的发展,经济水平的提高,生活质量的提升,对于电力的需求和利用也就越来越大。下文是我为大家搜集整理的关于电力系统自动化毕业论文范文的内容,欢迎大家阅读参考! 电力系统自动化毕业论文范文篇1 试析电力系统调度自动化 【摘 要】阐述了我国电网的现状、电力系统调度运营所包含的内容、所要实现的目标以及电力系统自动化的组成和目前所存在问题的解决方案,并对电力系统调度自动化的未来进行了展望。 【关键词】电力系统;调度自动化;信息 一、传统配电网实现电力系统自动化研究现状分析 电力系统的自动化发展主要是在配电网的上加强其自动化,因此为了提高其供点质量以及供电的可靠性,在进行电力系统自动化分析的时候,主要从配电网上实现其自动化,使得整个电力系统的发展符合当前的科技要求。目前配电网在实现自动化下,通常在10kv辐射线或者是树状的线路进行重合器以及分段器的方式来构成配电网,由于这种方式在现实自动化的过程中,不需要在配置通道上与主站的系统组成上,需要依靠重合器以及分段器本身的功能来实现电力的隔离和恢复功能,从而到电力系统的自动化,此种方法不仅具备相应容易实施的特点,而且还有节省投资的优点。同时还有其他实现电力系统自动化的接线方式,对于这些配电网的接线方式以及整个系统的构成,都具有一定的缺陷性,因此随着科学技术的提高,目前计算机网络技术正在快速的发展,使得在实现电力系统自动化发展的阶段可以对其进行改进,期改进的状态也在不断的发生着变化。 二、电力系统调度与运营包含的内容和要实现的目标 (一)电力系统调度的任务。 电力系统的调度就是对电力系统中所有的设备及其运行状态进行监控和调节,是一个指挥者。目前电力调度涵盖的范围较大,有自动化系统、继电保护等等。电力系统调度的任务主要是:尽设备最大能力满足负荷需要,使整个电网安全可靠连续供电,保证电能质量,经济合理利用能源,保证发电、供电、用电各方合法利益。 (二)调度自动化的必要。 电力系统是一个庞大而且复杂的系统,有几十个到几百个发电厂、变电所和成千上万个电力用户,通过多种电压等级的电力线路,互相连接成网进行生产运行。电能的生产输送过程是瞬间完成的,而且要满足发电量和用户用电量的平衡。现在电力系统的发展趋势是电网日益庞大,运行操作日益复杂,所以当电网发生故障后其影响也越来越大。另一方面,用户对供电可靠性和供电质量的要求日趋严格,这就对电力系统运行调度人员和电力系统调度的自动化水平提出了更高的要求。电网调度自动化具有较大的经济效益,可以提高电网的安全运行水平。当发生事故时调度员能及时掌握情况,迅速进行处置,防止事故扩大,减少停电损失。地调采用自动化调度系统能减少停电率。当装备有直接监护用户的自动装置以后,可压低尖峰负荷。若采用分时和交换电价自动计量等经济办法管理电网,经济效益更大。因此,电网调度自动化是一项促进电力生产技术进步和有显著经济效益的重要工作,是电力系统不可缺少的组成部分。 (三)电网调度自动化的组成部分及其功能。 电网调度自动化系统,其基本结构包括控制中心主站系统、厂站端(RTU)和信息通道三大部分。根据功能的不同,可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息,此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调度或控制命令。信息传输子系统为信息采集和执行子系统与调度控制中心提供了信息交换的桥梁,其核心是数据通道,它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。信息处理子系统是整个调度自动化系统的核心,以计算机为主要组成部分。该子系统包含大量直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件,完成从采集到信息的各种处理及分析计算,乃至实现对电力设备的自动控制与操作。人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理,通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备,为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入,传送给执行机构。 我国调度自动化水平与世界上先进的国家相比,还有一些差距。尽管在近几年新投入运行的变电所采取了比较新的技术,但是总体而言,电网调度系统还存在一些需要解决问题。例如:系统计算机CPU负载率问题,即便是目前计算机容量和运算速度成倍或成几十倍提高的情况下,其负载率仍很高;CDT和Polling远动规约的选用问题,CDT和Polling两类规约在我国得到了广泛应用,并且这两类规约远动装置并存使用的现状将持续下去,选用哪一类规约的远动装置,原则上应视通道的质量与数量及本电网的调度自动化系统现状来决定,不宜盲目追求采用Polling远动;系统的开放性问题,系统应该是开放的,能够支持不同的硬件平台,支持平台采用国际标准开发,所有功能模块之间的接口标准应统一,支持能过户应用软件程序开发,保证能和其他系统互联和集成一体或者方便实现与其他系统间的接口,系统应能提供开放式环境。此外,现在的电力系统由于还依赖高压机械开关(油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等)实现线路、设备、负荷的投切,尚不能做到完全可控。这是因为机械的慢过程不可能控制电的快过程引起的。“电网控制”目前只能做到部分控制,本质上仍然是一个调度员的决策支持系统。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代,则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实 三、电力系统调度自动化存在问题的解决方法 (一)管理方面 统一思想,加强调度管理,提高认识。必须杜绝人为的一切误调度、误操作事故以及不服从调度指令擅自投停运设备。抓好防治误操作的思想教育工作,增强广大调度人员的安全意识、责任心和技术素质,最大限度避免误操作事故的发生。加大奖惩力度,严格考核,加强安全监督检查。认真落实各级安全生产责任制;严格执行“两票三制”制度,严把安全关。加强调度专业培训,提高调度员业务水平。 (二)技术方面 积极开发更高级实用的装置和软件,努力提高自动化水平和保证通信的清晰畅通,避免工作中出现因电话不清楚、自动化画面显示不正确而造成的错误。 随着计算机技术、通信技术的发展以及电力系统控制技术的不断进步,在不远的将来,电力系统调度自动化将会取得飞速的发展。以这些科学技术的进步为依托,能更好地维持供需平衡,保证良好的电能质量。 电力系统自动化毕业论文范文篇2 浅析电力系统自动化技术 【摘 要】随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展,原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且,电力拖动控制已经走出工厂,在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统,下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 【关键词】电力自动化;现场总线;无线通讯技术;变频器 0 引言 现今,创新的自动化系统控制着复杂的工艺流程,并确保过程运行的可靠及安全,为先进的维护策略打造了相应的基础。 电力过程自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有,为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。随着社会及电力工业的发展,电力自动化的重要性与日剧增。传统的信息、通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。最新的技术,包括无线网络、现场总线、变频器及人机界面、控制软件等,大大提升了过程系统的效率和安全性能。 电力系统自动化系统一般是指电工二次系统,即电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以保证电力系统安全稳定健康地运行和具有合格的电能质量[1]。 1 电力自动化的发展 我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。变电站自动化技术经过数十年的发展已经达到一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实。然而,技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电站自动化系统即将出现。 2 电力自动化的实现技术 现场总线(Fieldbus)被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,随着工业电网的日益复杂工业自动化网版权所有,人们对电网的安全要求也越来越高,现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 3 无线技术 无线通讯技术因其不必在厂区范围内进行繁杂、昂贵的布线,因而有着诱人的特质。位于现场的巡视和检修维护人员借此可保持和集中控制室等控制管理中心的联系,并实现信息共享。此外,无线技术还具有高度灵活性、易于使用、通过远程链接可实现远方设备或系统的可视化、参数调整和诊断等独特功能。无线技术的出现及快速进步,正在赋予电力工业领域以一种崭新的视角来观察问题,并由此在电力流程工业领域及资产管理领域,开创一个激动人心的新纪元。 尽管目前存在多种无线技术汉阳科技,但仅有几种特别适用于电力流程工业。这是因为无线信号通过空间传播的过程、搭载的数据容量(带宽)、抗RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)干扰性、对物理屏障的易感性、可伸缩性、可靠性,还有成本,都因无线技术网络的不同而不同。因此,很多用户都倾向于“依据具体的应用场合,来选定合适的无线技术”。控制用的无线技术主要有GSM/GPRS(蜂窝)、9OOMHzRadios、wi-Fi(802.lla/b/g)、WIMAX(802.16)、ZigBee(802.15.4)、自组织网络等,其中尤以Wi-Fi和WIMAX应用增长速度最快,这是因为其在带宽和安全性能方面较优、在数据集中和网络化方面具备卓越的安全框架、具有主机数据集成的高度灵活性、高的鲁棒性及低的成本。 4 信息化技术 电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分。厂站自动化历来是电力信息化的重点,大部分水电厂、火力发电厂以及变电站配备了计算机监控系统;相当一部分水电厂在进行改造后还实现了无人值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。电力调度的自动化水平更是国际领先,目前电力调度自动化的各种系统,如SCADA、AGC以及EMS等已建成,省电力调度机构全部建立了SCADA系统,电网的三级调度100%实现了自动化。华北电力调度局自动化处处长郭子明说,早在20世纪70年代华北电力调度局就用晶体管计算机调度电力,从国产121机到176机,再到176双机,华北电力调度局全用过,到1978年已经基本实现了电网调度自动化。 5 安全技术 电力是社会的命脉之一,当今人类社会对电力系统的依赖已到了难以想象的程度。电力系统发生大灾变对于社会的影响是不可估量的,因此电力系统最重要的是运行的安全性,但这个问题在全世界均未得到很好解决,电力系统发生大灾变的概率小但后果极其严重,我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。由于我国经济快速发展的需求,电力工业将会继续以空前的速度和规模发展。随着三峡电站、西电东送、南北互供和全国联网等重大工程的实施,我国必将出现世界上最大规模的电力系统。 6 传动技术 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成。变频器作为节能降耗减排的利器之一,在电力设备中的应用已经极为广泛而成熟。对于变频器厂商而言,在未来30年,变频器,尤其是高压变频器在电力节能降耗中的作用极为明显,变频器也成为越来越多电力行业改造技术的首选。 在业内,以ABB为首的电力自动化技术领导厂商,ABB建立了全球最大的变压器生产基地及绝缘体制造中心。自1998年成立以来,公司多次参与国家重点电力建设项目,凭借安全可靠、高效节能的产品性能而获得国内外用户的好评。其公司多种产品,包括:PLC、变流器、仪器仪表、机器人等产品都在电力行业中得到很好的应用。 7 人机界面 发电站、变电站、直流电源屏是十分重要的设备,随着科学技术的不断发展,搜企网,单片机技术的日趋完善,电力行业中对发电站、变电站设备提出了更高精密、更高质量的要求,直流电源屏是发电站、变电站二次设备中非常重要的设备,直流电源屏承担着向发电站、变电站提供直流控制保护电源的作用,同时提供给高压开关及断路器的操作电源,因此直流电源屏的可靠性将直接关系到发电站的安全运行,直流电源屏的发展已经经历了很长的时间,从早期的直流发电机、磁饱和直流充电机到集成电路可控硅控制直流充电机、单片机控制可控硅充电机、高频开关电源充电机等,至目前直流电源屏已很成熟。 直流电源屏整流充电部分仍然采用目前国际最流行的软开关技术,将工频交流经过多级变换,最后形成稳定的直流输出,直流电源屏系统控制的核心部件是V80系列可编程控制器PLC,它将系统采集的输入输出模拟量以及开关量经过运算处理,最终控制高频开关电源模块使其按电池曲线及有人为设置的工作要求更可靠地工作。 8 结束语 电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,随着我国科技技术的发展,电气自动化技术也随之提高。 【参考文献】 [1]汪秀丽.中国电力系统自动化综述[J].水利电力科技,2005(02). [2]唐亮.论电力系统自动化中智能技术的应用[J].硅谷,2008(02). [3]夏永平,唐建春.浅议电力系统自动化[J].硅谷,2010(06). 猜你喜欢: 1. 电力系统自动化论文范文 2. 电力工程自动化专业论文范文 3. 电力系统毕业论文范文 4. 电气自动化专业毕业论文范文 5. 电力工程自动化论文优秀范文
浅析变频器发展和应用的趋势[摘要]随着变频控制理论和制造工艺的进一步发展,变频器的应用和发展将会朝着以下方向发展:矩阵变频器的出现和推广;网络化配置的变频器将成为主流;同步电动机的变频应用将得到更为迅猛的发展。 [关键词]矩阵变频器 网络化配置变频器 同步电机 一、矩阵变频器的出现 多年来,电气传动专家一直都在讨论关于“矩阵变换”技术的变频器将会是下一代变频器。几个主要的传动供应商包括罗克韦尔、西门子等都在研究该项技术。舆论一直认为:尽管矩阵变频器具有非常诱人的前景,但是由于成本太高而无法在目前进行商业化应用。 从原理上讲,矩阵变频器使用了一组电力半导体开关,按照预定的数学算法控制开关顺序,并直接连接到三相电机上。在安川矩阵变频器中有9个开关,每一个都有2个IGBT组成双向开关,能允许正向电压和负向电压通到电机上。IGBT数量的增加是导致矩阵变频器造价昂贵的其中一个因素。 矩阵变频器使用了三相电压输入来控制输出电压,这就不仅能吸收任何电流杂波,也能提供一个清洁的输出电压,也就是说“可以有效地进行输入电源电流控制与输出电压控制”。这也是矩阵变频器吸引人们的一个重要点:能大大降低输入电流谐波的产生,只有大约传统交-直-交变频器的20%以下。而且矩阵变频器的电流几乎是正弦波,即使在带载情况下,也是如此。当有再生发电时,电流能以180°转换并反馈到电网中,而且也是以正弦波方式。在再生制动方式的工作中,矩阵变频器不需要制动电阻或特殊的变换器。反馈回的电亦无需额外的设备(如变压器等)进行处理。总之,传动能在四象限高效率地运行。 另外,一个吸引点就是矩阵变频器去掉了直流电容,作为有一定寿命地铝电解电容,交—直—交变频器就必须在一定年限更换电容,如5~8年,矩阵变频器就能长时间可靠工作。 在安川的计划中,矩阵变频器将逐步覆盖400V的5.5~22kW,直至75kW,当然也有200V级的5.5~45kW变频器。至于价格策略目前尚未公布,但基本上为目前通功率段传统变频器的2倍左右。 二、以网络配置为主的系统化 变频器的网络化配置主要基于三个层面:设备层、控制层和信息层。其中变频器做为执行器,可以配接最基本的RS232/RS485串行通讯协议、Profibus等的现场总线协议以及Internet局域网协议。针对不同的控制系统和不同的用户要求,配置和选用不同的网络协议。 网络化配置的变频器具有以下显著的特点: (1)高精度的频率设定; (2)远程控制与工厂信息化的基本要素; (3)远程诊断系统。 通过网络设定频率是一种高精度的频率设定,其具有通讯速率高,稳定可靠,接线简单等优点,而且在模拟量控制时,输出端经过一个数模转换器,经过导线,进入输入端(变频器)又经过一个模数转换器才能参与控制。两个转换器位数不同和导线损耗都可能造成一定误差,而通讯传递直接是数字量,不需要转换,没有误差,在传输过程中不会造成损耗,而且响应速度率也会很高。 变频器经常被用于系统复杂、工作环境恶劣、高负荷、长时间运行的工况中,如无人值守泵站、油田磕头机等。变频器故障率在这种环境中自然,比较高,一般都采取事后维修的方式进行,随着电子技术的发展,传统的维修方式将变为故障预报和整机在线维修。有必要对其实现在线工作状态的监测以及常规故障机理的综合分析研究,以便对其故障的事先诊断分析。目前大功率变频器的故障诊断、远程监控系统及智能控制方面取得了较大进展,并已经投入实际运行。请登陆:输配电设备网浏览更多信息 在网络化日益普及的今天,与普通的点对点硬线连接方式而言,通过高速通讯连接的变频器系统可以最大程度上降低系统维护时间、提高生产效率、减少运行成本。目前安装的现场总线模块有ProfibusDP、Interbus、DeviceNet、CANOpen和ModbusPlus等。用户可以有更大的自由根据生产过程来选择PLC型号和品牌,并非常简单地集成到现有地网络中去。而且通过现场总线模块,可以不考虑变频器的型号,而以同一种语言来与不同功率段、不同型号地变频器进行组构,如功率、速度、转矩、电流、设定值等。 由于采用了通讯方式,可以通过PC机来方便地进行组态和系统维护,包括上传、下载、复制、监控、参数读写等。 以SEWMOVIDRIVE变频器为例,它可以如图2组成WAGO-I/O系统,利用后者地现场总线技术进行通讯互联。这种连接方式能通过WAGO的可编程总线控制器PFC实现变频器到网络控制主机之间的输入数据过程、输出数据过程的交换。而且,总线互联方式可以通过WAGO公司专用的软件功能块(SEW.LIB)方便地进行变频器参数的读龋该方式能在最大程度上降低变频器系统的构建成本。三、同步电机的配合应用 交流同步电动机已成为交流可调速传动中的一颗新星,特别是永磁同步电动机,电机是无刷结构,功率因数高、效率也高,转子转速严格与电源频率保持同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类,自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似,用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器,如采用交-直-交变压变频器时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器,现正开发无转子位置传感器的系统,且已经取得重大进步和在市场的成功应用。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制,其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。 采用同步电机的最有效特点: (1)大大降低电机尺寸; (2)高效率的转矩输出; (3)无编码器运行。 目前大多数的纸机需要安装速度编码器来反馈电机转速,而且编码器也被证明是可靠的。但是安装的编码器由于是采用轴承需要常规定期性的维护保养和润滑,在一个大型的纸机(如50个传动)上每隔一定的周期还必须更换所有的编码器以防止意外的由编码器故障引起的纸机停机。从这个层面上来说,无编码器的运行自然是同步电机直接传动的一个优点和着眼点。 电机的实际速度是需要同时反馈和监测的,一个计算电机速度的新方法已经在ACSDTC得到发展和应用。为ABB造纸部门对直接传动的37kW永磁电机进行测试得出的波形曲线。上面的2条曲线是表示经速度编码器测量的数据和通过变频器计算出来的数据。从图中可以看出两条曲线几乎是一致的,即使在动态扰动中也是少有偏差。第3条曲线是表示电机由于突加负载产生的电机转矩,该负载的变化大概是正常负载的1/3,以表示在电机在正常运行下突然有一个大的变化。将ABB传统的交流传动纸机改造成一个直接传动的纸机系统是非常简单的,纸厂需要购买新的直接传动部分的电机,同时将ABB的常规变频器ACS600通过下载PM-DTC软件来升级,而且新的直接传动的系统可以与现 有的交流或直流传动同时正常运行。总而言之,用户将从直接传动中获益。 参考文献: [1]王廷才.变频器原理及应用[M].机械工业出版社,2005. [2]张选正,张金远.变频器应用经验[M].国电力出版社,2006. [3]吴忠智,吴加林.变频器应用手册[M],机械工业出版社,2007.
1主题词一般不超过20个字符; 摘要是一个完整的文章,该机构的缩写,也就是说300-500。为了突出内容的毕业论文(设计)中心,独立和自足; 关键词3-5个,标题连接到后面的总结提炼的关键字; 4简介介绍了研究背景和意义的毕业论文(设计)。解释一下你为什么要在这个问题上,环境和条件的问题,什么样的角色就可以解决问题发表评论。此外,提出的方法来研究这个问题; 5。文本8000-10000字,阅读大量的文献和研究的基础上,使用逻辑的辩证的思维方式,立法全面的题材,具体的,科学的论证的性质,是一个突出的主题,结构合理,层次分明,语言流畅,认为有力的论据; 6结论(单占一后的文本),其内容之一是毕业论文(设计)的总结,突出核心内容的两所大学和人民感谢。
“一旦找到发送1和0信号的方法,我们就可以发送任何信息。基本上,我们可以仅依靠传入声音信号的能量,与水下传感器进行通信。”该研究论文共同作者Fadel Adib说。Adib是MIT媒体实验室、电气工程与计算机科学系助理教授,以及信号动力学研究组创始主任。当Adib在家观看“蓝色星球”(一部 探索 海洋生物的著名纪录片)时,受到了启发。海洋覆盖了地球表面约72%的面积。“我突然意识到我们对海洋的认识如此渺小,我们还不清楚很多海洋动物是如何进化和繁殖的,”他说。物联网(IoT)设备可以帮助这项研究,“但在海平面下,我们无法使用Wi-Fi或蓝牙信号……而且,我们不能把电池投入海洋,因为这会引起污染问题。”
生物传感器的研究现状及应用摘要:简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用,对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料,与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器,在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展,生物传感器在市场上具有极强的竞争力。 关键词:生物传感器;发酵工业;环境监测。中图分类号:tp212.3 文献标识码:a 文章编号:1006-883x(2002)10-0001-06一、 引言 从1962年,clark和lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里,生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主,但是由于酶的价格昂贵并不够稳定,因此以酶作为敏感材料的传感器,其应用受到一定的限制。近些年来,微生物固定化技术的不断发展,产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件,与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外,还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前,光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术(pcr)的发展,应用pcr的dna生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域 1、 发酵工业各种生物传感器中,微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质,并且发酵液往往不是清澈透明的,不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰,并且不受发酵液混浊程度的限制。同时,由于发酵工业是大规模的生产,微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定,代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成,利用微生物的同化作用耗氧,通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量,从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要,用荧光假单胞菌(psoudomonas fluorescens)代谢消耗葡萄糖的作用,通过氧电极进行检测,可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比,测定结果是类似的,而微生物电极灵敏度高,重复实用性好,而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时,乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长,因此需要在线测定。用固定化酵母(trichosporon brassicae),透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外,还有用大肠杆菌(e.coli)组合二氧化碳气敏电极,可以构成测定谷氨酸的微生物传感器,将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内,由细菌―胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面,一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面,细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定,其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此,可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量(biochemical oxygen demand ?bod)的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的bod测定需要5天的培养期,操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大,不宜现场监测,所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前,有研究人员分离了两种新的酵母菌种spt1和spt2,并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量bod,其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中bod的测定,其测量最小值可达2 mg/l,所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器,用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料,在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存,浸泡后即恢复活性,为海水中bod的测定提供了快捷简便的方法[4]。 除了微生物传感器,还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的bod值。该传感器的反应时间是15min,最适工作条件为30°c,ph=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响(在1000mg/l范围内),并且不被重金属(fe3+、cu2+、mn2+、cr3+、zn2+)所影响。该传感器已经应用于河水bod的测定,并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将bod生物传感器经过光处理(即以tio2作为半导体,用6 w灯照射约4min)后,灵敏度大大提高,很适用于河水中较低bod的测量[5]。同时,一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的bod值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管,假单胞细菌(pseudomonas fluorescens)用光致交联的树脂固定在反应器的底层,该测量方法既迅速又简便,在4℃下可使用六周,已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器,多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(nox-),它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的nox-进行了测量,其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在ph=2.5、31℃时一周测量200余次,活性保持不变,两周后活性降低20%。传感器寿命为7天,其设备简单,成本低,操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量,所用细菌是chromatium.sp,与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌,此种细菌含有荧光基因,在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白,从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内,制成微生物传感器,用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌(e.coli)中,用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前,有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来,以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为:ph=7.4、35℃,连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属(pseudomonas rathonis)制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器,将微生物细胞固定在凝胶(琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐)和聚乙醇膜上,可以用层析试纸gf/a,或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联,长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器,用于测定有机磷杀虫剂,使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶,对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol,在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器,使用丙酮酸氧化酶g,与自动系统cl-fia台式电脑结合,可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐,在25°c下可以使用两周以上,重复性高[12]。最近,有一种新型的微生物传感器,用细菌细胞作为生物组成部分,测定地表水中壬基酚(nonyl-phenol etoxylate --np-80e)的含量。用一个电流型氧电极作传感器,微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上,其测量原理是测量毛孢子菌属(trichosporum grablata)细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min,寿命为7~10天(用于连续测定时)。在浓度范围0.5~6.0mg/l内,电信号与np-80e浓度呈线性关系,很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外,污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的,基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌(vibrio fischeri)体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌(alcaligenes eutrophus (ae1239))中,细菌在铜离子的诱导下发光,发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中,可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前,这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母(saccharomyces cerevisiae)重组菌株作为生物元件,这些菌株带有酒酿酵母cup1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacz基因的融合体。其工作原理,首先是cup1启动子被cu2+诱导,随后乳糖被用作底物进行测量。如果cu2+存在于溶液中,这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源,这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围(0.5~2)´10-3mol范围内测定cuso4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中,使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度,其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔,所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功,使用嗜碱性细菌alcaligenes cutrophus,并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量,其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌( cyanobacterium spirlina subsalsa)和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质,对三种主要污染物(重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂)的不同浓度进行了测定,均可监测到它们的有毒反应,重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术(pcr)的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用,不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用pcr技术的dna压电生物传感器,可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上,用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的dna样品进行同样的杂交反应并由pcr放大,产物为气单胞菌属(aeromonas hydrophila)的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因,这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质,目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的psp毒素[20]。dna传感器也在迅速的得到应用,目前有一种小型化dna生物传感器,能将dna识别信号转换为电信号,用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性,并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法,目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。微藻素是一种从蓝藻细菌引起的水华中产生的细菌肝毒素,一种固定有表面细胞质粒基因组的生物传感器已经制得,用于测量水中微藻素的含量,它直接的测量范围是50~1000 ´10-6g/l[22]。 一种基于酶的抑制性分析的多重生物传感器用于测量毒性物质的设想也已经提出。在这种多重生物传感器中,应用了两种传导器―对ph敏感的电子晶体管和热敏性的薄膜电极,以及三种酶―尿素酶、乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶。该生物传感器的性能已经得到测试,效果较好[23]。除了发酵工业和环境监测,生物传感器还深入的应用于食品工程、临床医学、军事及军事医学等领域,主要用于测量葡萄糖、乙酸、乳酸、乳糖、尿酸、尿素、抗生素、谷氨酸等各种氨基酸,以及各种致癌和致变物质。三、 讨论与展望 美国的harold h.weetal指出,生物传感器商品化要具备以下几个条件:足够的敏感性和准确性、易操作、价格便宜、易于批量生产、生产过程中进行质量监测。其中,价格便宜决定了传感器在市场上有无竞争力。而在各种生物传感器中,微生物传感器最大的优点就是成本低、操作简便、设备简单,因此其在市场上的前景是十分巨大和诱人的。相比起来,酶生物传感器等的价格就比较昂贵。但微生物传感器也有其自身的缺点,主要的缺点就是选择性不够好,这是由于在微生物细胞中含有多种酶引起的。现已有报道加专门抑制剂以解决微生物电极的选择性问题。除此之外,微生物固定化方法也需要进一步完善,首先要尽可能保证细胞的活性,其次细胞与基础膜结合要牢固,以避免细胞的流失。另外,微生物膜的长期保存问题也待进一步的改进,否则难于实现大规模的商品化。 总之,常用的微生物电极和酶电极在各种应用中各有其优越之处。若容易获得稳定、高活性、低成本的游离酶,则酶电极对使用者来说是最理想的。相反的,若生物催化需经过复杂途径,需要辅酶,或所需酶不宜分离或不稳定时,微生物电极则是更理想的选择。而其他各种形式的生物传感器也在蓬勃发展中,其应用也越来越广泛。随着固定化技术的进一步完善,随着人们对生物体认识的不断深入,生物传感器必将在市场上开辟出一片新的天地。--------------------------------------------------------------------------------参考文献[1]韩树波,郭光美,李新等.伏安型细菌总数生物传感器的研究与应用[j].华夏医学,2000,63(2):49-52 [2]蔡豪斌.微生物活细胞检测生物传感器的研究[j]. 华夏医学,2000,13(3):252-256[3] trosok sp, driscoll bt, luong jht mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater bod measurement[j]. applied micreobiology and biotechnology,2001, 56 (3-4): 550-554 [4] 张悦,王建龙,李花子等.生物传感器快速测定bod在海洋监测中的应用[j].海洋环境科学,2001,20(1):50-54[5] yoshida n, mcniven sj, yoshida a,etc.a compact optical system for multi-determination of biochemical oxygen demand using disposable strips[j]. field analytical chemistry and technology,2001,5 (5): 222-227[6] meyer rl, kjaer t, revsbech np. use of nox- microsensors to estimate the activity of sediment nitrification and nox- consumption along an 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提供一些电子信息工程专科毕业论文的题目,供参考。精密检波器的设计简易电子血压计的设计电子听诊器的设计简易数码相机的设计直流电机转动的单片机控制高频功率合成网络的研究多功能气体探测器车用无线遥控系统家用门窗报警器智能型全自动充电器医用病房多路呼叫系统多功能数字钟数字电压表的设计与仿真虹膜识别技术的认识及其在电子学科的发展探讨基于Orcad的电子线路特性分析及优化设计恒温热熔胶枪的设计步进电机的数字控制器设计虹膜图像的预处理(算法分析及探讨)四位密码电子锁的设计旋转LED屏的制作基于PC机的LCD实时显示控制系统设计(pc机部份)基于PC机的LCD实时显示控制系统设计(单片机部份)ICL7135的串行采集方式在单片机电压表中的应用用89C51和8254-2实现步进式PWM输出桌面行走智能小车双音频电话信息传输系统车库控制管理系统(基于PC机)车库控制系统车位识别(基于PC机)数控音频功率放大电路刚体转动实验平台的改进设计谐振频率测试仪高频宽带放大器的制作高频窄带放大器的设计宽带功率放大器的设计程控滤波器的设计高频电压测试棒的制作基于TMS320VC5402的DSP创新试验系统U-BOOT在ARM9(AT91RM9200)上的移植ARM9(AT91RM9200)启动过程的研究与启动代码的设计基于ARM9(AT91RM9200)的嵌入式Linux移植调试环境的研究与建立嵌入式Linux在ARM9(AT91RM9200)上的移植ARM9(AT91RM9200)简易JTAG仿真器设计基于单片机的电动机测速系统基于单片机的单元楼门铃及对讲系统基于单片机的自来水管的恒流控制基于单片机的电子脉搏测量仪基于单片机的自来水水塔控制系统洗衣机控制系统设计基于力敏传感器的压力检测湿敏传感器应用电路系统设计基于气敏传感器的大气环境测量系统设计基于光敏传感器的机器人控制电路设计基于温敏传感器的应用电路设计基于磁敏传感器的检测电路设计超声波传感器在倒车雷达系统中的应用温度传感器在现代汽车中的应用电子秤中的应变片传感器光电开关在自动检测的应用热释电传感器的应用浅谈各种接近开关基于单片机的自行车码表设计基于单片机的图形温度显示系统基于单片机的自动打铃器设计基于EDA技术的自动打铃器设计通用示波器字符(图案)显示电路设计基于EDA技术的时钟设计用matlab实现数字电子技术数据传输电路设计在matlab环境下实现同步计数器电路仿真锂电池充电器的设计与实现脉冲调宽(PWM)稳压电源作光源的设计与实现压电式传感器的应用矩形脉冲信号发生器的设计可编程交通控制系统设计多功能数字钟实用电子称多点温度检测系统可编程微波炉控制器系统设计智能型充电器显示的设计电子显示屏电源逆变器数字温度计简易数字电压表声光双控延迟照明灯可遥控电源开关无刷直流电机控制装置整流电路的设计PLC控制系统与智能化中央空调PLC在电梯变频调速中的应用PLC在输电线路自动重合闸的应用异步电机变频调速系统的设计电机故障诊断系统的设计数控稳压源4-20mA电流环设计单总线多点温度检测系统单片机控制的手机短信发送设备简易恒温浸焊槽设计单片机控制的手机短信发送设备基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真基于MATLAB的FIR数字滤波器设计与仿真平稳随机信号功率谱估计及在MATLAB中的实现智能红外遥控电风扇的设计单片机控制的消毒柜数字秒表的设计基于VGA显示的频谱分析仪设计基于FPGA红外收发器设计基于FPGA 的FSK调制器设计基于FPGA的多频电疗仪的设计基于FPGA幅度调制信号发生器设计基于FPGA全数字锁相环设计单片机之间的串口数据通信微机与单片机间的串口数据通信模型自适应系统控制器设计神经网络PID控制器设计带误差补偿环节的PID控制系统具有模糊系统控制的PID控制系统限电自动控制器单片机实现三位电子秒表开关稳压电源设计新型锂电池充电器自制温度检测报警器限流直流稳压电源设计微波测速计自由落体实验仪风力发电机转速控制风力发电电池组运行状态检测光伏电能的储存及合理应用控制装置车库门自动开闭小功率风力发电机研制利用车内电源(12V)给笔记本电脑供电电源(19V)基于PWM控制的七彩灯设计红外遥控电风扇基于串口通信的GPS定位系统数控电压源20mA电流环模块设计基于GSM的汽车防盗系统的设计
压电式压力传感器原理,是使用压电式压力传感器之前需要了解的内容。压电式压力传感器,具有使用寿命很长、重量较轻、体积较小、结构较简单等特点,广泛应用于电声学、生物医学和工程力学、军事、建筑物、桥、汽车和飞机等、航空等领域。下面我们来看看压电式压力传感器原理。压电式压力传感器原理:主要是压电效应,它是利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为电量,再进行相关测量工作的测量精密仪器,比如很多压力变送器和压力传感器。压电传感器不可以应用在静态的测量当中,原因是受到外力作用后的电荷,当回路有无限大的输入抗阻的时候,才可以得以保存下来。但是实际上并不是这样的。因此压电传感器只可以应用在动态的测量当中。它主要的压电材料是:磷酸二氢胺、酒石酸钾钠和石英。而石英呢,其实是一种天然的晶体,而压电效应就是在此晶体的基础上发现的。在规定的范围里,压电性质是不会消失,而是一直存在的。但是如果温度在这个规定的范围之外,压电性质就会彻底地消失不见。
当应力发生变化的时候,电场的变化很小很小,其他的一些压电晶体就会替代石英。酒石酸钾钠,它是具有很大的压电系数和压电灵敏度的,但是,它只可以使用在室内的湿度和温度都比较低的地方。 磷酸二氢胺是一种人造晶体,它可以在很高的湿度和很高的温度的环境中使用,所以,它的应用是非常广泛的。随着技术的发展,压电效应也已经在多晶体上得到应用了。例如:压电陶瓷,铌镁酸压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷和钛酸钡压电陶瓷等等都包括在内。
参考下: 进入21世纪后,特别在我国加入WTO后,国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业,温湿度是影响纺织品质量的重要因素,但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙,十分落后,绝大多数仍在使用干湿球湿度计,采用人工观测,人工调节阀门、风机的方法,其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里,则基本上凭经验,很少有人使用湿度传感器。值得一提的是,随着农业向产业化发展,许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式,采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战,并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚,种植反季节蔬菜,花卉;养殖业对环境的测控也日感迫切;调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座,自动化程度较高,成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术,一般先搞调温、调光照,控通风;第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外,国家粮食储备工程的大量兴建,对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前,在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”!例如在上面提到纺织印染行业,食品行业,耐高温材料行业等,都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下,印染行业在纱锭烘干中,温度能达到120摄氏度或更高温度;在食品行业中,食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右;耐高温材料,如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下,普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点,液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T=5℃时为78.36,在T=20℃时为79.63。有机物ε与温度的关系因材料而异,且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势,某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为:高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺在低湿时介电常数为3.0一3.8。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器,高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升,介质膜厚d增加,对C呈负贡献值;但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加,即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂,产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极,再喷镀感湿介质材料(如前所述)形式平整的感湿膜,再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系,线性度约±2%。虽然,测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温,湿度滞后,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差,是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中,电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆,以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高,产品性能不断得到改善,氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的,也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中,经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向,生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器,自动化仪表等产品,在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时,努力克服传统产品存在的各项弱点,取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底,基片面积大大缩小,采用特殊的工艺处理,耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺,在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极,氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后,湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高,特别是耐温性达到了-40℃-120℃,以多片湿敏元件组合的独特工艺,是传感器感湿范围为1%RH-98%RH,具备了15%RH范围以下的测量性能,漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平,使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统,先对对被测气体采样,然后降温检测并确保绝对湿度的恒定,使探头耐温范围提高到600℃左右,大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在,不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干,高低温试验箱等系统中。同时,JCJ200Y产品能耐温高达600度,也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面,并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白,为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文: 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要:水位测量施测简单直观,易于为广大用水户所接受而且便于自动观测,因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示: 这个电压和磁场及控制电流成正比: VH=K╳|H╳IC| 式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,众所周知,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即: I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体,并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内,做成一个探头,将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来,构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器,(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数,黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置控制,加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。3.2.7霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品,它的外形如图20所示,其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。 在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。 (1)相位精度高,可满足0.4°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。 (2)可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。 (3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。 用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体,在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路,可制成车速表,里程表等等,这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮,磁体旁装有霍尔开关电路,被测流体从管道一端通入,推动叶轮带动与之相连的磁体转动,经过霍尔器件时,电路输出脉冲电压,由脉冲的数目,可以得到流体的流速。若知管道的内径,可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见,经过简单的信号转换,便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路,不仅可检测转速,还可辨别旋转方向,如图27所示。 曲线1对应结构图(a),曲线2对应结构图(b),曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制,既可满足测量准确的要求,又不引入插入损耗,还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器,可检测高达到300kA的电流。 图9(a)为G-10安装结构,中心为电流汇流排,(b)为电缆型多霍尔探头,(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图16所示。在图16中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图29中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段,正越来越受到人们的重视,应用日益广泛。
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电力已成为现代化工业国家的基础性产业。尽管中国经济正处在工业化进程之中,中国电力行业的发展自建国以来一直受到政府的高度重视。下文是我为大家搜集整理的关于电力工技师论文范文的内容,欢迎大家阅读参考! 电力工技师论文范文篇1 浅谈电力物资集约化管理的具体措施 随着科学技术水平的不断提升,电力设备功能也趋于完善,因而我国电力企业的综合实力也有显著提升,电力事业正向成熟化发展,在满足人们生产和生活的基础上,对国民经济增长也发挥了一定的作用。在市场经济体制不断改革和完善的背景下,电力企业在电力服务期间,应该加大管理力度,尤其是对电力物资进行科学管理,避免电能源的浪费。然而在传统管理方法的影响下,电力物资管理还存在诸多问题,对电力企业的健康发展产生了不利影响。在电网实际运行期间,发电、输送电和配电等环节都与电力物资管理息息相关,而电力物资管理水平与电网运行时资源的成本有直接关系,并关系到电力企业的经济效益。因此,在全球经济一体化的背景下,电力企业为节约成本,提升电力生产效率,应当加强物质管理力度,从而确保电力物资管理向集约化发展。 一、电力物资集约化管理的内涵 集约化管理是当代企业提高管理效率的重要模式之一,也是实现电力物资最优化调度的基础保障。顾名思义,“集约”就是把所有能调配的人力、物力等进行统一的管理,然后在实施资源配置的过程中,始终坚持以节约为本的价值取向,从而实现电力物资的优化配置。依据近年来市场经济发展的走向,电力物资集约化管理已经逐步成为了我国节约企业集团成本、提升生产效率的重要有效途径。 现阶段我国电力物资集约化管理还存在诸多的漏洞和不足,仍需要进一步的提高和改善,只有这样,才能真正实现电力工程建设的优质化。物力是指企业物力资源的意思,企业在活动经营过程中所需要的一切生产资料,物力资源包含固定资产和流动资产,无论是设备、厂房还是燃料都属于资源,电力企业在发展过程中,应该将物力集约化作为建设目标,通过优化资源配置,对成本加以控制,降低风险,从而提升企业物力应用的高效性。因此,电力企业要加强物力集约化管理,完善招标采购、合同管理,从而增强竞争力。 二、电力物资集约化管理的优点 (一)降低了成本和费用 电力企业在发展过程中,以集约化模式管理电力物资,能够有助于降低成本和费用,使得电力企业获得更多的经济利润。在市场上,采购单个产品的价格要明显高于批量采购的价格,那么,电力企业在物资采购时,可以实行批量采购,取得产品价格的主动权,这样不但能够降低物资价格,而且在一定程度上可以满足供应商的需求。此外,在短时间内能够有效完成物资采购工作,因而电力企业可以缩短物资采购时间,并最大限度的减少交易费用。 (二)与供应商良好合作 在电力物资集约化管理模式下,电力企业在采购物资时,能够与供应商进行良好的合作,确保供求关系更加稳定,使得双方都获得一定的利益。保持稳定的供应关系,电力企业可以对物资进行集约化管理,优化电力物资,充分发挥电力企业集约化物资管理的优势。 三、电力企业物力集约化管理存在的问题 (一)物力供应管理环节不健全 在市场经济体制的下,电力企业一直是我国的支柱产业,但由于市场化发展时间较晚,所以,电力企业物力管理系统不完善,物力供应管理环节不健全,对物力集约化管理产生不利影响。随着经济体制的不断改革,国家电网公司已经将提升电力物资集约化管理作为主要发展目标,通过物力集约化管理,实现对资源的整合和利用,对物力资源予以合理的调配和掌控。但是,从当前物力集约化管理现状来看,未能形成有效的供应机制,而且在与供应商合作时,没有进行科学和全面的考察,物力供应管理环节不健全,尤其是供应环节存在问题,因而对电力物力集约化管理产生不良影响。 (二)物力集约化管理工作不到位 当前,电力企业在物力集约化管理过程中,存在物力管理工作不到位的现象,物资管理人员在制定物资需求计划时,计划不全面,不具有及时性和准确性。电力物力管理部门在编报物资需求计划时,仍然采用传统的管理模式,物力管理存在漏洞,因而制约了电力物力集约化管理的发展。 (三)物力管理方法不完善 在传统观念的影响下,部分电力企业在物资集约化管理期间,仍然采用落后的管理方法,不能推陈出新,物力管理方法不完善,因而造成电力物资集约化管理存在诸多问题。科学技术水平正处于不断提高的状态,但一些电力企业未能将信息技术与电力物力集约化管理有机结合在一起,因而电力集约化管理效率偏低,不利于电力企业的良好发展。 四、有效促进电力企业电力物资集约化管理的具体措施 (一)完善供应环节 电力企业在经营过程中,为了提升市场竞争力,应该对电力物力集约化管理予以充分认识,当前在对电力物力进行集约化管理过程中,电力企业应该明确电力物力集约化管理的目标,并完善供应环节,与供应商保持良好的合作关系。因此,为了有效解决电力物力集约化管理存在的问题,电力企业应该完善供应环节,使得供应环节更加科学化,实现对物力集约化管理。 电力企业需要结合实际电力物资需求,制定物力集约化管理目标,采用三级物资供应运作模式,大力深化和实施集中采购,在选择供应商时,要根据健全的供应商评价标准和定性、定量相结合的原则,全面掌握供应商的产品质量和供应能力,与供应商建立良好沟通和合作关系。同时,在一流的物力集约化管理体系作用下,保证供应质量,对产品质量和业务进行集中控制,促进物力集约化管理的稳定发展。此外,电力企业还要做好电力物资集约化管理工作。 在全新的物资管理模式下,电力企业需要对物资招标采购、财务预算和综合计划等方面进行协同管理,实现与电力物资管理的对接,对电力物资管理的全过程加以控制[2]。此外,电力企业还需要建立统一的电力企业财务集约化成本标准。在采购物资过程中,应该将物资价格控制在合理范围内,并最大限度的减少中间环节,确保供货状态更加合理。同时,电力企业还要在市场上建立库存,减少电力物资库存积压,使得资金能够有效周转,从而确保电力物资集约化管理工作取得良好的进展。 (二)优化资源配置 电力企业在解决物资管理过程中,应该优化资源配置,使得电力物资管理质量有所提升,并促进企业的经济效益有显著的提高。在电力物资集约化管理期间,为了使其向集约化发展时能够更加顺利,电力企业需要将更多的精力用于对资源的优化配置。因此,电力企业需要结合自身发展状况,对电力物资集约化管理的要素进行分析,然后对物资管理要素予以优化配置[3]。此外,电力企业为了使得电力物资集约化发展取得良好的效果,应该结合实际需求,对物资管理进行合理分工,将电力物资管理责任和职能分工到相应的部门,然后各个部门认真落实电力物资管理工作。总之,电力企业通过优化资源配置,能够对电力物资集约化管理工作的有效开展创造有利条件。 (三)建立完善的电力物资信息系统 随着科学技术水平的不断提升,信息技术水平得到了提高,所以信息技术已经被应用在各行各业,为企业管理和各项工作的开展提供有利依据[4]。电力企业为了在竞争激烈的市场上占有一席之地,必须转变观念,不仅加强对电力物资的管理,而且在物资管理过程中加大信息技术的应用力度,将物资的生产日期和数量等信息都编辑在物资管理系统中,通过建立完善的电力物资信息系统,对电力物资信息加以整理,从而促进电力物资管理工作的有效开展,提高电力物资管理效率[5]。对于电力物资而言,其包含了电力企业中很多资源,而且物资有很多种类,所以电力物资管理系统具有复杂性。在传统的管理方式下,已经难以满足实际需求,电力企业必须将信息技术应用在电力物资管理中,建立电力物资信息系统,从而使得企业电力物资管理水平有明显的提高。并且实现物资管理向集约化、网络化和规范化发展。结合当前信息技术,电力企业可以将ECP和ERP作为主体,打造电子商务平台和应用,进而构建电力物资集约化管理信息系统,在电子商务平台的作用下,保证电子物资管理系统运行具有安全性和可靠性[6]。同时,电力企业还需要建立物资管理监督平台和电工采购平台,通过在线预警和在线监测,实现对电力物资供应链的有效管理,而且电力企业的装备能否符合要求,相关人员借助于完善的电力物资信息系统,对企业的物资进行科学和高效管理,从而提升企业竞争力,在竞争激烈的市场上占有一席之地。 结束语 随着我国经济建设的不断发展,电力物资管理其中的问题也更加明显。为了促使我国电力事业的蓬勃、高效发展,就必须建立健全集约化电力物资管理。首先,电力事业是国家经济保障的重要组成部分,其次,它是人们生活中必不可少的能源之一。本文针对电力物资管理中存在的问题,提出了相应的具体措施,通过列举电力物资集约化管理的具体措施,更好地验证了电力物资集约化管理的必要性,同时减少电力发展过程中的成本消耗,提升生产效率。 电力工技师论文范文篇2 试析电力系统继电保护装置的运行与维护策略 0 引言 现如今,随着我国电力系统的快速发展,电力企业为了提高供电的稳定性,从而设置了很多的继电保护装置。在我国电力系统中,继电保护装置发挥着不可替代的作用,但是,从目前我国继电保护发展的现状来看,依然存在很多的问题,比如,电压互感器二次回路故障、电流互感器饱和问题、电源故障等等。这些故障的存在严重制约了电力系统的运行稳定性,因此,电力企业应该重视继电保护的运行与维护,加强运行维护管理,定期对继电保护装置进行检查,从而保证电力系统的可靠性和安全性。 1 继电保护运行要求 1.1 灵敏性 在电力系统中,继电保护装置应该具有很强的灵敏性。当电力系统在运行的过程中遇到了运行故障问题,继电保护就可以做出快速的反应,以免发生安全事故。由此可见,电力系统继电保护的重要性。 1.2 可靠性 继电保护装置还应具有可靠性,当电力系统发生了故障,继电保护装置就能在一定的范围内保证设备的可靠稳定运行。另外,当电力系统设备不能正常运行时,继电保护应该禁止发生错误信号,以免干扰相关负责人的判断。 1.3 选择性 在电力系统实际运行的过程中,一旦发生了运行故障,继电保护装置就应该有选择性的对电力系统故障做出判断,准确切断故障系统或者故障最近的开关设备,把运行故障控制在一定的范围内,不让其继续扩大,以此来减少电力事故的发生,保证其他设备的安全稳定运行。 1.4 快速性 为了提高电力系统的供电安全,一旦遇到电力系统的故障问题,继电保护就应该在最短的时间内做出快速的反应,自动地进行重合闸,把故障控制在一定的范围内,从而体现继电保护装置的快速性,最大限度的减少设备故障损失。 2 继电保护运行中的常见故障分析 从目前我国电力系统发展的现状来看,继电保护装置还存在很多的故障问题,如果不对这些故障做进一步的分析,就会继续阻碍电力系统的稳定供应能力,那么下面我们就来具体说下继电保护运行中的常见故障都有哪些: 2.1 电压互感器二次回路故障 在继电保护运行中,经常会出现电压互感器二次回路故障,发生这样的故障原因有以下几点: 首先,通常情况下,二次回路中性点存在着未接地和多点接地现象,当二次未接地时,就会导致线路中的电压不稳定,从而严重影响了电能的传输效果。同时,由于目前我国的科技水平还不够发达,很难对这一故障进行排查,因此,这就需要相关工作人员要定期的对设备进行检查。其次,在电力系统的运行中,PT开口三角电压回路断线,使得设备中的零序保护出现拒动情况。最后,还有一种非常常见的故障那就是设备性能和二次回路目前还不完善,有时会使得PT二次失压。 2.2 电流互感器饱和问题 目前,在电力系统的电流互感器中,最常见的就是电磁式电流互感器,因此,饱和问题也是其中常见的故障。一旦电流互感器出现了饱和问题,就会误导继电保护装置的准确判断能力。同时,当发生了饱和问题,还会使得电流互感器一次电流转化为励磁电流,励磁电流会严重影响二次电流的线型转变,从而使得系统出现跳闸问题,从而影响电力系统的供电能力。 2.3 电源故障 在电力系统的运行过程中,电源非常的重要,它可以控制整个线路的运行。在继电保护中,电源输出功率如果变小,那么就会直接造成输出电压减小,从而影响继电保护的稳定运行,最终使得继电保护无法做出准确的判断。 2.4 干扰和绝缘问题 对继电保护装置进行定期检查非常的重要,但是从目前我国继电保护检查的现状来看,依然存在很多的干扰和绝缘问题,比如,有的现代化通讯设备会对检查进行相应的干扰。同时,在使用微机继电系统时,它的线路密度程度非常高,所以会在使用的过程中产生大量的灰尘,严重干扰继电微机系统检测故障,给电力系统的运行埋下了很大的安全隐患。 3 电力系统继电保护运行与维护的有效策略 3.1 定期检查和检验 在电力系统中,对继电保护装置进行定期检查是一项非常重要的工作。在具体的检查过程中,主要检查继电保护装置是否存在发热冒烟、烧焦、异常声响等问题,同时还要检查设备的电源、指示灯是否都正常,设备是否存在脱轴、倾斜等问题。此外,还要认真检查继电保护装置的运行状态,一旦发现继电保护不能正常运行,就要及时找出问题的所在,然后进行校验,找出相应的措施进行解决。在对继电保护装置进行安装的时候,如果继电保护装置的一次回路和二次回路是同期改造的,当设备运行一段时间之后,就要对其进行一个全面的检查,从而保证设备的正常运行,如果发现了运行存在缺陷,那么就应该结合实际情况,有重点的对其进行检查,并制定科学合理的检验周期,从而保证继电保护装置的正常稳定运行。 3.2 加强运行维护管理 在继电保护装置的运行过程中,一定要加强设备的运行维护管理工作。加强运行维护管理要从以下几点做起: 第一,电力系统的相关工作人员应该密切关注继电保护装置的运行状态,一旦发现有任何的故障问题,就应该及时向上级领导汇报,并了解故障的原因和位置,然后采取相应的措施进行维护,在维护的过程中,首先要切掉故障附近的开关,保证维护人员的生命安全,避免发生触电危险。第二,在对继电保护装置做维护时,如果遇到了跳闸问题,首先就要分析跳闸的原因,然后对掉牌信号进行复归,在这个过程中,维护人员一定要规范自己的操作行为,要按照相关的规定进行操作,并结合继电保护装置的实际情况,从而排除故障。如果有违规或者异常情况发生,就要及时切掉设备开关,并按照《电气安装设计要求》进行分析,确保维护人员的安全,并保证设备的正常稳定性。 3.3 提高运行维护水平 3.3.1 加大资金和技术的投入 现如今,我国的科学技术在不断的进步,各行各业的新技术在层次不穷的出现,继电保护装置也不例外。从目前我国的继电保护装置的发展现状来看,技术还比较传统,与国外的发达国家相比还是比较落后,因此,我国的相关部门应该加大对继电保护装置的维护投资力度,重视继电保护装置的维护工作,引进一些先进的技术设备来提高继电保护装置的运行速度和运行安全,比如把继电保护装置和电气设备相互结合在一起,互相弥补,提高继电保护的优势,从而保证电力系统的供电安全性。 3.3.2 加强日常运行维护 在继电保护装置中,发生故障时都比较随机,但是一旦继电保护装置发生故障,就会直接影响电力系统的运行稳定性,因此,为了提高继电保护装置的运行效率,就必须加强对其的日常维护工作。除此之外,还要做好继电保护装置的监测工作,如果遇到了异常情况,可以根据监测系统及时发现问题的所在,从而采取有效的措施进行维护,从而提高继电保护装置的运行维护水平。 3.3.3 做好维护人员的专业技能培训 众所周知,一切工作都离不开人,继电保护的运行与维护也不例外。在进行继电保护的运行与维护时,一定要重视对维护人员的专业技能培训工作,让维护人员积累更多实践的经验,当继电保护装置发生故障时,能清晰的分析出故障原因和故障位置。此外,电力企业还要不断的提高维护人员的安全意识,定期对他们进行专业知识的考核,有条件的企业还可以聘请一些资深专家来进行讲座,让维护人员能够更加深入的了解继电保护的理论知识和操作技能,从而为继电保护装置的安全运行奠定坚实的基础。 4 结束语 总而言之,我国电力系统继电保护的运行与维护工作是一项长期且复杂的工作,因此,电力企业应该加强电力系统继电保护的运行与维护管理,定期对继电保护装置做检查,一旦发现故障就要采取相应的措施进行解决,保证设备的安全稳定运行,从而为我国电力企业的发展奠定坚实的基础。 猜你喜欢: 1. 电力技师论文 2. 电力工程技术论文范文 3. 电力技术论文范文 4. 电力工程师论文范例 5. 电力抄核收技师论文
电力系统继电保护技术问题及对策论文
1前言
近年来,电力系统继电保护技术在各种高新技术的支撑下实现了长足发展,越来越多新技术被应用于 电力 系统继电保护技术中,对维持整个电力系统实现安全、高效、稳定运行有着重要意义,尤其是计算机网络技术、综合自动化技术等先进技术的普遍应用,有效实现了继电保护技术的智能网络监测、实时在线诊断等功能。然而,由于各种传统和新兴继电保护技术在电力系统应用中存在一定局限性,导致继电保护技术发展中需要面临一系列常见问题,能否解决继电保护技术在具体应用中的常见问题不仅关系到保护效能,同时也决定了能否为用户营造一个安全、稳定、高效的用电环境。
2电力系统继电保护技术在应用中的常见问题
近年来,以微机继电保护技术为代表的各种新兴继电保护技术的应用,对进一步提高我国电力系统的总体保护效能有着重要意义,但是由于各种继电保护技术受到自身局限性等因素影响,所以导致其在具体应用中暴露出了较多常见问题,具体表现在以下几个方面:
2.1电流互感饱和
我国电力系统中配电系统的终端设备负荷受到用户用电习惯改变影响而不断增容,如果在这种情况下整个电力系统在运行中发生短路,短路造成的过大电压会在靠近终端设备区时产生电流互感饱和,即靠近终端设备区的电流甚至会达到电流互感器单次额定电流的百倍以上。为此,就继电保护技术在电力系统中的应用来说,一旦出现电流互感饱和则势必会影响到整体电力系统的正常运行。
2.2谐波
我国经济发展过程中使高耗能用电量开始不断上升,并且在当前依旧保持着一个较高的上升趋势,在这种情况下电力系统的冲击性负荷、非线性负荷开始大幅度提升,导致整个电力系统在运行过程中受谐波问题的影响开始不断增强。相关研究结果显示,在谐波长时间影响下会造成电缆寿命平均降低60%左右,而且谐波的分量还会造成电流过零时的DI/DT的值变大,从而影响到电力系统中继电保护系统运行效能的发挥。我国电力系统中的高耗能用户都安装了并联电容器,并联电容器在特定条件下容易放大整个电力系统中的谐波,电力系统中电压的上升会导致变压器软芯饱和、励磁电流谐波增加,进而造成整个电力系统中的谐波电压水平上升。无论是哪种情况造成的谐波都会对电力系统产生影响,同时也说明了电力系统继电保护技术在应用中必须要克服谐波的影响。
2.3超高压电网
我国电力系统在建设过程中开始通过各种超高压电网建设来满足用电需求,而超高压电网的建设给继电保护技术的应用带来了很大挑战,要求继电保护技术在发展中要将基于电阻性差流分量的差动保护新原理作为基础,运用差电流的电阻性分量来实现对超高压电网中继电保护系统的影响,这样才能确保超高压电网中的继电保护系统在运行中避免受到电容电流的影响,这也是超高压电网中继电保护技术创新与应用的一个必然趋势。
3解决电力系统继电保护技术中常见问题的对策及措施
针对电力系统继电保护技术在具体应用中暴露出的各种问题,不仅要在各种新兴技术的.支撑下来着力解决上述问题,同时也要进一步提高继电保护技术在应用中的总体性能,这样才能确保继电保护技术的应用可以满足电力系统需求。
3.1计算机网络技术措施
电力系统继电保护技术的计算机化、网络化以及智能化已经成为必然发展趋势,并且在上述几个方面上已经取得了较多成绩,将计算机网络技术措施应用到继电保护技术中,可以提高电力系统中继电保护系统的自动化水平和控制性能,各种远程终端单元和监控系统等均可以实现自动化,在此基础上运用串行口与终端装置通信协议等方式来传递信息。如果电力系统在运行过程中采用全分散式的变电站自动化,将计算机网络技术应用到继电保护系统中,对进一步提高继电保护系统在运行过程中的效率、准确度等有着重要意义,对提高整个继电保护系统的总体控制效能有着重要作用。
3.2新型互感器措施
光学电压互感器(OTV)和光学电流互感器(OTA)作为两种新型互感器措施,对电力系统继电保护技术的应用与发展有着重要意义,国外很多经济发达国家开始将OTV、OTA等先进技术应用其中,就上述两种新型互感器与传统技术相比其具有十分明显的优势,例如,光纤疏松信号过程中可以避免受到电磁干扰。同时,新型互感器措施在电力系统继电保护技术的具体应用中,可以实现高压和弱点等方面的完全隔离和绝缘,这样有助于减少整个电力系统的占地面积,同时对降低整个电力系统在建设中的生产成本有着重要意义,所以将新型互感器措施应用到电力系统继电保护技术中,对进一步提高电力系统继电保护技术的应用效率有着重要意义。
3.3继电保护自适应控制措施
自适应继电保护这一概念最早诞生于上世纪80年代,其开始被作为一种新型继电保护措施应用到电力系统中,继电保护自适应控制措施可以根据整个电力系统的故障状态变化,以及整个电力系统运行方式的变化,来对继电保护系统的保护性能和特性进行调整。同时,继电保护自适应控制措施可以更好的处理电力系统中的各种突发情况,对提高用户的用电安全有着重要作用,可以说继电保护自适应控制措施作为一种新兴的继电保护技术,其对提高整个继电保护技术的保护效率有着重要意义,在国内外电力系统中的应用发挥出了应有的效果,为此,可以将继电保护自适应控制措施应用其中来解决继电保护技术的常见问题。
4结语
综上所述,我国电力系统继电保护技术在具体应用中依旧面对较多的常见问题,具体包括电流互感饱和、谐波以及超高压电网等方面的影响而产生的问题,可以将计算机网络技术措施、新型互感器措施以及继电保护自适应控制措施的应用来解决上述问题。
参考文献:
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[3]石侃.电力系统继电保护新技术的发展与分析研究[J].科技创新与应用,2013(28).
电力系统继电保护 “电力系统继电保护原理”是本专业的重要专业课,本课程讲述了电力系统继电保护的基本原理、基本概念和基本方法。现对继电保护课的主要内容以问答题的方式做个复习。一、 基本概念题1、 为什麽一般要求采用标幺值制计算电力系统短路电流? 答:把各级平均额定电压作为各级电压的基值使各电压级的标幺值电压皆为1, 变压器标幺值变比皆为1,各电压级的阻抗、电压、电流标幺值不需进行归算。2、电力系统继电保护的原理、作用及组成是什麽? 答:原理:反应被保护线路或设备故障前故障后某些物理量的突变。作用:自动地、快速地、有选择性地控制断路器切除故障、对不正常运行状态发出相应信号。组成:由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。3、对电力系统继电保护的基本要求是什么?答:四性——选择性、快速性、灵敏性、可靠性。4、、小接地电流系统单相接地零序电压是多少?答:约等于相电压。5、何谓继电器的启动电流、返回电流和返回系数? 答: 继电器的启动电流:使继电器刚刚能启动的最小电流 继电器的返回电流:继电器启动后,使继电器刚刚能返回的最大电流 继电器的返回系数:继电器的返回电流与动作电流的比 6、 电流互感器的原理、作用和组成是什么?答:原理:电磁感应原理。作用:将额定大电流变成5A或1A的小电流。组成:由铁芯、一个原边绕组和一个副边绕组组成。7、从使用角度减少电流互感器误差的措施是什么?答:电流互感器电流误差是由电流互感器的励磁电流引起的。减少误差的措施:(1)加大电流互感器二次导线截面,降低二次负载电阻; (2)选大变比的电流互感器; (3)同型号的两个电流互感器串联。8、简述三段式保护的保护特性及时限特性。答:Ⅰ段(速断)—一般保护被保护线路的一部分(一般保护线路全长25%~85%),零秒动作。Ⅱ段(限时速断)——保护线路的全长,一般0.5s动作,作为线路的主保护。Ⅲ段——作为后备保护,其动作时限应比下一线路或设备的后备保护长一个时限阶段。9、 为什麽电流三段保护的Ⅰ和Ⅱ段采用两相两继电器接线,而Ⅲ段(过电流保护)采用两相三继电器或三相三继电器接线。答:电流三段保护一般用于小接地电流系统,它的Ⅰ段和Ⅱ段采用两相两继电器 接线是使不同出线不同相别两点接地时有2/3的机会只切除一回线路。而Ⅲ段采用两相三继电器或三相三继电器接线是为了提高远后备YΔ—11接线变压器对侧两相短路的灵敏度。10、 反应相间短路的方向性电流保护的功率方向继电器为什麽采用900接线?答:两相短路没有死区。11、 简述零序方向电流三段保护的优点答:反映接地故障灵敏;保护范围稳定,不受系统运行方式的影响;零序Ⅲ段时限阶段少,动作延时短;系统振荡不会误动;零序功率方向继电器没有死区;接线简单,可靠。12、距离保护原理是什麽?距离三段保护的优点是什麽?答:原理:反应测量阻抗 的突变。优点:测量阻抗 在故障前和故障后变化量大,比反应单一物理量的电流或电压量大近一个数量级;它是测量阻抗与整定阻抗的比较,保护范围稳定,一般不受系统运行方式的影响;具有方向性。13、写出方向阻抗继电器的动作阻抗方程。解答: 14、写出方向阻抗继电器幅值比较及相位比较的动边条件的 量的表达式。答:幅值比较: ;相位比较: 。15、应相间短路阻抗继电器采用什麽接线?答:一般采用 接线,方向阻抗继电器可以采用 接线。16、写出系统振荡时测量阻抗的表达式。 答: 测量振荡阻抗: 17。反应相间短路的整流型继电器为什麽要加入第三相电压?答、为避免反方向出口两相短路当记忆电压消失后失去方向性18、整流型阻抗继电器加入记忆电压的作用是什麽?答:用来消除方向阻抗继电器保护出口短路的死区和反方向短路不失去方向性。19、 简述相差高频保护的原理。答:相差高频保护是线路的差动保护,用高频载波将线路两侧电流的相位传到对侧比较两侧电流的工频电流的相位。同相位开放保护发出跳闸脉冲,区外故障,工频电流反相位,闭锁保护20、平行输电线路横差电流保护的优缺点是什麽?答:优点:有选择地性快速地控制断路器切出故障线路。 缺点:有相继动作区和死区。21、各电压级的输电线路一般应加装什麽保护?答:220kV:装设不同原理的两套高频保护、距离三段、零序方向三段或四段、综合重合闸;110kV:装设距离三段、零序方向三段、三相一次重合闸;35kV、60kV:装设电流三段、绝缘监视、三相一次重合闸;10kV:装设电流两段、绝缘监视、三相一次重合闸。22、对三相一次自动重合闸的要求是什麽?答:(1)保护出口动作使断路器跳开,经0.5~1s的延时,能使断路器重新合闸;重合次数要一定。(2) 手动合跳或远动合跳不能进行重合。(3) 不满足断路器合闸条件不能重合。(4) 双侧电源应满足同期条件进行重合。 (5)重合闸应能与保护相配合23、什么是变压器的励磁涌流?其特点是什麽?答:励磁涌流:变压器空载合闸和外部故障切除后电压恢复时的励磁电流。 特点:最大励磁涌流的基波分量为变压器额定电流的6~8倍,经0.5~1s衰减到额定电流0.5~1倍的额定电流、含有高次谐波和直流分量、有600~840的间断角24、母线加装专门差动保护的条件是什麽? 答:从电力系统稳定考虑,枢纽变电站母线发生故障会使系统可能发生振荡;双 母线或单母线分段并列运行,母线故障要求有选择性的切除故障母线时加装专门母差保护。25、10MVA以上容量的变压器一般应加装什麽保护。答:主保护:变压器差动保护、瓦斯保护;后备保护:相间故障的过电流保护(低压闭锁的过电流保护、复合电压闭锁的过电流保护)、接地故障的零序过电流保护、变压器过负荷保二、画图题1、画出10kV架空输电线路电流二段保护的原理图。 1LHA 1LJ 3LJ +bh -bh 1LJ 1XJ BCJ 1LHC 2LJ 4LJ 2LJ 3LJ 1SJ 4LJ 1SJ 2XJ BCJ DL TQ2画出小电流接地系统绝缘监视接线图?(并写出整定电压)。3、画出零序电流滤过器原理接线图。4、画出反时限电流二段保护原理接线图。 5、 画出变压器Yd-11接线差动保护原理接线图 6、画出自动重合闸后加速保护的原理接线图 7、画出幅值比较和相位比较的二极管环形比较回路图。 幅值比较执行元件 相位比较执行元件 8、画出发电机转子两点接地保护接线图。 9、画出变压器过负荷保护接线图。 10、在复数平面画出具有整定阻抗为Zzd的全、方向和偏移约为-0.1Zzd的偏移特性阻抗继电器的动作图形。 jXZzd R -0.1Zzd三、判断题 1、过量继电器返回系数大于一、欠量继电器的返回系数小于一。 2、继电器不带电时打开的触点叫常开触点、不带电时闭合的触点叫常闭触点。 3、继电保护的接线系数是流入继电器的电流与电流互感器二次电流之比。 4、电力系统中性点运行方式基本上有两种:大接地电流系统和小接地电流系统。 5、小接地电流系统单相接地的零序电压为相电压,大接地电流系统单相接地零序电压约为1/3相电压。×6、平行线路横联差动保护没有死区。×7、发电机纵联差动保护一般没有死区。×8、零序方向电流三段保护有死区。3、 距离保护是测量阻抗与整定阻抗的比较。9阻抗继电器的动作特性是指阻抗继电器在复数阻抗平面上动作范围或图形。 ×10、距离保护Ⅱ段的保护范围不受助增电流的影响。 11、相差高频保护当被保护线路长度大于180km时发生三相短路会产生相继动作。×12、相位比较的母线差动保护进出线的电流互感器变比必须一致。13电力系统继电保护原理一般是反应单端物理量的三段式保护和反应多端物理量的差动保护。14反应相间短路的阻抗继电器“00”接线也能正确反映接地短路故障。15、阻抗继电器相电压相电流加3KI0的接线方式不能正确反映两相短路。四、计算题1、 电网的接线及参数如图所示 D1 D2 D3 D4 110kV 1DL 50km 2DL 10kV 3DL 10km 0.4kV S=20MVA 2MVA Ud%=10 各级输电线路的电抗为0.4Ω/km, ; ; ; ; , 试对3DL10kV线路进行电流两段保护整定计算或对1DL 110kV输电线路进行距离三段保护整定计算(不校验精工电流)或20MVA变压器进行差动保护整定计算(采用BCH-2型或BCH-1型差动继电器均可)。解1,对3DL10kV线路进行电流二段保护整定计算: Ⅰ段(电流速断)一次动作电流: 灵敏度校验: =3.7 合格 二次动作电流 = 。 Ⅲ段(过电流保护)一次动作电流。 115A=243A 灵敏度校验 = = 二次动作电流 电流保护的动作时间解2,对1DL110kV线路进行距离三段整定计算: 距离三段保护整定计算 解:距离Ⅰ段 整定阻抗 继电器整定阻抗 距离Ⅱ段 一次整定阻抗 灵敏度校验 继电器整定距离Ⅲ段 一次动作阻抗 采用方向阻抗继电器 整定阻抗为 灵敏度校验 近后备: 远后备: 继电器的整定 时限整定 解3,对20MVA变压器进行差动保护整定计算(采用BCH-2型差动继电器)1确定基本侧110kV 11kV 1050A LH二次接线 Δ Y110kV侧为计算侧2 计算动作电流 躲电流互感器二次断线和励磁涌流 躲外部故障的最大不平衡电流 3 计算差动线圈匝数 继电器的动作电流 4灵敏度校验 4 计算平衡线圈 5 平衡线圈的取整误差为零6 短路线圈整定为 DD,