電子的電勢能范文

導語：如何才能寫好一篇電子的電勢能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】電子式 電能表 防竊電

隨著科學技術的發展，電子式電能表逐漸替代了感應式機械電能表，而電子式電能表的竊電手段更加隱蔽，給查處帶來了很大的難度。供電企業一方面要加強管理，加大宣傳力度，完善相關法律法規，還要在技術上堵塞漏洞。

下面就竊電現象形成的特點和對策作簡要分析。

一、竊電行為的類型

竊電行為的種類很多，主要有以下幾種類型：由于表殼或電表箱的原因導致竊電者有機可乘而發生的竊電行為；磁場干擾的竊電行為；增加額外的導線、旁路部分電流的竊電行為；移動或移除電能表接線的竊電行為；增加額外的器件，如二極管、電容、電阻及其組合，改變電壓回路的波形、相位，降低電壓回路電壓的竊電行為。

二、常規電子式電能表在防竊電方面的缺陷

在傳統的電子式電能表設計中，由于以下幾種原因，導致它們不能較完善的檢測或處理竊電行為。僅使用進線端的電壓和火線的進出端所流經的電流作為電能計量的依據；大多數沒有使用很可靠的鉛封；一些竊電方式很容易操作，但是很難檢測，對于即使是非常簡單的竊電行為也無能為力。

三、電子式電能表的防竊電功能研究

（一）表殼和電表箱的防竊電技術。表殼是對付竊電的第一道防線。這就要求電力系統的管理人員加強自身管理的同時，也要對使用的電能表提出要求：采用聚碳酸酯的表殼或者金屬的表殼，電表有出廠鉛封，把電能表表殼通過焊接膠合，要打開電表就必須損壞它，以此來對抗竊電行為。使用特制的電表箱也能抑制一些竊電行為的發生。如鉛封電表箱，盡量減小導線周圍的間隙，增加旁路電流、反接電能表等竊電行為的難度。如果必要，還可以在電表箱內添加檢測設備，以檢測竊電者對電表箱箱門的非法打開。

（二）防磁場干擾竊電。永久磁場和電磁場都會影響電表的正常計量。竊電者在電表附近放置強磁磁鐵或大線圈都能干擾電表的正確計量，達到竊電的目的。強磁磁鐵還能使電源變換的變壓器鐵心飽和，導致電能表的工作直流電壓降低或者消失。強磁磁鐵靠近表殼將減小功率的測量值，甚至能將功率減小到0。由于磁鐵的影響范圍比較小，所以電流互感器在表殼內的位置對抵御磁鐵的干擾是相當有幫助的。大線圈產生的電磁場會影響電能表中大多數的元器件，例如，錳銅電阻、電流互感器、核心的電子器件等。為防止磁場干擾，電能表內部元器件的位置及其安裝位置是非常重要的。應把易受磁場影響的敏感器件盡量放置在貼近電能表背面的地方，因為通常竊電者很難從電能表背后干預電表的正確計量；應保持易受磁場影響的敏感器件遠離電能表的頂部和兩邊，因為頂部和兩邊是容易粘附磁鐵的地方。

磁屏蔽是一種非常有效的防止磁場干擾的做法，首先我們可以使用金屬外殼的電流互感器，屏蔽磁場對它的影響。其次我們可以在表殼內襯薄層金屬，以屏蔽整個電能表模塊。但是這種做法將增大原材料、生產及安裝的成本。

（三）防電流不平衡竊電。正常的電流不平衡體現為接地現象的存在，竊電時的電流不平衡包括任何的火線和零線的測量所得到的負載電流不相等的情況，這是由于竊電者旁路部分電流，導致電表的測量值小于真實值。竊電者可能用簡單的短接進出電表的接線端，這種竊電行為比較容易實施。竊電者可以在幾秒內移除短路線，所以很難查處這種竊電。要檢測電流的不平衡就不可避免增加電表的成本，必須要額外增加一個電流傳感器，以實現零線的電流檢測；由于隔離原因，可以在第一路的電流通道上選用低成本的錳銅電阻，但是另一路就必須使用成本相對較高的電流互感器。對于單相表，可以同時測量火線和零線的電流來檢測電流是否不平衡。此外，還要求電能表的計量芯片具有兩個獨立的ADC來進行兩個電流通道（火線、零線）和一個電壓通道的采樣，并自動比較兩個電流通道的電流大小，實現電流不平衡時的檢測和防竊電測量。

（四）防電流反向竊電。調換進出線或者利用變壓器施加低壓反向大電流是竊電者經常采取的竊電行為。竊電者企圖讓電表負計量，使汁量值向后退，這種竊電行為比接地或旁路電流的竊電行為更具侵害性。電流反接時的防竊電，要求計量模塊有自動檢測電流反向功能，不需要任何的輔助元器件就能實現電流反向的檢測。同時，可以給電能計量模塊預置電流反向時的處理方式，如電流反向時取功率或電能的絕對值為測量值等等。

（五）防移除電壓竊電。移除電壓表現為移除電表接線中的一路，通常竊電者移除零線，使得電表沒有電網電壓的進入，導致電表不能正常計量或不能工作。對付這種竊電行為，可用一個低成本的電流互感器CT，從其余的連接電表導線中流經的電流上竊取很小的電能給電能表供電，使電能表實現防竊電測量。由于受到電能表成本、電能表表殼的尺寸以及電子元器件能夠承受的最大電流等諸多因素的影響，選擇從電流上竊電的CT是受限制的，因此能從電流上竊電給電能表供電的電能也受限制。當負載電流大于1A-2A時應能實現電能表的防竊電測量，而當負載電流很小時，能從電流上竊取的電能將不能勝任電能表供電，因此，需要采用低功耗計量芯片。

四、結束語

通過改進電子式電能表的設計，可方便地實現防竊電功能，有效地防范竊電現象的發生。雖然防竊電電能表價格相對偏高，但相對于竊電造成的損失還是很小的。如今，筆者所在的望都縣供電公司已經為大用戶（專變用戶）全部實現了網絡遠程抄表，監控中心隨時可以通過網絡對大用戶的電流、電壓、用電量、功率因數、停送電、開關電能表箱等情況進行遠程監控，有效的從各個途徑遏制了竊電。

參考文獻：

[1]李衛東：《淺議集中式電能表的設計思想》。北京：2001.5。

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電子式多功能電能表主要針對國內市場三相用電的工業用戶。隨著電力行業改革深入，工業三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內多功能表種類少、價格較高、功能不完善，往往僅是針對某些地區的特定要求開發，缺乏通用性，某些產品未能完全達到國標的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應這種市場需求而設計的。

這是一款智能型高科技電能計量產品，該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能，還具有多費率控制，負荷曲線記錄，各相失壓、過壓、頻率超限記錄，數據LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進行查表、設表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫，編碼效率高，可維護性好，便于實現模塊化設計，可根據用戶的需求方便地對功能模塊進行裁剪。而且代碼經過優化，其生成的目標代碼大小和執行效率已與匯編代碼相差無幾。該產品的技術指標全面符合GB/T 17215-1998《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規約》的要求。

多功能電能表的總體結構和硬件設計

多功能表總體結構

電子式多功能電能表硬件的核心MCU主控制器，它負責按鍵輸入掃描、工作狀態檢測，計量數據的讀入、計算和存儲、電表參數的現場配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括MCU主控制器單元、電量計量模塊、紅外和RS—485通信模塊、校表模塊、EEPROM存儲陣列等;其他輔助模塊主要有:時鐘日歷電路、工作異常報警電路、按鍵輸入電路、復位和看門狗電路、開關電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和LED顯示模塊。多功能表總體結構框圖如圖1所示。

高性能主控制器單元

主控制器采用NEC公司8位單片機中的高檔產品uPD78P0338。該款單片機為120腳QFP封裝，單片集成有60KBFlash、一個異步通信串行口、40x4段LCD驅動器、高達10MHz的總線時鐘和10路10位精度的ADC，并可通過簡單的接口進行在系統編程，極大地方便在線調試和軟件升級。并且支持高級語言，較好地滿足了多功能表任務繁多、數據量龐大、算法較復雜的功能要求。

串口復用通信單元

通信電路模塊主要包括TSOPl838紅外接收頭、紅外發射二極管、載波電路、MAX487專用485收發電路、驅動/開關二極管和其他元件。

本電能表為便于用戶抄表，設計有紅外本地抄表和RS-485集中抄表兩種串行抄表方式，因為uPD78F0338僅有一個串口，故通信電路設計時采用串口復用技術。由9012、9014和若干電阻等器件組成互補開關，由MCU的一個I/O口來控制紅外和RS-485通信方式的切換，如圖2所示。

高精度電量計量模塊

計量模塊由高精度專用電能計量芯片SA9904，電流互感器和其他外圍電路元件組成。SA9904是Sames公司生產的一款三相雙向功率/電能計量芯片，可以計量有功/無功功率、電壓、頻率、相序異常等，可以單獨計量每一相的用電信息，符合IEC521/1036標準，可達到1級交流電能表的精度要求，各數據寄存器具有24位精度，可通過三線SPI接口與CPU交換數據。從而可以較好地適應多功能表需要計量多種電量數據的要求。SA9904引腳及其外圍電路圖如圖3所示。

其中，CLK、DO、DI構成與MCU控制器的接口，用于傳輸控制命令和測得的電量數據，IIps、IIPt、IIPr用來對電流取樣，IVPl、IVP2、IVP3用來對電壓取樣。

時鐘日歷模塊

時鐘電路采用EPSON生產的RTC-4553實時時鐘芯片。內部集成了32.768kHz的石英晶體振蕩器，簡化外圍電路，并可以根據需要進行自由設置以得到較高的頻率;同時集成有時鐘和日歷計數器，可選擇24或12小時顯示模式，時鐘可通過軟件方式進行間隔30秒的調整，并提供0.1Hz或1024Hz的定時脈沖輸出，以便于在電能表的外部對時鐘精度進行定期檢查。RTC-4553引腳及其外圍電路圖如圖4所示。

其中，SCK、Sin、Sout與主處理器接口，用于發送控制指令或者傳輸日期時間數據，本系統日歷時鐘模塊采用電池作后備電源，以確保在停電狀態下，日期時間的準確無誤。

多功能電能表的軟件設計

數據結構設計

多功能電能表涉及的數據類型種類繁多。按字節分包括單字節、雙字節、三字節、四字節和六字節等，按表征的意義分有時間、時刻、電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、次數、功率因數、門限、狀態字、系數、表號等。復雜的數據類型對數據結構的設計提出了較高的要求，本實現方案通過采用多種數據尋址方式和多種類型存儲器較好地解決了這一問題。

數據結構設計要點

系統的數據存放方式有:內部ROM、RAM和外掛EEPROM。

內部ROM用來存放大量的常數表格，RAM用于存放臨時變量和堆棧，本方案需要2.5KB左右的RAM，串行EEPROM則存儲各種用戶電量數據和設表參數，通過12C總線與CPU交換數據，電能表按設計需求的最大要求大約需要250KB的EEPROM，本方案采用8片256位EEPROM通過級聯來實現。

數據尋址方式

EEPROM數據訪問采用兩種方式;直接地址訪問，通過數據的EEPROM地址直接讀寫數據;數據ID尋址，通過數據的編碼讀寫數據。

通信口復用功能設計

紅外通信和RS-485共用一個串行口(RxD/TxD)通信，由于串行口通信開始都有一低電平位(0)，因此將紅外接收端(與485接收端用一三極管隔開)引到一中斷引腳INTP1，通過其引發的中斷可判斷串行口數據是否來自紅外。發送時按時應方式發送，使其不互相干擾。由于紅外通信和遙控接收用同一接收管，因此在判斷紅外來源的中斷中啟動定時器INTTM4檢測紅外接收端，如果檢測到脈沖寬度為9ms或0.56ms，則判斷為紅外遙控，并根據定時檢測遙控編碼;否則判斷為紅外產生的串行口接收中斷，并將定時檢測關閉。

紅外38.4kHz調制信號由CPU內部分頻輸出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因紅外發送字節之間可選有15～20ms的延時，而485通信則不需要延時。數據發送在發送中斷中進行，紅外通信在發送操作后立即關閉發送中斷允許，待延時時間到后再允許發送中斷。

多功能表程序流程圖

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關鍵詞:ZH17X6; 復位監控電路; 掉電監測; 電子式電能表

中圖分類號:TN911; TP274 文獻標識碼:A 文章編號:1004-373X(2010)14-0205-03

Power-supply Supervisory IC for Low-power Electronic Energy Meter

WU Hai-qiang1,2, TANG Zhen-zhong2, SHI Qian2 , MA Hui2, XU Yong-ping3

(1. School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;

2. Zhuhai ZhongHui Microelectronics Co. Ltd., Zhuhai 519020, China;3. Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore)

Abstract: A new self-developed low-powerpower supply supervisory IC--ZH17X6 is introduced, and its application in electronic energy meters is proposed. ZH17X6 series can be used for power-down monitor and system reset in the electronic energy meters. Compared with the similar circuits which are currently used in the electronic energy meters, due to the CMOS technology.ZH17X6 has the advantages of low power, low cost and robustness. A typical application circuit based on ZH17X6 for power-down monitor and system reset in the electronic energy meter is also included.

Keywords: ZH17X6; reset monitoring circuit; power-down monitoring; electronic energy meter

0 引 言

現代電子式電能表對系統穩定及掉電存數等有著異常嚴格的要求,掉電監測及復位電路是整個電表中最基本又極為關鍵的部分。目前國內各電能表廠家大多以MAXIM公司的MAX706、ADI公司的ADM706等類似集成電路做為掉電監測及復位電路的核心,使用該監控電路來監測系統是否掉電、監控MCU是否正常運行。但因為MAX706等在上電或掉電到4.4 V以下都有復位信號,而且復位信號輸出時間不可控制,這很可能會影響到電表的掉電監測以及存數[1]。同時電能表頻繁上、掉電,以及電源干擾信號很大時,就會引起反復復位造成電能表中數據被破壞,影響電能表的可靠正常運行。這關系到電表計量的準確性以及系統運行的穩定及可靠性。

目前眾多廠家為解決上述問題,都專門圍繞MAX706等看門狗IC增加額外的電路來提高掉電監測及復位電路的穩定性和可靠性。但復雜的額外電路帶來了成本的增加,PCB布線難度的增加以及器件與焊點增多帶來的可靠性降低的風險。

針對電子式電能表嚴格的復位監控功能,珠海中慧微電子有限公司推出了ZH17X6系列,它是一款低功耗電源管理數據保護芯片。

ZH17X6的主要特點是低功耗、高集成度和高可靠性[2]:

ZH17X6具有-40～+85 ℃的工業級工作溫度、1.8~5.5 V的超寬工作電壓;工作在5 V下10 μA、工作在3.3 V下5 μA以及低功耗狀態下低至0.2 μA的工作電流;在系統上電、復位按鍵按下的情況下,芯片能夠保證輸出準確可靠的復位信號;其內部的看門狗電路能監視微處理器的運行,當 1.6 s內輸入信號的狀態沒有改變時將發出復位信號;具有更加可靠的掉電監測功能。在檢測到掉電信號時迅速通知MCU保存數據并且控制復位信號延時發出,可以防止數據因掉電而丟失。超寬的工作電壓以及超低的工作電流使芯片格外適合于要求低功耗或使用電池供電的系統[3],使ZH17X6系列芯片可以廣泛應用在醫療電子、工控儀表和消費類便攜式電子等產品上;不低于4.5 kV的ESD防護,提高系統的可靠性;監測供電電源異常抖動并提供強制復位功能,大大提高系統工作的穩定性;所有功能集中在8引腳的SOP封裝上(封裝尺寸為5 mm×5 mm),性價比極高。ZH17X6系列芯片工作電壓見表1,ZH17X6引腳說明見表2和圖1。

表1 ZH17X6系列芯片工作電壓一覽

版本 溫度范圍/℃電壓范圍 /V封裝

ZH1706-40～+851.8~3.68-SOP

ZH1716-40～+85 1.8~5.58-SOP

ZH1726-40～+85 3.0~5.58-SOP

表2 ZH17X6引腳說明

引腳名稱功 能

1WDI喂狗信號,在芯片正常工作時喂狗信號需要在1.6 s內翻轉,否則RESET輸出信號將輸出200 ms的復位脈沖,喂狗信號能被PFI信號屏蔽,只有MR和PFI高于1.25 V時看門狗電路才正常工作。

2PFI掉電檢測信號,當PFI信號低于1.25 V時PFO為低,否則PFO信號為高。當PFI從低到高變化,延遲1.6 s后輸出200 ms復位信號。

3 MR Vref輸入信號低于1.25 V時,強制RESET輸出信號為低。

4 STB低功耗模式選擇電壓信號,當VIN高于1.25 V時產生門控時鐘信號。

5 GND電源地。

6PFO 掉電通知信號,低電平有效。

7 RESET 復位信號,低電平有效。

8 VDD芯片工作電源。

圖1 ZH17X6 引腳說明

1 基于ZH17X6單片掉電監測及復位電路原理應用

圖2是MAX706為核心的電表掉電檢測及復位電路框圖[4] 。在正常工作時,檢測系統MCU產生的喂狗信號是否在一定時間內翻轉,如果喂狗信號產生翻轉,MAX706定時器的計數清零,重新計時;如果喂狗信號沒有產生翻轉,則產生復位信號[5]。上述過程如此重復循環。掉電檢測電路利用MAX706內部電壓比較器實現,配合線路電壓采樣電路以及掉電延時電路,在選取好線路電壓采樣電路的分壓電阻阻值后,在掉電過程中分壓電壓到達MAX706比較門檻電壓,會使MAX706產生掉電信號,同時為在掉電時爭取到盡量長的存數時間,通常還配備比較大的延時電容。工作電源電壓檢測信號檢測工作電源狀態,當系統電壓低于2.7 V時,產生低電平信號。該信號經過掉電判斷電路與復位控制電路的作用后,可使MCU復位,避免電能表在非掉電狀態、僅因為工作電壓強烈波動時進入非正常狀態。

圖2 基于MAX706的掉電檢測及復位電路框架圖

圖3是基于ZH17X6的電表掉電檢測及復位電路框架圖[3,6] 。圖2中核心看門狗芯片的所有電路,都高度集成在一顆ZH17X6上。比較后可以看出,在保證電路穩定性和可靠性的基礎上,ZH17X6極大地簡化了如圖2所示的電子式電能表的復位監控電路,從而使以它為核心的復位監控電路(如圖4),在實際應用中具有很高的性價比。

圖3 基于ZH17X6的電表掉電檢測及復位電路框架圖

圖4 基于ZH17X6 的掉電檢測及復位電路

在掉電時,ZH17X6的 PFI管腳檢測到在R5,R3的分壓電壓低于基準電壓時,比較器發出掉電通知信號。在發出掉電通知信號與完全掉電的時間段內,上電檢測信號,控制喂狗信號檢測電路及上電延遲電路均不工作,不產生復位信號。并且,當PFI監測到掉電信號時,ZH17X6馬上進入低功耗模式[7]。此時芯片內部時鐘振蕩器關閉,芯片RESET 引腳輸出和PFO 引腳輸出都為高電平(無論此時PFI 引腳檢測電壓是否高于1.25 V),芯片總的工作電流為1 μA[8]。

片內比較器比較VBB經R6,R7分壓后的電壓與片內基準電壓,當分壓后的電壓小于片內基準電壓時,ZH17X6認為工作電壓發生異常,馬上輸出強制復位信號,通過此方法實現對工作電源電壓檢測的功能。

表3 圖4中所需器件列表

器件種類型號規格數量

看門狗復位芯片ADM7061

比較器略1

低功耗電壓檢測器略1

NPN三極管略2

雙頭肖特基二極管略2

貼片電阻略16

貼片電容略8

器件總計(顆)31

焊點(個)85

電路印制板約26 mm×28 mm―

圖4中的VBB,是電表工作電壓3.3 V(V33)與電池BT1經過雙二極管Q1比較后得到的工作電壓。在正常運行時,使用V33供電;當發生掉電時,則自動轉換成電池供電。ZH17X6在3 V的工作電壓下的正常工作電流為5 μA;在低功耗模式下僅有1 μA。使得ZH17X6完全可滿足在電子式電能表發生掉電時,電池供電的低功耗運行條件。表3為圖4所需的器件。

表4 圖2框架電路所需器件列表

器件種類型號規格數量

看門狗復位芯片ZH17X61

雙頭肖特基二極管Q11

貼片電阻R2~R8,R198

貼片電容C3,C13,C16~C185

器件總計(顆)15

焊點(個)37

電路印制板約21 mm×10 mm―

由于集成度高,ZH17X6僅需少量元器件。┍3給出了圖4原理圖的整個電路所需要的4種約15顆元器件,總計37個焊點以及約21 mm×10 mm的印制板面積。

對比之下,┩2所示框架以MAX706為核心的復位電路,總共需要7種約31顆元器件,總計85個焊點以及約26 mm×28 mm的印制板面積(如表2所示)。

比較后可以清晰看到,基于ZH17X6的復位監控電路所需的元器件、焊點以及印制板的面積比基于 MAX706的電路分別減少了約51%,55%和71%。器件數量和焊點的減少以及PCB布板的簡化,使得電子式電能表成本大幅降低,同時還大大降低電表出現故障的幾率,提高了電表可靠性。

2 結 語

珠海中慧微電子有限公司推出的ZH17X6低功耗電源監控數據保護芯片系列,在提高電子式電能表穩定性、可靠性的同時,極大簡化了電子式電能表的復位監控電路,降低了電表成本。

在ZH17X6面世之初,即被國內某著名電表企業密切關注。ZH17X6正式后,該公司立即與珠海中慧微電子有限公司達成合作意向。對ZH17X6進行了長達10個月的嚴格檢測與現場試掛,ZH17X6在電表EMC實驗、型式實驗和現場試掛時表現異常的穩定,以最優的性價比,最終成功應用于該電表企業的三相多功能電表上,并以巨大優勢逐步完全取代現有電路。

參考文獻

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[4]鄒于豐.MAX706在微處理器系統中的應用[J].儀器儀表用戶,2003,10(4):49-50.

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[6]史謙,唐振中.一種延時復位控制電路及方法[P].中國:200710032893, 07/1/09.

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【關鍵詞】電力系統自動化；繼電保護自動化；智能電網

1.概述

繼電保護裝置在電力系統中是十分重要的設備，它能維護電力系統的正常運行。在電力系統正常時繼電保護裝置會對電力系統的工作狀態進行監督和反應，當電力系統出現間題時，繼電保護裝置會迅速運用遙調和遙控等方式對系統間題進行處理，避免了間題的擴大。因此保證繼電保護裝置的正常運行對電網系統來說是非常重要的。在現今社會，原有的傳統繼電保護裝置已經逐漸不符合電網系統的要求，因此繼電保護裝置開始朝著自動化、智能化發展，并且已經取得了一定的成就。

2.繼電保護自動化的概念及工作原理

為了保護電力系統能夠正常運行，或者在發生間題時能夠及時的發現和解決，技術人員對電網系統設置了繼電保護裝置，維護了電網的正常運行。而最新技術下產生的繼電保護自動化則更加有效的解決了這個間題。它會在電網系統發生間題時，立即予以發現，然后自動采取相應措施，這些措施包括報警信號、跳閘等。如果有必要，這種裝置會把故障部分進行隔斷，避免事故的進一步擴大，對一些比較簡單的故障繼電自動保護化裝置也可以直接予以解決。

繼電保護裝置通常由引腳，線圈，銜鐵，觸點等構成。輸人信號是指源于其傳輸系統的保護對象的信號，測量模塊通過采集被保護對象的有關運行特征信號，而得到測量信號，須與整定值進行對比，比較結果被送達至邏輯模塊。邏輯模塊依據測量模塊的比較值的大小、性質及產生的次序或以上幾種參數的組合，來進行邏輯運算，其邏輯值決定動作是否進行。

在自動化的電網實際運行中，它對于發電、配電、輸電等電氣設備的監控，都是由傳感器來完成的，并且結合網絡系統來采集和整合監控數據，然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合，最后對數據進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。因此，這種分布式發電、交互式供電對繼電保護提出了更高要求。因此自動化的繼電保護裝置不僅需要確保保護對象信息的安全，還需要關聯到其它電氣設備的運行信息。

在新型的自動化繼電保護系統中，主要通過監控系統，講被保護對象所有的電氣量信息以及與其關聯節點的其他節點的運行狀況信息進行分析和決策，實時對相應繼電保護裝置的保護功能和保護定值進行修正、調整，確保保護裝置能夠適應靈活變化的情況。

3.繼電保護自動化關鍵環節

根據繼電保護的工作范圍和效果進行詳細的特征分類，可分為選擇性、靈敏性、快速性、可靠性，這四個點是繼電保護的系統能否正常運行的客觀要求。

3.1靈敏性

在繼電保護系統中，當電力系統發生其維護范圍之內的故障時，可以通過靈敏系數有效的反應，確保系統的運行安全。

3.2可靠性

繼電保護系統的可靠性是指當在規定的范圍之內，系統產生了其應該動作范圍內的故障時，裝置不該拒絕該動作。然而不是它的動作范圍內的情況時，該裝置不應誤動作操作。

3.3快速性

為了防止故障蔓延，減輕危害，盡可能的恢復電壓。因此，當系統發生故障時，裝置應保證動作迅速，及時切除故障。

3.4選擇性

在故障發生時繼電保護系統會對故障的嚴重程度進行判斷，然后將故障點的線路切斷，讓無故障的系統能繼續進行正常工作，最大程度上減少故障對整個系統帶來的危害，使電網系統能夠保持常規狀態下的運行。

4.新時期電力系統對繼電保護自動化的影響和挑戰

在目前我國的繼電保護裝置水平還比較落后，傳統的繼電保護裝置還占到了主流，阻礙了我國電力系統的發展。我國的電網繼電保護水平必須跟上世界的先進水平，讓我們的繼電保護裝置能從傳統中得到改變嗎，走向數字化、自動化、智能化。這不僅是對于繼電裝置的革新，也是整個電網系統的一個重大升級，也符合時展的需求。在目前我國的電網系統正在朝著智能電網邁進，許多新的設備投人運營，這就導致設備的故障率有了一定的增加，對繼電保護來說也提出了更高的要求。所以需要提高繼電保護裝置的技術水平，以便適應不斷發展的電網系統，切實保護電網系統的正常運行。目前，在電力系統的大力發展下，針對自動化的繼電保護技術，需要解決的間題主要只有：時間和數據的同步性以及繼電保護的整定計算。

智能電網中的額電子式互感器是分布式的，數據采集模式也是通過單元合并的，為了保證數據采集和傳輸的同步，在系統中需要精確的時鐘同步。

在電網繼電保護整定計算中，需要考慮很多的因素，比如電網的接線方式，以及運行方式，它們會對定值計算產生很大的影響。為了合理協調保護的靈敏性、速動性、選擇性和可靠性之間的關系，保證各保護達到最佳的配合狀態，就要求我們對電網的各種運行方式及多種故障情況進行反復而周密的計算。

5.繼電保護的未來發展趨勢

繼電保護的技術發展道路已經越來越明確，就是智能、數字、網絡，并通過信息處理技術將數據整合在一起。

目前繼電保護技術正在朝著智能化、數字化以及網絡化發展，適應了智能電網的技術水平要求。在以往的繼電器使用中往往有一些間題，表現最明顯的間題是系統的定值計算與管理系統定值分離，這種分類導致了數據的不準確，給操作帶來了較大的困難，同時比較容易產生較大的失誤。因此技術人員加人了智能化概念，就是通過模糊邏輯、神經網絡等控制手段對繼電保護裝置進行控制，保證了數據的準確性。因此，數字化的繼電保護裝置在人工智能的控制下建立了繼電保護網絡，從而最大程度的實現了對于繼電保護裝置的控制，也加強了對于電網系統的監測與故障處理，是未來繼電保護裝置未來的發展趨勢。

結束語

在智能電網不斷發展的今天，對于整個電網系統的安全與穩定來說也提出了挑戰，繼電保護技術就是在這種挑戰下得到了創新和發展。目前我國的繼電保護技術還不夠先進，傳統的繼電保護裝置還占領了大部分的電力系統，因此我們需要不斷加快對于繼電保護技術的研發，提高先進繼電保護裝置的更新頻率，讓我國的繼電保護技術朝著智能化、數字化以及網絡化道路不斷前進。

參考文獻

[1]陳勇軍，趙玉梅.智能電網中的繼電保護技術分析【J】.科技與企業，2012（23）.

篇5

關鍵詞：數字電路； 量程自動轉換； 智能化； 數字信號； 電壓表

中圖分類號：TN919-34； TP216+.1 文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)20-0184-03

Development of Intelligent Digital Voltmeter Based on Digital Integrated Circuit

LI Huai-fu

（Sichuan Information Technology College, Guangyuan 628017, China）

Abstract： In order to solve the intelligentization difficulties existing in ordinary digital voltmeter, such as range automatic convertion, polarity judgment of measured voltage, amplitude transformation, overrange display and alarm signal intelligentization, the digital circuit chip is adioted to realize the intelligentization of voltmeter functions according to digital logic control relation. The design principle of the circuit is elaborated. The circuit system composition, function and characteristics of each part in the circuit, selection of circuit components, and signal processing process are introduced. The design functions are verified by an actual product. A homemade intelligent digital voltmeter with the design functions has been put into practice.

Keywords： digital circuit; range automatic convertion; intelligentization; digital signal; voltmeter

0 引 言

在現在市場上廣泛使用的一般數字電量測量電表都沒有解決量程自動轉換問題，測量操作時仍然靠人工拔動開關轉換量程，測量電表的智能化設計是一個難點。在現有的智能電表中，智能化功能大多采用單片機控制電路或雙向移位寄存器來實現，其缺點是電路系統、量程控制信號的產生比較復雜，調試與制作難度大，可靠性較差等。實際上,電路系統完全可以用常用數字集成電路組成，通過組合邏輯功能來實現多個量程之間的自動轉換等功能。

1 電路系統的方框結構

電路系統由被測輸入電壓極性檢測與變換電路、電壓幅度變換電路、量程自動控制轉換信號產生電路、多路模擬開關切換電路、量程控制放大電路、A/D轉換電路和顯示電路等組成，如圖1所示［1-2］。

圖1中各部分電路的功能分別是：

(1)電壓極性顯示信號產生電路：由電壓比較器根據被測電壓極性產生“+”或“-”極性顯示信號。

(2) 電壓通道選擇與極性轉換電路：有2個通道，對于正極性電壓由通道1通過，若為負極性電壓由通道2通過，再變換為正極性后輸出。

(3) 量程自動控制信號產生電路：根據被測電壓的高低確定各段的測量范圍（量程）,產生量程自動轉換控制信號、超量程顯示與報警信號，并控制各量程小數點的位置。

圖1 數字式智能電壓表電路結構方框圖

(4)程控放大器與模擬開關切換電路：在量程自動轉換控制信號的作用下選擇不同的通道，將某個量程的輸入電壓放大或衰減一定比例后送入A/D轉換器。

(5) A/D轉換電路：將模擬電壓信號轉換為數字信號。

(6) 譯碼與顯示電路：將數字信號譯碼后，由數碼管顯示出測量結果。

2 電路原理圖簡介

根據圖1構建的數字式智能電壓表電路原理［3-5］如圖2所示。圖中主要元器件的作用如下：

U1（LM324）為四運放IC1，U1-1/4與U1-2/4的作用是產生被測電壓極性識別信號與控制U2的信號通道。U1-3/4構成程控放大電路，對被測電壓進行10，1，1/10，1/100的放大或衰減。U1-4/4為反相放大器，用于調整輸出電壓幅度以滿足A/D轉換器正常工作要求；

U2（SGM522）為二通道模擬開關IC，實現正、負極性的被測電壓分通道傳輸，以便對負極性信號實施反相處理；

U3（C4066）為四通道模擬開關IC，在量程自動控制信號的作用下，實現讓不同量程的電壓分通道傳輸，以便配合U1-3/4電壓進行幅度變換；

U4（LM339）、U5（74LS05）、U6與U7（74LS21）組成自動量程控制信號產生電路。其中，U4為四比較器IC，用于確定各量程的測量范圍，U5為四反相器，對高或低電平實施反相變換，U6、U7均為四輸入雙與門IC，通過邏輯運算獲得自動量程控制信號；

圖2 數字式智能電壓表電路原理圖

U8（C14433）為雙積分式A/D轉換器（又稱雙斜式A/D轉換器），轉換輸出結果與輸入信號的平均值成正比，對疊加在輸入信號上的交流干擾有良好的抑制作用，具有零漂補償的3位半（BCD碼）單片雙積分式A/D轉換功能，轉換速率為3～10 Hz，轉換精度為±1 LSB，模擬輸入電壓范圍0～±1.999 V或0～±199.9 mV，輸入阻抗大于100 MΩ。MC14433轉換結果以BCD碼形式，分別按千、百、十、個位由Q0～Q3端輸出，相應的位選通信號由DS1～DS4提供；

U9（MC14511B）為譯碼集成電路，將BCD碼譯碼成十進制信號，控制數碼管的位顯示；

U10（MC1413）為7路反相緩沖集成電路，用于實現高低電平間的轉換，增強對數碼顯示管的驅動能力。

3 電路工作原理

（1） 被測電壓的Ux極性判斷與變換電路工作原理：電路由2個過零電壓比較器、一個反相器和雙向限幅電路組成［6］，當Ux極性為“+”時，U1-1/4輸出高電平，在C＋的控制下被測電壓通過U2的第一通道。U1-2/4輸出低電平，C―也為低電平，U2的第二通道不通；當Ux極性為“-”時，U1-2/4輸出高電平，在C―的控制下被測電壓通過U2的第二通道，并通過U5-1/4完成反相變換。U1-1/4輸出低電平，C＋使U2的第一通道不通。V1,V2為雙向限幅二極管，用于限制加到U1-1/4與U1-2/4輸入端的電壓幅度。

（2） 多路模擬開關和程控放大電路工作原理：電路由C4066，U1-3/4、R4～R7等組成。設R1~R3通道等效電阻為R1～3，其大小可設置為100kΩ，當B1為高電平時，多路模擬開關C4066的i1~O1通道接通，運放U1-3/4的反饋電阻R4取1 MΩ，對Ux放大10倍后送入A/D轉換器的輸入端。若A/D轉換的電壓滿度值為2 V，則可測量0～±200 mV的電壓。同理，當量程轉換控制信號B2,B3,B4分別為高電平時，C4066對應的通道接通，當U1-3/4的反饋電阻R5，R6，R7分別取100kΩ、10kΩ、1kΩ時，R5使±200 mV～±2 V的電壓直接通過，R6使±2～±20 V的電壓衰減10倍后通過，R7使±20～±200 V的電壓衰減100倍后通過。再將某┮宦肥涑齙繆咕U1-4/4反相放大，使與實際被電壓極性一致，并可通過R16調節電壓放大倍數（-R16/R15），保證A/D轉換電路正常工作所需的輸入電壓。

（3）量程自動轉換控制電路工作原理：量程自動轉換電路由四4比較器U4、3個反相器（U5內）、2個四輸入雙與門U6與U7、分壓電阻R10～R14等組成。由于設置R1～3為100kΩ，選擇R8（470kΩ可調）與R9（5kΩ）使ux在R9上的分壓比為1/100，經分壓后加到各比較器的反相輸入端。當ux分別為±200 mV，±2 V，±20 V，±200 V時，分電壓值分別為2 mV,20 mV,0.2 V,2 V。同時，由R10～R14（電阻值如圖2中所示）對VCC分壓獲得各比較器的參考電平也分別為2 mV,20 mV,0.2 V,2 V，并分別加至各比較器的同相輸入端。當被電壓Ux達到某量程的滿刻度值時，使比較器的輸出電平由高變低，通過組合邏輯電路產生量程自動控制與標志信號（高電平有效）。若Ux位于0～±200 mV，U6-1/2輸出高電平，獲得有效量程控制信號B1，其余B2～B3為低電平；同理，當被測電壓分別在±2 V，±2～±20 V，±20～±200 V范圍時，U6-2/2、U7-1/2、U7-2/2分別輸出高電平，獲得量程控制信號B2、B3和B4，狀態轉換表如表1所示。

邏輯表達式分別為：B1＝W•X•Y•Z，B2＝┆WX•Y•Z，B3＝WX•Y•Z，B4＝WXYZ。Z＝0為超量程標志信號。

（4） 被測電壓極性、小數點位置與超量程的指示信號：被測電壓極性顯示控制信號由U1-2/4提供，用輸出的高或低電平控制“-”或“+”號的顯示；小數點位置控制信號由量程自動轉換控制信號實現，B1的高電平用于顯示測量范圍為0～±200 mV的小數點位置，B2的高電平用于顯示測量范圍為±200 mV～±2 V的小數點位置，B3的高電平用于顯示測量范圍為±2～±20 V的小數點位置， B4的高電平用于顯示測量范圍為±20～±200 V的小數點位置，當被測量電壓范圍在±200 V以外時，不用小數點；超量程指示信號由B4的低電平實現，當B4為低電平時，表明被測電壓超過了±200 V的最高上限。

（5） A/D轉換、譯碼、顯示電路工作原理：用U1-2/4輸出的信號控制數碼管最高位“g”段的亮與不亮，實現極性“-”顯示。當U4的4個比較器都輸出高電平量，便發生了超量程情況，可用它們產生報警與超量顯示信號（本系統未考慮）。當程控放大器輸出的信號加到U8的3腳，將模擬電壓轉換為BCD碼，并由20、21、22、23腳輸出，經U9譯碼為千、百、十、個四位十進制數，同時，由U8的16、17、18、19腳輸出對應的選通信號，共同控制數碼管顯示測量結果。

4 結 語

本測量系統運用與門、反相器、比較器、多路模擬開關集成電路（C4066）等數字集成電路巧妙組合獲得了被電壓極性判斷、量程自動轉換、信號幅度變換、小數點位置顯示控制、超量程顯示與報警信號。電路結構設計看似復雜，但分立元件少，成本低。具有設置量程方便、電壓測量范圍寬、功能相對獨立且容易擴展、工作穩定可靠等優點，值得借鑒。

參考文獻

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篇6

一、導生制概念界定

由專業教師選擇一些高年級較優秀的學生在上課前先進行教學，然后由這些學生做“導生”――當小老師，每個導生負責把自己所掌握的技能教給其他學生。導生要協助教師課前準備、實訓教學、課后設備檢查和登記等，是教師的小助手。

二、導生制的操作模式

1. 導生的選拔原則：

選拔方式：自薦加推薦

選拔對象：電子電工專業高二年級學生

導生數量：10人左右

學期初，由專業教師對學生進行宣傳發動，自愿加入學生需提交申請。教研組成立考察組，對所有寫申請的學生的品德、表現、技能、成績等諸方面進行認真調查和測評，綜合評定，從中選拔出專業操作比較熟練的，表達能力較強的，為人熱情大方、愿意為廣大同學服務的優秀學生為導生，并發告家長書，征求家長意見。家長支持后由班主任簽上推薦意見，最后報教務處領導審批。

2. 導生的培訓形式。教研組骨干教師擔任導生的導師、進行培訓。具體工作：一是加強思想教育，讓每位導生樹立全心全意為同學服務的思想，提倡奉獻精神，吃苦精神。二是重點抓基本功，抓“細節”。三是技能培養，導師利用一切可以利用的時間對導生集中指導，主要包括空課和晚自習時間。每一次訓練內容導師都要精心準備，有項目、有任務、有要求、有考核、有評價。四是制定嚴格的導生管理制度，導生必須遵守學校各項規章制度及《導生管理制度》。五是在學習中鍛煉導生的待人接物能力、課堂組織能力、語言表達能力等。培養導生謙恭禮讓、勤奮好學、吃苦耐勞的品質。

3. 導生制的具體實施過程。學生一旦被確認為導生后，將從原來班級中脫離出來，編入導生班，學校出資統一發工作服，統一佩戴導生證，配備專人當班主任負責早鍛煉、早自習、午唱課的統一管理及思想教育，導師負責導生的技能培訓和提高。導師按照計劃為導生安排全天任務，合理分配協助教師上課的時間，強化技能訓練的時間，補習專業理論的時間。

導生實行學分制管理，評優等方面有所傾斜。各級各類競賽主要在導生中挑選參賽選手。由于時間安排緊湊、合理，有很多方面專門為導生考慮，因此受到導生歡迎。導生的工作干勁很足，學生都以進入導生隊伍為榮，每年申請要求加入導生班的隊伍都很龐大。

實訓教學時主要由教師對主要教學內容面向全班同學主講或演示，然后由導生分組指導，解答同學的疑問，而教師進行課堂整體調控，主要解決有共性的問題或導生回答不了的問題。每次實訓課留出一定時間給導生和學生交流，并在各小組間營造競爭的氣氛，活躍課堂，提高學生的學習興趣。

四、實施導生制的成效

1. 培養技能尖子。電子電工專業導生在導師、班主任、專業教師的共同管理下，在成就感的推動下，刻苦訓練，培養一批技能尖子，為各級各類技能大賽選送了苗子，為地方經濟輸送技能型合格人才。

2. 全面提高學生技能水平。導生的言傳身教，激勵學習滯后的同學也能在這些“導生”的幫助下跟上教學進度，實現學習目標。

五、實施導生制應注意的幾個問題

1. 教師須切實發揮主導作用。導生制教學模式，讓學生的主動性、主體性得到了體現，但是有可能個別教師因為導生參與，便過分依賴導生，步入“放羊式”教學的極端。教師應合理發揮主導作用。

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關鍵詞：電氣自動化 智能配電網 應用 效果

電氣控制系統(ECS)的自動化水平愈顯重要主要表現在發電機組在不斷的向大容量、高參數方向發展。智能配電裝置的設計制造，采用先進的計算機技術、微電子技術、電力電子控制技術以及網絡通信等技術，是具有運行狀態和電量參數自動檢測、自動控制和自動故障應急處理能力、網絡通信能力的高性能、高可靠性的低壓配電裝置。

配電系統的性能在很大程度土保證了電網的正常運行、工業企業的連續供電及各種傳動裝置的可靠工作。隨著計算機與通信技術的飛速發展，配電網信息化管理層通過計算機、網絡、通信技術的應用，將動態采集上來的配電線路狀態和各類配電設備信息進行管理和分析，從而實現配電網絡的信息化、透明化管理。配電系統的構成已經從開始的模擬元件發展到今天的集成化、多功能化、質量更穩定、操作更可靠的低壓測控設備，配電系統本身也發展成為智能裝置組成的系統。這種智能化的配電裝置實現了信息的采集、處理、就地控制、信息的傳送與管理、系統的協調與優化的功能。

1、智能配電裝置的優點

用計算機實現集中控制，使信息在汁算機與設備間可以雙向傳輸。體現了它高程度的自動化功能。使用智能配電裝置，系統的操作只須通過鍵盤來改變設置，避免了由于現場操作而帶來的的不安全隱患。大大的提高了操作的安全性。

系統可集中將所需各設備的參數以報表與圖形的形式進行顯示和打印。由于現場控制設備具有自診斷與故障處理能力，并通過數字通信將相關的診斷維護信息送往控制室，以便早期分析故障原因，縮短了停工時間，同時由于系統結構簡化、連線簡單而減少了維護工作量。

裝置單元件少，有利于調試。由于系統中分散在現場酌智能（數字化，沒備能直接執行多種傳感控制、報警和計算功能，因而可減少變送器、調節單元及計算單元等。故障容易判斷，裝置都采用了控制回路自檢，通過故障告警，以及DO、DI量查詢，可以很容易的分析出故障原因。

2、智能配電中的智能配網

提高能效是智能電網的核心價值。它涉及到電力系統的發、輸、配、用四大環節。智能配電網通過先進的電網快速仿真、可視化的工具盒智能專家系統等，有效的提高了生產調度人員的工作效率。

智能配網在保證供電可靠性的同時，還能夠為用戶提供滿足其特定需求的電能質量；不僅克服了以往故障重合閘、倒閘操作引起的短暫供電中斷，而且消除了電壓聚降、諧波、不平衡的影響，為各種高科技設備的正常運行、為現代社會與經濟的發展提供可靠優質的電力保障。

智能配網的特點是信息量大，在線分析和離線管理緊密結合，應用分析和終端設備緊密結合。在傳統模式下，電力生產管理信息的載體是圖紙，報表、語言，傳遞方式是手工交接。在這種機制下，信息的更新滯后于生產數據的變化，在電力生產管理活動的各個專業環節中，導致生產管理信息的不全面，不一致，不及時和不準確。配電網錯綜復雜，運行方式又多變，管理起來負責。及受到地理信息系統的限制，缺乏具有地理信息的網絡模型、管理功能的不足以及信息孤島問題大大限制了其作用的發揮。據此，構建一個快速直觀、高效便捷的配電網調度支持系統顯得尤為重要。融合計算機中的一些可視化技術及圖像處理技術，將數據精確的轉換成圖像顯示在屏幕上，形象直觀的反映了事物的狀態與發展。

3、智能配電裝置在電氣自動化系統(ECS)中的實際應用及效果

3.1增強ESC的實時監測

智能配電裝置的自動計量管理功能表現在：一，緩和了需求的增長。智能儀表裝在家庭或商業區，通過用智能儀表收集不同時間的電力消費數據，幫助實現分時計價，鼓勵消費者在高峰時間少用電能。通過鼓勵避峰消費，平衡配電網絡負載。政府也積極鼓勵分時電價，因為它對大大緩解了高峰需求，保持電價的穩定。二，減少了竊電。安裝在配電網絡上的智能儀表，能有效的幫助供電企業確定竊電位置，從而減少企業損失。

3.2提高ESC的服務水平

智能配電裝置的資產的遠程監視與控制功能，能夠延長關鍵配電網絡資產壽命和通過故障預測改善客戶服務。傳統的遙測網依賴于點對點的通信系統，設置在配電網絡的故障指示器和開關連接到中央控制室，為了發送和接收信息，每個沒備需要建立專門的通道。許多設備完全不連接，犬量的計量設備由現場工作人員人工讀取，使得配電網絡管理受限。

智能配電網的遙測提供了更實時更全面的狀態檢測，它廢除了點對點的通信，取代的是標準的分組網絡。先進的狀態傳感器替代了簡單的故障指示器，它在工作時能提供詳細的設備狀態信息，幫助運行人員確定設備何時將出現故障。智能配電網絡不僅提供數據預測和幫助預防故障。能夠使控制中心準確知道故障發生地，并及時的派遣維修人員，以保障附近居民的用電。

3.3提高ESC的運作效率

配電網的數據采集及監控對象來自廣大地域的配電線路、一次設備以及配電終端，它們運行舶環境一般都是溫度變化劇烈、環境污染嚴重以及電磁干擾很大的。這就要求它們及連接它們的通信系統具有很高的可靠性。利用基于1P的監控，能削減通信成本，并提供一個健壯的、容易的體系結構，大規模跨通信網絡支持傳感器，智能儀表和遠程個人數字助理(PDA)的使用，超越原有通信基礎設施的限制。IP的監控標準是以互聯網通信協議替代成本密集的專用監控系統。這種變化將從依賴設備生產廠商的私人通信協議中解放出來，并提供更高的通信網絡容量。

無線通信技術作為IP的監控系統的一部分得到蓬勃發展的同時，裝備PDA和數字地圖的工作組也陋時掌握由中央控制中心傳來的信息，便于實現移動作業管理，有助于及時維護和提高修理速度，為企業樹立起良好的形象。

結語

智能配電網將使配電網從傳統的供方主導、單向供電、基本依賴人工管理的運營模式向用戶參與、潮流雙向流動、高度自動化的方向轉變。隨著我國電力事業的不斷發展，將產生越來越明顯的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

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【關鍵詞】電子式電能表；構成；檢定方法

一、電子式電能表的技術參數

1.電子式電能表常數

電子式電能表常數定義為：

電能表常數C表示電能表每千瓦時應包含多少個電能脈沖數，是電能表的一個重要參數，一般標注在電能表的銘牌上。

2.測量準確度

電能表的準確度是指電能表的基本誤差，用相對誤差表示為：

電能表基本誤差的規定與一般知識性儀表基本誤差規定的一個重大區別是：電能表的基本誤差是用示值相對誤差表示的，如1.0級的單相電能表在最大量限的10%、功率因數為1時，仍需要滿足相對誤差為1%的要求；指示性儀表基本誤差是用引用誤差表示的，即γ=最大絕對誤差/最大量限值，同樣為1.0級的指示儀表，在10%量限時，它的最大相對誤差可能達到10%。所以，對電能儀表基本誤差的要求，遠比一般指示性儀表要高。

3.靈敏度。靈敏度又稱為啟動電流，是指電能表在額定電壓、額定頻率及cosφ=1的條件下，負載電流從零增加到有電能脈沖輸出時的最小電流與額定電流的百分比。標準中規定，這個電流不應大于額定電流的0.5%。

4.潛動。潛動是指電能表無負載、電壓為額定電壓的80%-110%時，電能表輸出不應超過一個屯能脈沖。

5.負載范圍。加載范圍是指允許的負載電流范圍，它是衡量電能表性能好壞的一個重要指標。寬負載電能是指電能表允許擴大電流的使用范圍，如超過額定電流的2倍、3倍，甚至6-7倍等，在允許超載的范圍內，電能表的基本誤差不應超過原規定的指標。（1）國內單相電能表一般電流取樣為錳鋼電阻，為了適應測量芯片的測量線性度，一般電流大，取樣電阻小，所以電于式電能表過載能力強。國外電流取樣采用電流正感器；（2）三相電能表電流取樣為穿心電流互感器，過載能力取決于互感器的線性度、比差、角差和負載能力。

二、檢定方法

（一）工頻耐壓和絕緣電阻試驗

1.技術要求。（1）儀表的間隙和爬電距離。電子式電能表間隙和爬電距離應不超過下表規定（表1）；（2）電能表在室溫和空氣相對濕度不大于80%的條件下，電壓端子、電流端子和參比電壓大于40v的輔助線路端子對機殼和機殼外可觸及的金屬部位之間，應能承受頻率為50Hz實際正弦波交流電壓2kV（有效值）歷時1mm的試驗；（3）標準電能表在允許使用的溫度范圍內，在相對濕度小大于80%的條件下，輸入端子和輔助電源端子對機殼（或同機殼相連的接地端子），輸入端子對輔助電源端子的絕緣電阻應不低于l00MΩ。

2.試驗方法。要對新生產和修理后的電能表進行工頻耐壓和絕緣電阻試驗：（1）試驗電壓應滿足電壓端子、電流端子和參比電壓大于40v的輔助線路端子對機殼和機殼外可觸及的金屬部位之間，應能承受頻率為50Hz實際正弦波交流電壓2kv（有效值）歷時1min的試驗要求；（2）耐壓試驗裝置額定輸出應不少于500vA，且能平穩地將試驗電壓從零升到規定值。試驗電壓應為實際正弦波。試驗中參比電壓不大于40 v的輔助線路應接地。2kv試驗電壓的一端加在所有連接在一起的電壓端子、電流端子和所有參比電壓大于40v的輔助端子上，另一端加在從電能表外面可觸及到的金屬部位和外殼的接地端鈕上（如果電能表外全是絕緣的，則加在外殼置于的導電板上）；（3）試驗電壓應在5—10s內平穩地由零升到規定值并保持1mm，然后以同樣速度降到零。試驗結果是絕緣應不被擊穿，試驗后電能表應能正常工作；（4）對標準電能表進行絕緣電阻試驗時，可用1000v的絕緣電阻測試其絕緣電阻，結果應符合要求。

（二）啟動、潛動和停止

1.技術要求。（1）在參比電壓、參比頻率及功率因數為1的條件下，在負載電流不超過表2的規定時，單相標準電能表應府啟動并累計計數，安裝式電能表應有脈沖輸出或代表電能輸出的指示燈閃爍；（2）電壓回路加參比電壓，電流回路中無電流時，安裝式電能表在啟動電流下產生一個脈沖的10倍時間內，測量輸出應不多于1個脈沖；（3）當用某種方法使電能表停止計數時，電能表顯示數字應穩定不變。

2.啟動、酒動和停止試驗方法。（1）單相標準電能表和安裝式電能表，在參比電壓、參比頻率和功率因數為l的條件下，負載電流升到上表的規定位后，標準電能表應啟動并連續累計計數，安裝式電能表應有脈沖輸出或代表電能輸出的指示燈閃爍。如果電能表用于測量雙向電能，則將電流線路反接，重復上述試驗；（2）電壓回路加參比電壓（對三相電能表加對稱的三相參比電壓），電流回路中無電流時，安裝式電能表在啟動電流下產生1個脈沖的10倍時間內，輸出不得多于1個脈沖；（3）標準電能表啟動并累計計數后，用控制脈沖或切斷電壓使它停止計數，顯示數字應保持3s不變化。

（三）校核計度器示數

1.走字試驗法。周期檢定時，對標志完全相同的一批電能表，可在確定基本誤差之后一起校核計度器示數。首先選用兩只誤差較穩定的電能表作為參照表，再將各表的同相電流線路串聯，電壓線路并聯，加額定最大負載。

2.標準表法。對標志完全相同的一批電能表，可以用一臺標準電能表校核計度器示數。將各被檢表與標準表的同相電流線路串聯，電壓線路并聯，加額定最大負載運行一段時間。停止運行后，計算每個被檢表的誤差γ（%），要求γ（%）不超過基本誤差限。在此，要使標準表與被檢表同步運行，運行的時間要足夠長，以使得被檢計度器末位一個字代表的電能值與所記錄的之比不大于被檢表等級值的1/10。

參考文獻

[1]彭平.關于電子式電能表檢定裝置幾個問題的說明[J].中國計量，1999（07）.

篇9

關鍵詞 電子式互感器 合并單元 數字飽和 保護算法

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

0引言

智能變電站特征之一是采樣數字化，因此電子式互感器是智能變電站的理想選擇。

電子式互感器由于自身的特點，在智能變電站應用時需注意原理選擇、設備布置、對繼電保護的影響等問題，本文將對上述問題進行分析并提出對策，提高智能變電站應用電子式互感器的整體可靠性。

1 電子式互感器原理選擇

1.1 電子式互感器分類及特點分析

電子互感器從原理上分為有源式（電學原理）和無源式（光學原理）兩大系列。

1.1.1 電流互感器

（1）有源電子式電流互感器

在AIS變電站應用時，要解決處于高電位電子設備的供電問題，一般采用大功率激光供能解決，但激光器件長期運行存在老化問題，給設備的穩定運行帶來不利影響；在GIS/HGIS變電站應用時，電子設備可安裝在地電位側，能夠通過站用直流電源直接供電，可靠性較高。

（2）無源電子式電流互感器

無源電子式互感器電子器件均布置在地電位側，供電可靠性高，且傳感器體積小、易與其他一次設備集成安裝并減少占地面積，是AIS變電站的理想選擇。

1.1.2 電壓互感器

（1）有源電子式電壓互感器

分壓原理的電子式電壓互感器在數字化變電站中得到了較多應用，由于電子器件無需安裝在高電位側，可直接采用站用直流系統供電，可靠性較高。

（2）無源電子式電壓互感器

光學原理電壓互感器目前尚處于掛網運行階段，與分壓原理互感器相比，價格高且技術優勢不明顯。

1.2 電子式互感器原理選擇

1.2.1 電流互感器

（1）兩種原理互感器優缺點分析

①有源電子式電流互感器

a）優點

光路簡單，不容易受外界溫度的影響；

光波長影響和線性雙折射影響小；

應用較多，產品成熟，運行經驗較多。

b）缺點

采集單元內積分環節帶來的電流波形“拖尾”問題；

②無源電子式電流互感器

a）優點

不需要供能、不存在干擾問題；

外界沒有電路，運行條件好，使用壽命長；

高壓側不需要金屬屏蔽。

b）缺點：

易受外界溫度的影響；

存在著光波長影響和線性雙折射影響。

價格昂貴，運行經驗不足。

（2）互感器選擇

對于電子設備可置于地電位側的一次設備型式，如GIS、HGIS、罐式斷路器、中性點設備等，無電子設備供能和停電更換等問題，宜采用性價比高的有源式電子式互感器（羅氏線圈、低功率線圈）。

對于電子設備必須置于高電位側的一次設備型式，如AIS等，宜采用無源式電子式互感器，且宜采用全光纖型傳感器。

1.2.2 電壓互感器

根據前文的分析，分壓原理的電子式電壓互感器（有源式）較光學原理電壓互感器（無源式）在運行經驗、價格上具有突出優勢，且無電子設備功能問題，推薦在各種一次設備型式中應用。

2 電子式互感器及合并單元的布置原則

2.1 電子式互感器

（1）節約占地原則

較為典型的布置方式如下：

三相組合式電流電壓互感器，即ECVT。對于AIS變電站采用ECVT節地效果尤為明顯，對于GIS變電站可壓縮縱向尺寸。

與隔離開關、斷路器組合安裝。應用于AIS變電站效果明顯。

（2）電子設備地電位安裝原則

電子設備的供電可靠性是保證電子式互感器可靠工作的關鍵。將電子設備安裝于地電位，通用站用直流電源直接供電無疑可靠性最高。所以在電子式互感器選型和布置時，宜貫徹電子設備地電位安裝的原則。

按照本原則，并結合前面論述，AIS配電裝置宜配置無源電子式電流互感器，GIS/HGIS/罐式斷路器宜配置有源電子式電流互感器。

對于主變帶接地刀閘的中性點電流互感器，按照如圖1的典型設計接線方案，接地刀閘打開時電流互感器運行于高電位，按照本原則應選用無源電子式互感器，但出于成本、可靠性、運行經驗等方面考慮，采用有源電子式互感器更為合理。

為解決此矛盾，本文提出一種新的主變中性點設備接線方案，實現的功能與典設方案相同，但互感器的傳感器（線圈）布置于地電位，可選用有源電子式互感器并采用電纜直接為電子設備供電，保證了運行可靠性。新型接線方案如圖2。

采用此方案時，應注意避雷器放電計數器的安裝位置，原方案中避雷器的放電計數器安裝在地電位側，放電計數器下面沒有設備，直接與設備支柱連接即可接地；新方案中避雷器和刀閘兩端并聯，計數器下面還有電子式互感器，不能直接接地，需考慮放電計數器的安裝和固定問題。

2.2 合并單元

當智能變電站采用常規互感器+互感器的方式實現采樣數字化時，互感器與合并單元之間仍采用電纜連接，要求合并單元布置于就地智能組件柜內。

當智能變電站采用電子式互感器時，互感器本體輸出已經為光數字信號，即互感器與合并單元采用光纜連接，客觀上不要求合并單元必須布置于就地，布置于室內保護柜上更有利于設備的安全可靠運行。

對于SV全部采用點對點方式采樣的變電站，合并單元布置于保護柜上可有效減少全站光纜用量；對于SV采用網絡采樣（保護需直采）的變電站，當站址所在環境條件較好時，合并單元也可布置于就地，與智能終端共同組柜。

當合并單元布置于室內保護柜上時，注意增加保護室的屏位數量。如對于220kV線路保護柜，當合并單元布置于就地時，每回線組1面柜，當合并單元布置于保護柜時，每回線需組2面柜。

3 電子式互感器對繼電保護的影響及對策

電子式互感器在原理上沒有電磁飽和問題，但是受到電子式互感器A/D/位數的限制，在系統短路倍數過大時，ECT將出現數字飽和現象，即正弦波形被削頂。

基于IEC60044-8標準的電子式互感器AD轉換位數為16位，保護用ECT能測量無直流分量（0%偏移）的50倍額定一次電流，或全直流分量（100%偏移）的25倍額定一次電流。

當某間隔ECT額定一次電流選擇較小時，系統短路電流有可能超過額定一次電流25倍，在全直流分量下，ECT將出現數字飽和。

出現數字飽和時，電流波形為平頂波，差動保護將出現不平衡電流，對正確動作帶來不利影響，嚴重故障時可能出現保護誤動情況。因此必須對數字飽和問題引起重視。

消除數字飽和的影響有兩個技術措施：一是合理選擇ECT額定一次電流，并考慮小電流情況下繼電保護對策；二是保護裝置優化算法。

3.1 ECT小電流情況下繼電保護對策

如果想消除ECT數字飽和現象，按照下述原則選擇ECT額定一次電流即可：互感器額定電流大于系統額定電流，考慮直流分量的影響，短路時最大短路電流不超過電流互感器額定電流的25倍。

由于電子式互感器自身的特點，傳感器無法設置抽頭，即無法象傳統互感器那樣根據實際負荷靈活選擇變比，采取上述原則消除數字飽和后必然帶來小電流情況下的二次設備適應性問題。

以有源電子式互感器為例，羅氏線圈具有動態范圍大，無飽和，大電流測量精度高等優點，缺點是不能測量暫態分量，小電流時測量精度較低。對于潮流方式變化大的線路、或額定電流很小但短路倍數高的間隔（如所變），保護裝置往往工作在低電流情況下，羅氏線圈電流測量精度較低，對保護裝置的正常工作帶來不利影響；低功率線圈測量精度可達到0.2S級，能夠在小電流情況下保證測量精度，但是過電流倍數小（2倍額定電流），不能用于短路時的保護測量。

如果將羅氏線圈和低功率線圈的優勢進行結合，保護裝置小電流時采用低功率線圈電流，大電流時采用羅式線圈電流，將會大大加強對一次電流變化的適應能力，提高保護運行的可靠性。

羅式線圈電流和低功率線圈電流數據統一被合并單元采集打包，以標準的格式通過光纖送給各二次設備，保護、測量、計量設備所獲得的數據幀完全相同，即保護裝置接收的SV數據中既有羅式線圈電流數據，又有低功率線圈電流數據，保護裝置可采用數據切換技術，在電流小于某一設定值時取低功率線圈數據，大于某一設定值時切至羅式線圈，既避免了數字飽和問題，又解決了小電流測量問題。

3.2 保護裝置優化算法

數字飽和將導致電流波形畸變，但與電磁飽和有本質不同。嚴重電磁飽和時，電流輸出幾乎為零；而嚴重的數字飽和時，電流波形只是被截頂，絕對數值很大。

根據數字飽和與電磁飽和的波形不同，對保護裝置算法進行優化，可有效避免數字飽時的誤動隱患。

目前的母差保護和主變差動保護算法是基于常規電流互感器特性研發的，在保護判據上考慮較多，如波形識別、差分傅氏等；在采用常規互感器時上述判據提高了差動保護的性能，但采用電子式互感器時，被截頂的波形可能會導致誤判，出現誤動或拒動。

因此，有必要對保護算法和判據進行基于電子式互感器特性進行優化，在數字飽和時能夠正確動作，充分發揮電子式互感器的優勢，解決電子互感器額定電流選擇上的兩難處境：額定電流選小時會出現數字飽和，額定電流選大時會導致正常工作電流低，影響保護測量精度。

根據理論分析，基于比率差動算法的差動保護只要合理選擇制動系數，就可以保證數字飽和時能夠正確動作，不需要更多額外的判據。

4結語

本文對智能變電站應用電子式互感器時的若干問題進行了深入分析，結論如下：

（1）對于電子設備可置于地電位側的一次設備型式，如GIS、HGIS、罐式斷路器、中性點設備等，宜選用有源電子式電流互感器。

對于電子設備必須置于高電位側的一次設備型式，如AIS等，宜采用無源電子式電流互感器，且宜采用全光纖型傳感器。

電壓互感器宜統一選擇分壓原理的電子式互感器。

（2） 電子式互感器的布置應遵守節約占地原則、電子設備地電位安裝原則；合并單元宜安裝于室內。

（3）分析了電子式互感器的數字飽和對繼電保護的影響，提出相應對策：采用數據切換技術解決小電流測量問題；優化保護算法以適應數字飽和。

參考文獻

[1] Q/GDW 383.智能變電站技術導則[S].

[2] 劉振亞.，國家電網公司輸變電工程通用設計[M].北京：中國電力出版社，2011.

篇10

我認為字詞教學應該讓認知與運用結合起來，學生學的容易，教師教學輕松。關于提高學生識字能力我有幾點體會：

一、善于激發學生的識字興趣

低年級識字任務重，但不能靠加重學生作業負擔，死記硬背、機械抄寫的做法去識字，而要根據低年級學生的心理特點，利用他們好奇好動的個性，在教學中善于把抽象的知識形象化，激發他們的學習興趣，把他們潛在的能力引發出來，調動他們的學習積極性和主動性，使他們獲得成功的喜悅體驗。

（一）趣味識字

1、兒歌吟味法。這種方法簡單易記，瑯瑯上口，可對學生識字、記字起到事半功倍的作用。例如學“琴”字，可吟為：大王和小王，今天來彈“琴”。這言簡意賅的兒歌吟味，強調了“琴“的下邊是“今天”的“今”，學生再也不會錯寫成“令”了。“來”“橫下點撇再加橫，一豎豎在字中央，左一撇來右一捺，這個來字不會忘。又如“林、森”字可記為“林、森”為樹真有用，二木成林，三木成森；再如“輕”字可記為“左邊車子輕輕跑，空中架起立交橋，橫撇是跑道，一點輕輕靠，橋下工人睡著了。”還有“燕”草頭下面有一橫，口字藏在北里邊，下邊還有四點底，春天一到飛千里。“碧”“王老頭，白老頭，同坐一塊大石頭。等等。學生不僅利用這些兒歌吟口訣識記了生字，而且通過編口訣這種自主地創造性識字方法，學習漢字的積極性也大大增強了。

2、 游戲趣味識字。針對低年級孩子的年齡特點，小游戲能增加孩子對于識字的興趣。我們可以采取以下一些小游戲：（1）開火車。包括單軌、雙軌火車，開無軌火車。（2）找朋友。給生字寶寶找朋友組詞。（3）叫號游戲。（4）郵遞員送信游戲，請小朋友扮演郵遞員把生字信送到其他小朋友的手中并請他讀出信上的生字。（5）比眼力小游戲。老師將生字放在黑板上，請一個小朋友上來蒙上眼睛，然后拿去一個生字，讓孩子說出拿去的是哪個生字。（6）小貓釣魚小游戲。老師給字寶寶編上號，然后說出一句句子，里面包含著今天學的字寶寶，讓學生用手勢來示意這個字寶寶的編號等。這些游戲既激發孩子們的學習興趣，為學生創造愉快的學習氛圍。又使識字教學步入“教師樂教，學生樂學”的理想境地。

二、結合生活經驗和在生活實踐中識字。

學生生活在這個多彩的世界中，漢字隨處可見，周圍的一切或者說生活中凡是有漢字的地方都是學生自主識字的源泉。因此結合生活經驗和在生活實踐中識字是最好的一種途徑。 結合生活識字包括看標牌識字、看電視識字、讀對聯識字以及看書報識字等，使孩子在生活中在閱讀中嘗到識字的樂趣，他們才會更加主動地識字，并使閱讀成為自己生活中不可或缺的一部分。 首先，要教會學生觀察事物，并從觀察中學會說話，學會識字。例如讓學生介紹自己的學習用品，說說他們的名稱以及特征，老師出示與它相關的漢字，讓學生邊說邊看邊識字。又例如在一年級上冊的教材中安排了《觀察人體識漢字》等課文，學生聯系自身進行觀察，他們在觀察過程中有自己切身的體驗，觀察時就會比較細致，介紹也就不費力氣了，識字速度也就相應得到提高。其次留心周圍的識字源。廣告及街頭標語和身邊動植物的名稱，可以讓學生做字詞卡片、帶圖案的圖片、貼標簽的實物等來識記交流。還有學校校名、校訓、各個功能室教室的標志、室內室外走廓上的名人名言，提醒學生遵守紀律，注意安全的提示語以及操場四周墻壁上配有圖畫的文字、道路兩旁、花草樹木旁邊的標語牌，老師、同學的姓氏都為學生識字提供了一種和諧自然的最佳環境。請孩子們用自己喜歡的方法巧識漢字，不僅讓學生增識了漢字，培養了學生的觀察力和動手操作能力，也增識了許多漢字，發展了學生的思維。

三、培養學生在語言環境中進行識字教學