電機(jī)設(shè)計論文大全11篇

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篇（1）

直流電源后備系統(tǒng)是各類電廠、變電站、電站等必備的。其主要功能是作為主電源的替代電源，當(dāng)主電源突然中斷后，給關(guān)鍵主控設(shè)備、故障監(jiān)測系統(tǒng)、故障保護(hù)系統(tǒng)等提供動力電。它可以包括多個蓄電池組，每組可有多達(dá)一百多只鉛酸或其它種類的蓄電池，容量可達(dá)2000安時以上。

成套的無人值守、免維護(hù)直流電源系統(tǒng)由蓄電池組、充電浮充電裝置、電池監(jiān)測(容量及電壓)裝置、絕緣監(jiān)測裝置、交流監(jiān)測裝置、硅鏈調(diào)壓裝置、一系列遙控開關(guān)、保護(hù)子系統(tǒng)以及將這些裝置連接成一個整體的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)和中央控制器組成。上述裝置(除中央控制器之外)均可有多套。通信網(wǎng)絡(luò)采用RS485接口，為了提高現(xiàn)場抗干擾的能力，RS485接口應(yīng)采用帶光隔離型的，也可采用工業(yè)現(xiàn)場總線如CAN總線、LonWorks等。中央控制器具有帶漢字液晶顯示的人機(jī)接口，一方面能通過通信網(wǎng)絡(luò)與各子系統(tǒng)(裝置)進(jìn)行雙向通信，取得其運行的實時數(shù)據(jù)，并對這些設(shè)備進(jìn)行遙控、遙調(diào)；另一方面還與電站綜合自動化系統(tǒng)相連，將整個直流系統(tǒng)的信息傳遞至這些更高層的系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在這些裝置中，充電浮充電裝置(即智能充電機(jī))無疑占據(jù)極其重要的地位，其作用在于提供智能充放電流程控制，自動補(bǔ)充蓄電池因事故放電和合閘操作而損耗的電能，從而使蓄電池組始終處于最佳的蓄能狀態(tài)，保證直流后備電源系統(tǒng)的可靠性。

1蓄電池充放電控制流程及智能充電機(jī)的功能設(shè)計

直流電源系統(tǒng)中的蓄電池在系統(tǒng)運行過程中可能會遇到各種運行狀態(tài)，如交流中斷導(dǎo)致的放電，以及長時間運行過程中由于內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)而造成的自放電損失等。為了保證電池的容量，必須以一定的控制流程對蓄電池進(jìn)行充電控制。

圖2是原電力部負(fù)責(zé)組織制定的微機(jī)控制直流電源系統(tǒng)運行程序的示波圖。從圖中可知，鉛酸蓄電池的充電流程由以下幾個部分組成：

(1)啟動階段

為了避免電壓突變對電池造成沖擊，上電時，充電電壓必須平滑地上升，在十幾秒鐘以后達(dá)到給定值。此階段稱為軟啟動階段，充電機(jī)應(yīng)該實現(xiàn)恒流控制。

圖2

(2)0.1C10A恒流充電

軟啟動結(jié)束后，充電機(jī)以0.1C10A的電流對電池進(jìn)行恒流充電。此時，電池的端壓將逐漸上升。當(dāng)端壓上升至2.35×n(n為電池個數(shù))時，恒流充電結(jié)束，轉(zhuǎn)為下一階段。

(3)均充階段

此階段為恒壓控制，給定值為2.35×n。此時充電電流將逐漸減小，當(dāng)電流減小到0.01Cl0A時，計時系統(tǒng)開始計時，當(dāng)計完“均轉(zhuǎn)浮設(shè)定時間”后(此時間可調(diào)，范圍為0～72小時)，系統(tǒng)進(jìn)入下一階段——浮充階段。

(4)浮充階段

此階段也為恒壓控制，但其電壓給定值為2.25×n。浮充階段經(jīng)過一個可設(shè)定的“活化時間”后(1～3個月)，系統(tǒng)重新回到上述第(2)階段。

(5)交流中斷與恢復(fù)供電

當(dāng)電網(wǎng)的交流中斷以后，蓄電池放電給系統(tǒng)以提供后備電源。當(dāng)交流系統(tǒng)恢復(fù)供電以后，充電機(jī)自動對電池進(jìn)行恒流充電，也回到上述第(2)個階段。

綜上所述，智能充電機(jī)實現(xiàn)的功能如下：

(1)對蓄電池進(jìn)行完整的充放電控制。

(2)所有的控制參數(shù)均可由用戶設(shè)定，包括均充、浮充電壓給定、恒流充電電流給定、均充轉(zhuǎn)浮充時間、活化時間等。

(3)完善的報警保護(hù)功能，包括交流中斷、缺相、過壓、過流、短路等。

(4)RS485通信接口及相應(yīng)的通信協(xié)議，包括提供上位機(jī)遠(yuǎn)控功能。

(5)恒壓恒流精度可達(dá)±1%，紋波系數(shù)在1%以下，功率因數(shù)及效率也可達(dá)到用戶給定的指標(biāo)。

(6)溫度對蓄電池充電特性有一定影響，因此需具備溫度補(bǔ)償功能。

2智能充電機(jī)的硬件設(shè)計

本充電機(jī)采用可控硅三相全控橋的相控整流主電路型式。

本系統(tǒng)的特點是控制精度要求較高、任務(wù)較多，為了提高硬件可靠性，系統(tǒng)采用了多微控制器(單片機(jī))的設(shè)計。

系統(tǒng)整個運行任務(wù)按功能獨立性及負(fù)荷均勻的原則大致可分為以下四個大的子任務(wù)：同步脈沖產(chǎn)生、移相觸發(fā)脈沖生成、流程控制及恒壓恒流算法實現(xiàn)、接口及串行通信等。這些任務(wù)由一兩塊單片機(jī)完成是不可能的，為此使用四塊單片機(jī)，每塊單片機(jī)完成上述的一個子任務(wù)，各單片機(jī)之間通過硬件握手信號及共享RAM存儲器來通信。圖3是這些單片機(jī)的聯(lián)系邏輯圖。

同步單片機(jī)完成同步脈沖的產(chǎn)生，包括相序的判定、缺相的判定等，從而使系統(tǒng)達(dá)到不認(rèn)相序無需調(diào)整的要求。

觸發(fā)單片機(jī)完成6個觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生與分配(根據(jù)相序信號及來自于控制單片機(jī)的單相導(dǎo)通信號來判定)。

圖5

人機(jī)接口單片機(jī)所擴(kuò)展的功能電路單元較多，其原理框圖如圖4所示。

首先是溫度采樣。由于電池柜與控制器相距可達(dá)百米，因此采用溫度電流傳感芯片AD590。AD590輸出一個與絕對溫度值成正比的電流信號。由于其具有高阻抗的恒流源輸出特性，因此對長線阻抗不敏感，同時也能抗現(xiàn)場干擾。溫度采樣電路如圖5所示，圖中的兩個電位器可以對零點和滿刻度進(jìn)行校正。

由于蓄電池數(shù)目較多，所占面積也較大，因此使用三只均勻放置的AD590，將它們并聯(lián)，所得測量結(jié)果為三點溫度的平均值。

顯示接口采用兩片串行的7219LED顯示驅(qū)動芯片，并擴(kuò)展4x4位的LED數(shù)碼管顯示及若干LED發(fā)光指示燈。7219可自動完成LED數(shù)碼管動態(tài)掃描的顯示控制。

日歷時鐘芯片12C887提供充電流程控制所需要的日期時間標(biāo)尺，同時其片內(nèi)近128Byte的不掉電內(nèi)存單元還可用于不掉電存儲控制參數(shù)。

DSl609是一個雙口RAM，共256Byte。在本系統(tǒng)中，它作為人機(jī)接口單片機(jī)與控制單片機(jī)的共享內(nèi)存，傳遞公用信息。防止兩個單片機(jī)同一瞬間對1609同一單元進(jìn)行讀寫而造成沖突是應(yīng)用的關(guān)鍵，系統(tǒng)采用信號郵箱的方式解決這一問題，如后所述。

控制單片機(jī)的接線較為簡單，主要是為觸發(fā)單片機(jī)輸出單同步移相觸發(fā)信號。

3軟件設(shè)計

限于篇幅，僅討論接口單片機(jī)與控制單片機(jī)的軟件設(shè)計。接口單片機(jī)的軟件較為復(fù)雜，整個軟件運行受兩個中斷源驅(qū)動：一是主同步信號外中斷，另一個是串行口中斷。整體軟件是一個多任務(wù)后臺切換的結(jié)構(gòu)，任務(wù)包括電壓電流采樣、鍵盤掃描、與1609通信、采樣值的標(biāo)度變換、采樣值的顯示、報警處理、溫度的采樣與顯示、判斷是否接收到完整的串行通信數(shù)據(jù)與命令幀、串行通信命令幀解釋等。在每個主同步信號外中斷發(fā)生后，接口單片機(jī)必須完成前四個任務(wù)，其它不太急切的任務(wù)則由主控程序輪流挑選一個激活執(zhí)行，激活的唯一依據(jù)就是次序。

對共享內(nèi)存的讀寫使用了幾個信號量標(biāo)志，如表1所示。

表1對共享內(nèi)存的讀寫所使用的信號量標(biāo)志

符號意義邏輯

Leftmsgchg左單片機(jī)寫入新的信息左置右清

Fetchingleftmsg右單片機(jī)正讀取1609信息右置右清

Rightmsgchg右單片機(jī)寫更新了的信息右置左清

Fetchingrightmsg左單片機(jī)正讀取1609信息左置左清

上表中，左單片機(jī)指的是接口單片機(jī)，右單片機(jī)指的是控制單片機(jī)，所謂“左置右清”指的是標(biāo)志是由接口單片機(jī)置位，由控制單片機(jī)復(fù)位。

左單片機(jī)讀1609共享信息的流程圖如圖6所示。

可以證明通過對以上四個標(biāo)志的運用，可完全避免對共享內(nèi)存單元的讀寫沖突。

篇（2）

1、引言

從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實踐中，人們普遍采用將各電壓等級系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：

①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；

②各電壓等級綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個實際原因。

本文對多電壓等級、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費用的計算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。

2、不同電壓等級的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運行的。這時就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個電壓等級中實現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對于多電壓等級系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計算的原理將各電壓等級的電氣量折算到某一選定的電壓等級上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。

3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃

如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。

但是，經(jīng)過下述2個改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。

3.1節(jié)點入度限制

首先，應(yīng)允許在不需要放射運行的節(jié)點構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測和限制節(jié)點入度數(shù)的方法來實現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時，當(dāng)某個中間節(jié)點k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時，則其余指向該節(jié)點的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀。現(xiàn)在，對每一節(jié)點規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點k屬于放射狀運行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會逐漸增加。當(dāng)時，其余指向該節(jié)點的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實現(xiàn)了不同運行方式系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。

但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時，這種方法得到的解就會與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時，其解越可能偏離最優(yōu)解，因為此時該負(fù)荷有很大可能是由多個實際電源點供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級，而允許成環(huán)網(wǎng)運行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點是由一個（實際）電源點供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實際最優(yōu)解。

3.2有功潮流

由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因為只有一個虛擬源點，對于同時由2條以上供電路徑供電的節(jié)點來說，可能會導(dǎo)致矛盾的節(jié)點電壓。為了避免這種情況，此時可只考慮有功功率的優(yōu)化。實際上對于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因為：一方面，無功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨立于有功潮流的控制。

4、基于知識的高效最短路算法

盡管最短路遺傳算法不會有維數(shù)災(zāi)問題。

但是基本的Dijkstra最短路算法的計算時間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計算時間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計算時間復(fù)雜性是O（N3）。可見隨問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計算時間也將很長。實際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個負(fù)荷點尋找供電路徑是很不必要的。對于一個負(fù)荷點來說，整個系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計算時間復(fù)雜性決定了整個算法的計算時間復(fù)雜性。我們稱這個被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點：

①易于計算機(jī)實現(xiàn)。

②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個實例來說明如何實現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識的最短路算法。

若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個電壓等級系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.

（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級分層，負(fù)荷點通常在最底層10kV層，虛擬電源點在最高電壓等級層220kV層。

（2）定義元件Aij到負(fù)荷點m的距離為式中為元件Aij的起點坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點m的尋路網(wǎng)絡(luò)。

（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。

（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對于10kV負(fù)荷點m來說是可能的供電點，而對于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點。對這些變電站的每一個均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.

（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點供電。

（6）獲得負(fù)荷點m在整個輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計算量也將大大縮小。

5、結(jié)論

本文對多電壓等級、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點出入度，并且只針對有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識的最短路算法的實現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

篇（3）

1、引言

從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實踐中，人們普遍采用將各電壓等級系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：

①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；

②各電壓等級綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個實際原因。

本文對多電壓等級、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費用的計算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。

2、不同電壓等級的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運行的。這時就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個電壓等級中實現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對于多電壓等級系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計算的原理將各電壓等級的電氣量折算到某一選定的電壓等級上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。

3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃

如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。

但是，經(jīng)過下述2個改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。

3.1節(jié)點入度限制

首先，應(yīng)允許在不需要放射運行的節(jié)點構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測和限制節(jié)點入度數(shù)的方法來實現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時，當(dāng)某個中間節(jié)點k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時，則其余指向該節(jié)點的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀。現(xiàn)在，對每一節(jié)點規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點k屬于放射狀運行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會逐漸增加。當(dāng)時，其余指向該節(jié)點的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實現(xiàn)了不同運行方式系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。

但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時，這種方法得到的解就會與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時，其解越可能偏離最優(yōu)解，因為此時該負(fù)荷有很大可能是由多個實際電源點供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級，而允許成環(huán)網(wǎng)運行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點是由一個（實際）電源點供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實際最優(yōu)解。

3.2有功潮流

由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因為只有一個虛擬源點，對于同時由2條以上供電路徑供電的節(jié)點來說，可能會導(dǎo)致矛盾的節(jié)點電壓。為了避免這種情況，此時可只考慮有功功率的優(yōu)化。實際上對于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因為：一方面，無功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨立于有功潮流的控制。

4、基于知識的高效最短路算法

盡管最短路遺傳算法不會有維數(shù)災(zāi)問題。

但是基本的Dijkstra最短路算法的計算時間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計算時間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計算時間復(fù)雜性是O（N3）。可見隨問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計算時間也將很長。實際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個負(fù)荷點尋找供電路徑是很不必要的。對于一個負(fù)荷點來說，整個系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計算時間復(fù)雜性決定了整個算法的計算時間復(fù)雜性。我們稱這個被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點：

①易于計算機(jī)實現(xiàn)。

②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個實例來說明如何實現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識的最短路算法。

若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個電壓等級系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.

（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級分層，負(fù)荷點通常在最底層10kV層，虛擬電源點在最高電壓等級層220kV層。

（2）定義元件Aij到負(fù)荷點m的距離為式中為元件Aij的起點坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點m的尋路網(wǎng)絡(luò)。

（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。

（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對于10kV負(fù)荷點m來說是可能的供電點，而對于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點。對這些變電站的每一個均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.

（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點供電。

（6）獲得負(fù)荷點m在整個輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計算量也將大大縮小。

5、結(jié)論

本文對多電壓等級、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點出入度，并且只針對有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識的最短路算法的實現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

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1變電站聯(lián)絡(luò)線路的油斷路器控制回路改進(jìn)

1.1典型合閘回路及缺陷

中小型變電站的聯(lián)絡(luò)線路兩側(cè)都裝設(shè)油斷路器。對于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設(shè)計是在電站側(cè)裝設(shè)同期裝置，在變電站側(cè)只設(shè)普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開

關(guān)SA，其②-④觸點接通，經(jīng)過防跳繼電器的常閉觸點KM2和斷路器的常閉觸點DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設(shè)計簡潔，常為工程設(shè)計人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側(cè)斷路器、再合對側(cè)斷路器的操作順序進(jìn)行。但在小水電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因受地形、容量等技術(shù)條件的限制，建設(shè)不甚規(guī)范，特別是有些聯(lián)絡(luò)線路上還接有負(fù)載，當(dāng)出現(xiàn)某種故障造成變電站側(cè)油斷路器跳閘，此時的對側(cè)斷路器可能還在合閘位置，如要對聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行合閘，因不知對側(cè)是否有電，必須等到調(diào)度命令或接到匯報后才能進(jìn)行操作，加至有些地段通訊不暢，經(jīng)常耽誤時間，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規(guī)范操作的技術(shù)措施，如果誤操作SA發(fā)出合閘命令，就會造成非同期合閘事故，給人們生命財產(chǎn)帶來重大損失。

1.2改正后的合閘回路

為了防止事故的發(fā)生，對原典型合閘回路進(jìn)行了如下改進(jìn)（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側(cè)增設(shè)一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點KV1串入本站油開關(guān)合閘回路中。當(dāng)線路有電壓時，就是誤操作SA發(fā)出了合閘命令，因KV1觸點斷開了合閘操作回路，無法啟動合閘接觸器，達(dá)到了防止非同期合閘的目的。同時，考慮到聯(lián)絡(luò)線路的可靠性，在KV1觸點兩端設(shè)計并聯(lián)一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負(fù)荷時好操作。正常情況下，連接片LP處在斷開位置。

還將電壓繼電器的常開觸點KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點（或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點）串聯(lián)，以接通“線路有電壓”光字牌的信號回路，當(dāng)斷路器在斷開位置，線路有電壓，該光字牌亮，提醒運行人員不得進(jìn)行合閘操作。在信號回路中，串聯(lián)跳（合）閘位置繼電器觸點的作用是為了在該線路運行時斷開光字牌，以免光字牌長期帶電。電壓繼電器KV可選DJ—121型，繼電器校驗方法與其他電壓繼電器相同。

2水電站壓力裝置的控制回路改進(jìn)

2.1典型油壓裝置自動回路及缺陷

調(diào)速器、高低壓氣機(jī)等是水電站中常見的壓力設(shè)備，在油（氣）裝置的自動回路中，一般采用電接點壓力表(如YX—150型)來反映油（氣）罐中壓力的變化，進(jìn)而控制油（氣）泵電機(jī)。壓力表上可設(shè)置上、下兩個值限，上限用紅針指示，下限用黃針指示，實際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動投入的動作過程如圖2所示：

當(dāng)壓力罐油壓降到壓力下限時，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點YLJ1

閉合，使中間繼電器1KA動作并自保持，因轉(zhuǎn)換開關(guān)SA在自動位置，其②-④觸點接通，啟動接觸器KM，使電機(jī)接通電源，帶動油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當(dāng)?shù)焦ぷ鲏毫χ瞪舷迺r，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點YLJ2接通，使中間繼電器2KA動作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機(jī)自動停止工作。對于這種典型設(shè)計，壓力表的上、下限觸點一直串在控制回路中，并帶有相應(yīng)負(fù)載，特別是在啟動和停止過程中，壓力變化呈波動狀態(tài)，使觸頭抖動不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補(bǔ)壓（氣）是通過自動回路完成的經(jīng)常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應(yīng)頻繁，從開始的產(chǎn)生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運行。

2.2改進(jìn)后的控制回路

篇（5）

2）考慮到開通期間內(nèi)部MOSFET產(chǎn)生Mill－er效應(yīng)，要用大電流驅(qū)動源對柵極的輸入電容進(jìn)行快速充放電，以保證驅(qū)動信號有足夠陡峭的上升、下降沿，加快開關(guān)速度，從而使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。

3）選擇合適的柵極串聯(lián)電阻（一般為10Ω左右）和合適的柵射并聯(lián)電阻（一般為數(shù)百歐姆），以保證動態(tài)驅(qū)動效果和防靜電效果。根據(jù)以上要求，可設(shè)計出如圖1所示的半橋LC串聯(lián)諧振充電電源的IGBT驅(qū)動電路原理圖。考慮到多數(shù)芯片難以承受20V及以上的電源電壓，所以驅(qū)動電源Vo采用18V。二極管V79將其拆分為＋12．9V和－5．1V，前者是維持IGBT導(dǎo)通的電壓，后者用于IGBT關(guān)斷的負(fù)電壓保護(hù)。光耦TLP350將PWM弱電信號傳輸給驅(qū)動電路且實現(xiàn)了電氣隔離，而驅(qū)動器TC4422A可為IGBT模塊提供較高開關(guān)頻率下的動態(tài)大電流開關(guān)信號，其輸出端口串聯(lián)的電容C65可以進(jìn)一步加快開關(guān)速度。應(yīng)注意一個IGBT模塊有兩個相同單管，所以實際需要兩路不共地的18V穩(wěn)壓電源；另外IGBT柵射極之間的510Ω并聯(lián)電阻應(yīng)該直接焊裝在其管腳上（未在圖中畫出），而且最好在管腳上并聯(lián)焊裝一個1N4733和1N4744（反向串聯(lián)）穩(wěn)壓二極管，以保護(hù)IGBT的柵極。

2實驗結(jié)果及分析

在變換器的LC輸出端接入兩個2W／200Ω的電阻進(jìn)行靜態(tài)測試。實驗中使用的儀器為：Agi－lent54833A型示波器，10073D低壓探頭。示波器置于AC檔對輸出電壓紋波進(jìn)行觀測，波形如圖5所示。由實驗結(jié)果看，輸出紋波可以基本保持在±10mV以內(nèi)，滿足設(shè)計要求。此后對反激變換器電路板與IGBT模塊驅(qū)動電路板進(jìn)行對接聯(lián)調(diào)。觀察了IGBT柵極的驅(qū)動信號波形。由實驗結(jié)果看，IGBT在開通時驅(qū)動電壓接近13V，而在其關(guān)斷時間內(nèi)電壓接近5V。這主要是電路中的光耦和大電流驅(qū)動器本身內(nèi)部的晶體管對驅(qū)動電壓有所消耗（即管壓降）造成的，故不可能完全達(dá)到18V供電電源的水平。

篇（6）

RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：

引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應(yīng)使用較短的印制板導(dǎo)線直接連接到接地板。

引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當(dāng)PD為低電平時，所有電路關(guān)斷。當(dāng)PD為高電平時，所有電路導(dǎo)通工作。

引腳3（TXOUT）：發(fā)射器輸出端。輸出為晶體管集電極開路（OC）方式，但需要一個提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個匹配電容。

引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。

引腳5（MODIN）：AM模擬或者數(shù)字調(diào)制輸入。信號通過該腳輸入可以把調(diào)幅信號或者數(shù)字調(diào)制信號加到載波上，而通過該腳外的一個電阻則可對輸出放大器進(jìn)行偏置。該腳的電壓不能超過1．1V，過高的電壓可能會燒壞芯片。

引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應(yīng)連接一個中頻旁路電容。

引腳7（GND2）：數(shù)字鎖相環(huán)接地端。

引腳8（VREFP）：偏置電壓基準(zhǔn)端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。

引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時也可以對壓控振蕩器的中心頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。10腳與11腳之間應(yīng)連一電感。

引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來控制鎖相環(huán)的帶寬。

圖2

引腳13（LDFLT）：用來設(shè)定鎖定檢測電路的閾值。

引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。

引腳15（OSCB）：設(shè)計時可將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的基極，由于該基準(zhǔn)振蕩器的結(jié)構(gòu)是Colpitts的改進(jìn)型，因此應(yīng)在15腳和16腳之間連接一個68pF的電容。

引腳16（OSCE）：設(shè)計時將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的發(fā)射極，同時在該腳與地之間還應(yīng)連接一個33pF的電容器。

圖3

2RF2514的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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1.1硬件設(shè)備管理

要確保機(jī)電設(shè)備具有良好性能，首先要加強(qiáng)新材料的入庫管理，如新采購的機(jī)械零件、儀器儀表、電器元件等。有統(tǒng)計顯示，大部分機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生多因為使用了不合格的零件材料，這不但給公司企業(yè)造成財產(chǎn)損失，也造成了國家資源浪費。因此，要重視新購材料的檢查問題，生產(chǎn)許可證、合格證、說明書、型號等，檢查無誤方可分好類入庫。此外，要嚴(yán)格進(jìn)行日常保養(yǎng)，保證機(jī)電設(shè)備以最佳技術(shù)狀態(tài)運作，把機(jī)電設(shè)備非正常磨損或損壞風(fēng)險降到最低。經(jīng)調(diào)查表明，不良的措施會加大機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生。機(jī)電設(shè)備各零件間組合精密，以維持正常的間隙和適宜溫度做好工作，降低零件間摩擦磨損程度，能減少機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生。在日常保養(yǎng)工作中，一方面，要根據(jù)不同機(jī)電設(shè)備需求、工作環(huán)境選用合適的劑，另一方面，要經(jīng)常檢查劑的質(zhì)量和數(shù)量。質(zhì)量發(fā)生改變時要及時更新，數(shù)量不足就要及時補(bǔ)給。同時，要綜合考慮機(jī)電設(shè)備的技術(shù)狀況、保養(yǎng)周期、工作環(huán)境等相關(guān)因素，制定有效保養(yǎng)計劃，必要時要停機(jī)保養(yǎng)。最后，要加強(qiáng)維修管理。性能再高的機(jī)械，即使享有細(xì)致的養(yǎng)護(hù)，經(jīng)長時間運作后難免發(fā)生故障。這時便需要進(jìn)行科學(xué)、合理、及時的維修，減少工程損失。在維修方面需要重視的是，莫要輕視小故障，以為小故障不會影響使用就只作小維修，甚至讓機(jī)電帶故障繼續(xù)作業(yè)，其后果可能是小故障釀成大損傷，不僅加大了修理困難，還延長修復(fù)工期，更有甚者便是機(jī)電設(shè)備報廢，得不償失。

1.2操作人員的綜合素質(zhì)

首先，企業(yè)要保證招入合格的工作人員，并對其進(jìn)行上崗前的技術(shù)培訓(xùn)并組織上崗后的定期培訓(xùn)，提高其操作技能和職業(yè)素養(yǎng)。這要求操作人員要精通機(jī)電設(shè)備的規(guī)范操作，懂維修，才能從根本上解決人為操作不當(dāng)造成的機(jī)電設(shè)備故障。其次，企業(yè)一方可以在各部門員工之間開展各種技能比拼比賽并給予獎勵，為員工提供展示才華的平臺。通過參與比賽進(jìn)行現(xiàn)場操作，員工間技藝比拼、相互學(xué)習(xí)，有助于提高員工規(guī)范操作和愛護(hù)機(jī)械的意識，達(dá)到強(qiáng)化機(jī)電設(shè)備技術(shù)管理的效果。

2.強(qiáng)化機(jī)電設(shè)備維修成本的管理

第一，賞罰分明，增強(qiáng)相關(guān)人員對機(jī)電設(shè)備維修成本的重視。公司要就維修成本問題制定賞罰條例，已引起各部門對機(jī)電設(shè)備維修成本的重視。例如，年度指標(biāo)計劃，根據(jù)當(dāng)年的生產(chǎn)經(jīng)營情況定一個指標(biāo)，考核后公開表揚對機(jī)電設(shè)備維修成本管理做出可觀貢獻(xiàn)的單位，并給予一定的物質(zhì)獎勵。而對超標(biāo)了的單位給予深刻批評，視輕重扣取部分年終獎金。第二，提倡節(jié)約。踐行節(jié)約維修成本目標(biāo)，首先要做好對機(jī)電設(shè)備修理費和材料費的監(jiān)控工作。尤其技術(shù)部門，應(yīng)認(rèn)真核對各單位遞交的劉永新內(nèi)蒙古昆明卷煙有限責(zé)任公司010020修理費用計劃，聯(lián)系實際情況盡量縮小維修費用。維修人員方面，要適當(dāng)“變廢為寶”能修理好的不要更換掉，以免造成不必要的浪費。最后，要節(jié)約成本，可倡導(dǎo)創(chuàng)新、改革技術(shù)，提倡使用新技術(shù)、新工藝。不斷改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益，為此公司應(yīng)樹立“為生產(chǎn)服務(wù)”的宗旨，允許員工參與討論改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)活動，集思廣益，真正為生產(chǎn)服務(wù)。

3.重視機(jī)電工程質(zhì)量控制管理

3.1確保施工前階段的質(zhì)量控制萬無一失

在施工準(zhǔn)備階段，相關(guān)人員一定要認(rèn)真看待工作設(shè)計圖，若發(fā)現(xiàn)有較大誤差要敢于提出修改，以免影響正常施工。高素質(zhì)的施工人員決定好工程的順利完成的關(guān)鍵。因此，為保證工作完滿完成，有必要安排好施工人員數(shù)量比，并對其進(jìn)行考核。編制施工方案要依據(jù)實踐情況，并給予嚴(yán)格審查，要保正質(zhì)量體系完善完整，確保做足工程質(zhì)量各項技術(shù)準(zhǔn)備；以符合國家的驗收標(biāo)準(zhǔn)。一般，施工人員的流動性比較大，上層在組織員工交底時要分批次、分階段進(jìn)行，用詳盡周密交底工作保證工程如期開展。明文深化對現(xiàn)行的規(guī)范和操作規(guī)程的認(rèn)識，工程的執(zhí)行要全方位符合該工程所需的資料及有關(guān)的技術(shù)文件、標(biāo)準(zhǔn)、要求，還要檢查好工程中運用到的所有材料、設(shè)備，為起始實施工作做準(zhǔn)備。此外，編制落實電氣工程進(jìn)度計劃、人員計劃、機(jī)具計劃時，要根據(jù)業(yè)主和土建工程的總體進(jìn)度來實現(xiàn)，并在施工過程中基于實際情況做適當(dāng)修補(bǔ)完善整體工作。

3.2保證施工階段的質(zhì)量控制正常運作

篇（8）

二、電廠電力孤網(wǎng)電力系統(tǒng)設(shè)計

2.1　礦熱爐電力設(shè)計

鎳鐵冶煉廠對自備電廠的升壓變壓器沒有特別要求。升壓變壓器的電壓等級取決于項目所在地的電廠和冶煉廠的建廠條件和供電半徑等因素，需在現(xiàn)場考察及進(jìn)行相關(guān)設(shè)計工作后確定。就目前來說，與50MW的發(fā)電機(jī)組相適應(yīng)的礦熱電爐容量約36MVA，如果電廠與鎳鐵冶煉廠合建在統(tǒng)一廠區(qū)，由于供電半徑較小，36MVA左右的礦熱爐亦可由電廠10kV電壓直配；但從發(fā)展情況考慮，為適應(yīng)礦熱電爐的大型化也可按升壓到35kV電壓等級。礦熱電爐在非正常生產(chǎn)狀態(tài)下對電網(wǎng)造成的沖擊大致分為電極在爐內(nèi)發(fā)生短路故障造成的電流突增和發(fā)生故障后保護(hù)裝置動作跳閘甩負(fù)荷兩種類型。通常在設(shè)計時采取恰當(dāng)選擇電爐變壓器的阻抗來限制短路電流沖擊的幅值，工程上一般要求將短路電流值限制在額定電流的3.5倍以下；而跳閘后的甩負(fù)荷沖擊的幅值與電爐的運行功率有關(guān)，但超過發(fā)電機(jī)組在沖擊發(fā)生前穩(wěn)態(tài)發(fā)電功率10%是完全可能的。由于電爐在生產(chǎn)運行時出現(xiàn)故障的時間具有隨機(jī)性，事先無法準(zhǔn)確預(yù)測，故在自備電廠的設(shè)計中考慮應(yīng)對該沖擊的措施。

2.2　電氣主接線

本工程建設(shè)2×200t/h燃煤鍋爐和2×50MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)孤網(wǎng)運行。　發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5kV，發(fā)電機(jī)設(shè)出口電壓母線，高壓廠用電電源由發(fā)電機(jī)出口電壓母線引接，每臺發(fā)電機(jī)配置一臺60MVA35/10.5kV升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)升壓后送至電廠35kV變電所。本工程為孤網(wǎng)運行，因此設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為廠用起動及備用電源并設(shè)置高壓起動/備用段，柴油發(fā)電機(jī)選用4臺2000kW，出口電壓11kV。

鍋爐送、引風(fēng)機(jī)、電動給水泵及循環(huán)水泵采用高壓電機(jī)，工頻運行。10.5kVI段高壓廠用母線帶1#發(fā)電機(jī)出線斷路器柜、1#機(jī)組高壓負(fù)荷、10.5kV高壓廠用I段與10.5kV備用段聯(lián)絡(luò)柜、1#主變低壓側(cè)斷路器柜。10.5kVII段廠用母線帶2#發(fā)電機(jī)出線斷路器柜、2#機(jī)組高壓負(fù)荷、10.5kV廠用II段與10.5kV備用段聯(lián)絡(luò)柜、2#主變低壓側(cè)斷路器柜，10.5kV廠用III段主要為電站公用系統(tǒng)供電母線。在高壓廠用電源進(jìn)線回路及10.5kV分段處加裝串聯(lián)電抗器。

2.3　廠用電系統(tǒng)

高壓及低壓廠用電源按機(jī)爐分為兩個工作段、一個公用段及一個備用段，對應(yīng)的機(jī)爐負(fù)荷接在對應(yīng)的母線上：1#爐所用的送、引風(fēng)機(jī)、1#、2#鍋爐給水泵、1#循環(huán)水泵、1#廠用工作變壓器等接在10.5kV廠用I段上；2#爐所用的高壓送、引風(fēng)機(jī)、3#鍋爐給水泵、2#、3#循環(huán)水泵接線、2#廠用工作變壓器接在10.5kV廠用II段上；公用負(fù)荷由公用變壓器引接，電源引自10.5kV公用母線。

三、電廠電力孤網(wǎng)運行方案論證

3.1　正常運行時

正常生產(chǎn)時，兩臺機(jī)組同時運行，機(jī)組出力均為70％，可滿足全廠100%用電負(fù)荷。當(dāng)1臺機(jī)組檢修或甩負(fù)荷時，另外一臺機(jī)組出力在100%，可滿足全廠70％左右的用電負(fù)荷。正常運行時，機(jī)組負(fù)荷控制轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率控制，要求調(diào)速系統(tǒng)具有符合要求的靜態(tài)特性、良好的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)特性，以保證在用戶負(fù)荷變化的情況下自動保持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。

3.2　電廠啟動

由于孤網(wǎng)運行，投運前由1＃機(jī)組發(fā)電利用黑啟動柴油發(fā)電機(jī)組，啟動輔機(jī)后投入運行，對外供電。1＃機(jī)組運行后帶動全廠70%的負(fù)荷運轉(zhuǎn)，并啟動2#機(jī)組的輔機(jī)運行，進(jìn)而啟動2＃機(jī)組發(fā)電，直至兩臺機(jī)組同時運行，滿足按全廠100%的自供電率，逐步進(jìn)行電廠和冶煉廠的生產(chǎn)，實現(xiàn)全廠電力負(fù)荷平衡。

3.3　發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或非計劃跳機(jī)時

當(dāng)機(jī)組發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或非計劃跳機(jī)時，全廠用電出現(xiàn)短時供電不足，此時電廠供電量僅滿足全廠約70％的負(fù)荷。為了不致將系統(tǒng)電壓拉低，造成系統(tǒng)崩潰，應(yīng)在中央配電站設(shè)置低周減載保護(hù)，根據(jù)工藝要求，對部分負(fù)荷進(jìn)行切除，減少用電量，同時減產(chǎn)運行，保障安全生產(chǎn)。若工藝需要，部分負(fù)荷無法切除，同時又無法滿足剩余發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行，則根據(jù)需要在相應(yīng)的系統(tǒng)側(cè)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，以確保分系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.4　當(dāng)用電負(fù)荷出現(xiàn)較大波動時

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷瞬時出現(xiàn)大負(fù)荷停機(jī)時，電力網(wǎng)絡(luò)電壓上升。若全廠40％以上負(fù)荷停機(jī)，則直接解列一臺發(fā)電機(jī)組，用剩下的另外一臺機(jī)組帶全廠負(fù)荷。

若全廠40％以內(nèi)大負(fù)荷停機(jī)，則汽機(jī)保護(hù)裝置瞬時動作，可維持系統(tǒng)頻率在50±5Hz以內(nèi)，系統(tǒng)仍滿足穩(wěn)定運行條件。

若全廠小負(fù)荷波動，則可通過DEH的精確調(diào)整，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

若全廠40％以上大負(fù)荷啟動，則需要經(jīng)過調(diào)度提前進(jìn)行通知，調(diào)整鍋爐及汽機(jī)的運行參數(shù)。

篇（9）

高檔景觀別墅是近幾年出現(xiàn)的高標(biāo)準(zhǔn)住宅發(fā)展方向之一，它已不僅僅是要求居住方便，而是舒適乃至于華麗，其成功典型范例有上海的“碧云別墅”、杭州的“九溪玫瑰園”等等。高檔景觀別墅區(qū)與其它住宅區(qū)相比，有其明顯的特點：

1人口密度相對較低——容積率低、周界較長、地處遠(yuǎn)離中心城區(qū)的地域；

2居住環(huán)境優(yōu)雅舒適——小區(qū)綠化、小品、水體、地形有機(jī)地結(jié)合在一起。

弱電設(shè)計作為住宅建設(shè)中的重要部分，既要符合現(xiàn)階段生活要求，又要能適應(yīng)未來一定時期內(nèi)發(fā)展的需要。因此，對于高檔別墅區(qū)，弱電設(shè)計不能簡單套用一般住宅區(qū)的設(shè)計思路。而應(yīng)該合理地運用新技術(shù)、新觀念、新標(biāo)準(zhǔn)，針對景觀別墅區(qū)的特點，確定系統(tǒng)功能、設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。關(guān)于弱電系統(tǒng)的具體系統(tǒng)組成與功能，相關(guān)文章已發(fā)表過很多，本文就不一一復(fù)述，現(xiàn)僅就景觀別墅弱電設(shè)計談一些我個人在實際工作中的體會。

1傳統(tǒng)弱電系統(tǒng)

1.1閉路監(jiān)控電視與周界報警的配合

高檔景觀別墅區(qū)的基地往往是容積率較低，周界較長。同時小區(qū)的出入口(門衛(wèi))相對較少，多數(shù)景觀別墅區(qū)位于綠化較好、離城區(qū)較遠(yuǎn)的城鄉(xiāng)結(jié)合部。出于安保的要求，沿周界圍墻設(shè)置周界報警系統(tǒng)是必需的。但僅僅設(shè)置周界報警系統(tǒng)是不夠的，因為一旦周界探測器報警，門衛(wèi)中的安保人員要趕到報警地點需要一定的時間，即使趕到，也未必能起到作用，越墻而入的人可能早已躲入綠化叢或遠(yuǎn)離報警地點。故有必要沿圍墻設(shè)置閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)，這樣既能及時了解報警點的實際情況，并作出相應(yīng)的處理，也能識別一些誤報。

1.2室外背景音樂系統(tǒng)

景觀別墅區(qū)是住宅區(qū)的一種，有別于公園，發(fā)展商力求營造一種舒適、寧靜的氣氛。在室外綠化中設(shè)置背景音樂系統(tǒng)揚聲器是不可取的。如果一定要設(shè)置，也應(yīng)局限于與宅基地有一定距離及分隔的中心綠化或景點，這些地方可以用作社區(qū)集中娛樂場所，如兒童嬉水、中心廣場等。

1.3訪客系統(tǒng)

為便于對小區(qū)的外來人員進(jìn)行管理，訪客系統(tǒng)的設(shè)置是必需的。應(yīng)該在小區(qū)入口處設(shè)置門口機(jī)，別墅內(nèi)設(shè)置用戶話機(jī)，而在別墅的門口則不必設(shè)門口機(jī)。因為，對一個管理嚴(yán)格的小區(qū)來說，外來人員在進(jìn)入小區(qū)之前已經(jīng)過身份認(rèn)定或住戶的同意，住戶通過窗戶、門上的玻璃已能看到別墅門口的情況，別墅門口的門口機(jī)僅能起到門鈴的作用。為了更好地實現(xiàn)身份認(rèn)定，應(yīng)選擇可視型訪客系統(tǒng)，同時為保證私密性，不宜使用CATV來實現(xiàn)可視功能。

1.4住戶防盜報警系統(tǒng)

住戶防盜報警系統(tǒng)也是十分實用的，如業(yè)主要求不高，可以采用帶有安保功能的訪客系統(tǒng)，組成安保型訪客系統(tǒng)。而對于報警探頭種類多、有遠(yuǎn)程控制功能、要求預(yù)留一定擴(kuò)展余地的系統(tǒng)，應(yīng)采用獨立的住戶防盜報警系統(tǒng)。系統(tǒng)探測器的設(shè)置切忌

1.5電話、電視系統(tǒng)

對于毛壞房，應(yīng)在主要居住空間預(yù)留電話、電視插座。對于全裝修房，特別是出租型別墅，在室內(nèi)裝修竣工時，家具、家電已一步到位，電話、電視插座應(yīng)密切配合家具、家電的布置，不宜過多。通常僅要求在起居室、主臥室、廚房內(nèi)設(shè)置電視機(jī)插座，在起居室、書房、主臥室、廚房內(nèi)設(shè)置電話機(jī)插座即可。2智能化系統(tǒng)

目前，國家尚未出善的住宅智能化系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。與此同時，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能化的要求不斷提高。因此，住宅小區(qū)智能化的定義各有各的觀點，但在設(shè)計中應(yīng)掌握以下基本原則：利用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)將各種通信、安防、管理子系統(tǒng)集成，從而為住戶提供豐富的信息服務(wù)、安全舒適的居住環(huán)境。

2.1開放性BA系統(tǒng)

設(shè)備自動化控制系統(tǒng)是智能化的重要組成部分，將小區(qū)的公共照明、綠化噴灌、水體循環(huán)、自動抄表、別墅內(nèi)部照明及空調(diào)等不同系統(tǒng)構(gòu)成一個整體，相互協(xié)調(diào)、集中管理控制，以保證各個子系統(tǒng)運行于最佳狀態(tài)。設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先采用開放性控制系統(tǒng)，即使用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的集散控制系統(tǒng)。例如，在現(xiàn)場總線采用LonWorks技術(shù)，控制總線采用BACnet協(xié)議。所有子系統(tǒng)的生產(chǎn)廠商均按國際公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)各種器件并建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。使設(shè)計單位及發(fā)展商可以根據(jù)需求進(jìn)行性能、價格比較，從而組成符合項目特點、具有最佳運行及管理方案、集成化程度更高、價格合理的自動化系統(tǒng)。

傳統(tǒng)BA系統(tǒng)為非開放性系統(tǒng)，不同的BA系統(tǒng)生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的系統(tǒng)器件不能進(jìn)行互相操作、互相替換。BA系統(tǒng)一旦被使用，今后如需維護(hù)、改造、擴(kuò)展時都需要依賴原生產(chǎn)廠商。而LonWorks技術(shù)體現(xiàn)今后自控技術(shù)、系統(tǒng)集成的最新技術(shù)，它利用一根總線就可將所有符合LonMark標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)模塊連接起來，擴(kuò)展性大大增強(qiáng)，并能進(jìn)行實時處理，也簡化了系統(tǒng)布線。這樣系統(tǒng)可不受原生產(chǎn)廠商的限制實現(xiàn)隨時按需更新，為用戶今后提升系統(tǒng)性能提供了標(biāo)準(zhǔn)的平臺和開放的基礎(chǔ)，從而保證系統(tǒng)的先進(jìn)性。

2.2三表遠(yuǎn)傳

實現(xiàn)水表、電表、煤氣表的遠(yuǎn)傳自動抄表能減少抄表工作對別墅住戶的打擾，同時能減輕物業(yè)管理的工作量。在技術(shù)上，它的實現(xiàn)并不困難。關(guān)鍵是它涉及三個行業(yè)的管理部門，需要有關(guān)方面協(xié)同配合，而相應(yīng)的建設(shè)管理辦法尚未出臺，協(xié)調(diào)工作難度較大，故工作重點是與公用事業(yè)管理部門進(jìn)行協(xié)商，以確定一個合理的方案。

2.3信息服務(wù)

信息服務(wù)是小區(qū)智能化的主要目的之一。傳統(tǒng)設(shè)計思路是在小區(qū)中建立局域網(wǎng)，為住戶提供Intranet/Internet服務(wù)。住戶可以由局域網(wǎng)接入Internet，物業(yè)公司在其中扮演了ISP和ICP角色。其次，物業(yè)公司要長期配備一批專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行信息收集與處理，而景觀別墅區(qū)的戶數(shù)相對較少，造成平均運行成本較高。所以，要慎重考慮以局域網(wǎng)方式提供信息服務(wù)的設(shè)計方案。建議在小區(qū)建設(shè)初期可暫不建局域網(wǎng)，預(yù)留管道待時機(jī)成熟后再發(fā)展。同時可以借鑒賓館電視點播系統(tǒng)的機(jī)頂盒方式(上行為電話網(wǎng)絡(luò)，下行為有線電視網(wǎng))提供信息服務(wù)。此外，應(yīng)充分利用公共網(wǎng)絡(luò)作為信息源，而物業(yè)公司的信息服務(wù)盡可能局限于內(nèi)部物業(yè)管理服務(wù)及信息上。

3弱電管道與機(jī)房

3.1管道設(shè)計與管線綜合弱電系統(tǒng)管道設(shè)計應(yīng)重視近期建設(shè)，并考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的需要。對于分期開發(fā)的小區(qū)，要充分考慮預(yù)留后續(xù)工程所需管道數(shù)量，對弱電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相對較低的，特別要注意室外主干管的預(yù)留。室外各種弱電主干管道應(yīng)與電話管道統(tǒng)一敷設(shè)，并統(tǒng)一設(shè)置人孔或手孔，同時要注意水體、橋梁對管線敷設(shè)的影響。

篇（10）

2電子工程中存在的問題

機(jī)械電子工程快速發(fā)展，但是到目前為止，世界各國對于機(jī)械電子工程都沒有明確的定義和統(tǒng)一的認(rèn)識，出現(xiàn)這種問題的原因，一方面是機(jī)械電子工程發(fā)展速度太快，所涉獵的領(lǐng)域越來越多，另一方面是因為設(shè)立明確的定義必定會對其發(fā)展產(chǎn)生一定的限制作用，不利于機(jī)械電子工程繼續(xù)快速發(fā)展。電子工程在發(fā)展的過程中產(chǎn)生了一些難以解決的問題，電子產(chǎn)品的發(fā)展方向是具有更高集成和大容量，同時體積也越來越小，這就需要技術(shù)的不斷升級來實現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)。電子工程設(shè)計方案需要獲得科學(xué)的檢驗，要對其進(jìn)行仿真分析。電子元件所處的工作環(huán)境是設(shè)計人員應(yīng)該考慮的問題，要對設(shè)計方案進(jìn)行有效優(yōu)化，最后要對電路特性進(jìn)行分析。另外電子工程在運行中要避免靜電的危害。為了實現(xiàn)電子工程取得進(jìn)步獲得發(fā)展，需要在電子工程設(shè)計中采用EDA技術(shù)。

3電子工程設(shè)計要點

3.1仿真分析

機(jī)械電子工程設(shè)計方案需要通過科學(xué)的系統(tǒng)仿真或是結(jié)構(gòu)模擬來說對其可行性、科學(xué)性進(jìn)行驗證和分析。通過仿真分析來確保設(shè)計方案在后續(xù)實踐中能夠順利應(yīng)用。在仿真分析過程中，使用EDA技術(shù)可以為仿真分析提供良好的支持。EDA技術(shù)能夠通過各個環(huán)節(jié)當(dāng)中的傳遞函數(shù)來進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并對其進(jìn)行仿真分析，這樣構(gòu)建和仿真系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確驗證設(shè)計方案的實踐性，并能夠?qū)﹄娮酉到y(tǒng)工最后程設(shè)計方案進(jìn)行推廣和使用。這種仿真分析對于提高我國電子工程設(shè)計的整體水平和產(chǎn)品質(zhì)量有積極的指導(dǎo)意義。

3.2優(yōu)化設(shè)計

對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化的目的是盡可能確保電子元件在應(yīng)用過程中具備穩(wěn)定性與可靠性，保證其擁有最佳的容差和工作環(huán)境。在實際工作條件下，使用傳統(tǒng)的電子工程設(shè)計方法，難以對實際容差及電子工程元件工作環(huán)境進(jìn)行全面的檢查和分析。不能對電子元件環(huán)境進(jìn)行全面勘測，就容易導(dǎo)致設(shè)計方案在此方面出現(xiàn)漏洞，這樣一來電子元件的容差及其工作環(huán)境溫度就很難得到有效的保障。利用EDA技術(shù)則能對設(shè)計方案進(jìn)行良好的優(yōu)化，因為EDA技術(shù)可以對電子方案環(huán)境進(jìn)分析計算，獲得電子元件在實際工作中所處的環(huán)境溫度等相關(guān)數(shù)值。在分析獲得的數(shù)值基礎(chǔ)上，來對電子工程設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，保證方案在實施后，可以穩(wěn)定工作，具有可靠安全保障。

3.3預(yù)防機(jī)械結(jié)構(gòu)中的靜電

機(jī)械結(jié)構(gòu)是根據(jù)設(shè)計方案來工作并應(yīng)用于事物成為滿足功能需求的結(jié)構(gòu)。在科技快速發(fā)展的大環(huán)境下，集成電路設(shè)計愈來愈復(fù)雜，這對靜電的防治也提出了更高的要求。靜電對電子元件的破壞巨大，靜電電場能夠?qū)χ苓呺姾捎形茐慕^緣體，使電子元件敏感度降低，甚至是引發(fā)集成電路燒毀，使電子產(chǎn)品直接報廢。這要求工作人員做好靜電防護(hù)，對防靜電工作區(qū)域進(jìn)行劃分，保持操作空間的清潔，降低靜電發(fā)生的概率。在電子工程故障檢測方面，要將傳統(tǒng)的電子工程故障檢測和智能故障檢測方法結(jié)合，相互驗證，在電子技術(shù)投入方面加強(qiáng)，提升電子工程檢測技術(shù)的能力，增強(qiáng)電子元件、電路對環(huán)境的適應(yīng)能力。

3.4電路特性的有效分析

對電特性進(jìn)行有效分析是EDA技術(shù)中的重要內(nèi)容，在電子工程設(shè)計的過程中，理論分析都是在數(shù)據(jù)分析和特性分析的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。因此，數(shù)據(jù)分析和特性分析方面的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確及時，使用傳統(tǒng)的電子工程設(shè)計方法會受到多方面的限制，難以保證數(shù)值的準(zhǔn)確性，電力測試的實際精度會受到較大的影響，不利于后期穩(wěn)定性的建立。EDA技術(shù)就能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)進(jìn)行全面的測試，并保證測試的精確性與科學(xué)性，避免設(shè)計方案出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的差異確保設(shè)計方案的整體性以及合理性。

篇（11）

2硬件電路設(shè)計

硬件電路設(shè)計分為水下和水上兩部分。水下和水上都是以STM32F103VE芯片為核心，通過各自電路以實現(xiàn)各自功能。STM32系列是專門為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的ARMCortex內(nèi)核，本設(shè)計所用芯片主頻為72MHz,從閃存執(zhí)行代碼，功耗27mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品之一，相當(dāng)于0.375mA/MHz。

2.1水下電路設(shè)計

水下部分電路主要有主控電路、流速測量電路、姿態(tài)解算電路、鋰離子電池充放電及其保護(hù)電路、數(shù)據(jù)存儲及傳輸電路，壓力、溫度采集電路5部分組成。

2.1.1流速測量

流速是本設(shè)計最重要數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計選用低功耗、高溫度穩(wěn)定性霍爾器件A1220作為機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測量傳感器。A1220內(nèi)部集成動態(tài)補(bǔ)償電路，低通濾波電路，施密特觸發(fā)器，電壓比較器等，我們可以看到霍爾器件輸出為規(guī)則方波，因此我們可直接由STM芯片采集這些方波信號就能達(dá)到我們的需求。

2.1.2姿態(tài)解算電路

本設(shè)計采用InvenSense公司的整合性6軸（3軸陀螺儀、3軸加速度計）運動處理組件MPU-6050和Honeywell公司的3軸數(shù)字羅盤HMC5883L來采集探測器角加速度W、線加速度A、磁場強(qiáng)度Η，用四元數(shù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，計算探測器姿態(tài)角。

2.1.3電源電路

電源作為海流計運行的動力，其電路設(shè)計的優(yōu)劣不僅決定設(shè)備能否正常運行而且還決定了設(shè)備是否安全運行。本設(shè)計采用摩米士三星GalaxyNote3高容量鋰離子電池作為電源，采用LINEAR公司的可編程充電電流的單節(jié)鋰離子充電管理芯片LTC4054，自動檢測鋰離子電池電壓及充電電流變化使鋰離子電池充電過程自動在涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電終止這四個充電過程切換，避免了處理器的參與，減少處理器的負(fù)擔(dān)；采用TexasInstruments公司的單節(jié)鋰離子電池電量檢測和保護(hù)芯片BQ28Z560-R1，該芯片使用德州儀器ImpedanceTrackTM精確電量計算算法來報告電池狀態(tài)，同時提供續(xù)航時間（分鐘），充電所需時間（分鐘）、電池電壓和電池溫度等信息,此外該芯片還提供短路、過流充電和放電、過度充電和放電保護(hù)功能；采用LINEAR公司的寬輸入電壓同步降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，該芯片可由動態(tài)輸入電壓（1.8~5.5V）獲得穩(wěn)壓輸出，特別適合于鋰離子電池放電特點，改變了傳統(tǒng)先升壓再降壓的電路設(shè)計，降低了功耗。

2.1.4壓力、溫度采集電路設(shè)計

探測器所處的深度及該深度下的溫度同樣是海流計所需的數(shù)據(jù)，本設(shè)計采用MeasurementSpeclalties公司的工作深度0~3000m，高精度壓力傳感器89-03KA-4R，為了降低功耗每隔一段時間T單片機(jī)置位一次，BOOST管腳STM32采集Li_PRESSURE管腳上電壓，經(jīng)轉(zhuǎn)化得到深度H。溫度傳感器采用pt100經(jīng)24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7714轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，STM32采集數(shù)字信號，再轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)據(jù)。為了提高精度，本設(shè)計采用高性能穩(wěn)壓芯片壓力提供參考電壓，采用耦合電路避免處理器數(shù)字信號干擾。壓力采集電路如圖7所示。

2.2水上電路設(shè)計

水上電路主要有主控電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路、無線充電電路、顯示觸摸電路4部分組成。無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用GFSK單片式收發(fā)芯片NRF24L01。水上和水下電路各連接一塊NRF24L01模塊，將水下探測器數(shù)據(jù)傳輸給水上接收電路。

3軟件設(shè)計

本設(shè)計軟件以Keil4為編譯平臺，采用模塊化編程思想，分別為水下探測部分和水上數(shù)據(jù)接收部分編寫了代碼，增加了代碼的可讀性，使設(shè)備易于升級維護(hù)。

3.1水下探測電路軟件設(shè)計

水下探測電路主要任務(wù)是采集機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、探測器姿態(tài)、壓力、溫度等信息，并將數(shù)據(jù)增加時間戳后存儲到SD卡中，其程序圖如圖9所示。

3.2水上接收電路軟件設(shè)計

水上接收電路主要功能是接收水下探測器測量的數(shù)據(jù)，此外還有控制鋰離子電池充電，控制數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置水下探測器采樣間隔，指示充電狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的功能。