時間：2022-04-29 14:18:54
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇測控工程論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】地方本科院校；測控技術與儀器專業；畢業設計；教學改革
引言
畢業設計工作是人才培養環節中最重要的一環,是本科生運用自己所學的基本理論、基本知識和基本技能解決實際問題能力、獨立工作能力和創新創業能力的重要途徑，是一個知識深化和升華的關鍵教學過程，也是對學生大學四年的學習效果、學習成果和創新創業能力等綜合素質的全面檢驗[1]。本文基于地方本科邵陽學院技術應用型人才的培養目標，根據測控專業的培養模式及學校與地方實際情況，有針對性地探索新的畢業設計模式力求符合人才培養規律、適合當前社會現狀。為了進一步提高本科生畢業設計的教學質量，逐步完善各項質量管理制度，提高學生的畢業設計質量，促進技術應用型人才的創新、創業能力的培養。下面主要是多年指導本科畢業設計的實踐體會。
1測控專業畢業設計特點
測控專業是儀器科學與技術一級學科中唯一的本科專業，伴隨科學技術的發展、尤其是超大規模集成電路和傳感檢測技術、計算機技術、通信技術的快速發展,測控技術領域也同樣發生了較大變化。由最初的純機械結構、機電結合、機光電結合等簡單結構逐步發展為集傳感檢測技術、計算機技術、通信技術、電子信息技術、現代光學、精密機械等高新技術于一體的復雜工程系統,其工程應用也從檢測數據采集、結合超大規模集成電路技術逐步轉變為信號發生、信號采集、信號傳輸、信號調理以及自動控制過程為一體的復雜測控系統[1-8]。尤其是二十一世紀以來，隨著計算機技術的飛速發展、更新換代的周期越來越短，加上網絡通信技術、算法軟件技術、工業新材料的微納米技術的蓬勃發展,測量與控制技術、儀器儀表技術也有轉向微型、網絡型、虛擬型和智能型的發展趨勢,從而使儀器科學和其他多學科技術相交叉、相融合的屬性日趨明顯。邵陽學院作為地方本科院校，主要培養適應地方經濟建設和社會發展需要的，具有從事信息檢測、處理、控制及儀器儀表分析、設計、運行、維護、管理、教育工作的基礎扎實、實踐能力強、綜合素質高、具有創新意識的應用型高級專門人才。針對培養目標,測控專業課程設置力求從知識技術、素質能力等方面構建專業課程體系,該體系的基本框架如圖1所示。強化學生專業素養和創新創業能力的訓練與培養，構建了“課外研學”和“工程實踐”兩類“3+1”實踐教學體系。課外研學分為社會實踐、技能考核、科研訓練加創業實踐；工程實踐由基礎實踐、專業實踐、工程設計加工程師執業技能訓練（如圖2所示），兩類實踐訓練形式上互為補充，內容上互相滲透。
2對邵陽學院測控專業學生畢業設計的探索與成效
2.1畢業設計的選題和開題
從2013屆到2017屆測控畢業的學生來看，每屆學生的選題工作從前一年的11月開始，盡量要求教師結合自己的科研項目進行命題，參加各種學科競賽學生也可以利用優勢，在教師的指引下把自己感興趣的項目作為畢業設計課題，在選題方面，選題程序采用“指導教師出課題--教研室審題--學生、教師雙向選擇--指導教師下達任務書—院里審核”的程序。四年的實踐中，共征集論文題目大于學生選題人數的25%，保證學生一人一題，為學生選題提供了較大的空間。這些課題結合了教學、科研、生產實際的需要，切實做到了與理論研究、應用研究、技術開發、工程設計緊密結合，具有一定的理論價值和實用價值。開題工作一般在前一年的年底完成，保證學生有充足的時間和精力去查閱資料、設計技術方案、完成開題報告。前期要求每一位準畢業生必須進行開題報告答辯，由答辯小組成員集體評議設計方案的可行性、保證學生有一個正確的努力方向。
2.2校企聯合指導畢業設計
部分學生在畢業設計之前或者設計期間已經和企業或者公司簽訂了三方協議，用人單位要求準畢業生到公司去一邊在公司崗前培訓、做工程項目的同時完成畢業設計，對學生而言也是十分樂意的事，她（他）們可以工作拿到薪水，同時又能順利完成畢業設計。甚至有些公司還會在工作經費、儀器設備、項目場地和技術力量上給予相應的支持政策。已簽約的學生對公司而言，是公司未來的員工，是公司的新鮮血液，從政策、人力、財力上進行支持，是培養員工的主人翁精神。增強企業的育人社會責任感，對企業和學生而言是雙贏。校企聯合指導畢業設計一般采用雙方共同指導，模式主要以公司企業為主導、學校教師為輔助。通常設計題目由企業提供，學校和企業協商確定，校內教師一般負責設計過程管理，審核設計的進度和各階段完成情況；學生設計的具體內容一般由企業技術人員進行詳細的指導并提供相應的技術資料，協調畢業生與現場人員、相關公司之間的關系。校企聯合指導學生完成畢業設計，既可以增加校內教師了解公司企業的機會，了解行業的最新技術動態，又可以提高教師的解決實際復雜工程的能力，提升教師科研能力。近四年來測控技術與儀器專業和校外公司聯合指導畢業設計的準畢業生人數呈現逐年增加的發展趨勢。
2.3落實三個階段的檢查
畢業設計工作學校一般有前期、中期、后期檢查工作，相應地各院系、教研室配合學校檢查，先行進行自查。前期:重點檢查設計任務書是否按時發給學生，任務書的填寫是否符合學校規范、任務書中的技術指標是否合理，開題工作的具體情況，包括學生是否進行了開題報告的答辯，是否有記錄，開題報告格式是否符合要求，設計方案是否可行。指導教師的指導記錄是否屬實。中期:重點檢查指導老師的指導記錄情況，學生的畢業設計進度是否拖后，學生的中英文翻譯完成情況，文獻綜述、設計的方案、圖紙等畢業設計(論文)過程材料，及時發現問題，并采取切實可行的措施盡快解決。后期:重點檢查畢業設計的答辯情況、學生的畢業設計質量，包括附件材料的簽字，設計指標是否完成，設計內容合理性，格式的規范性，考評答辯相關材料審查。近四年測控專業的實踐表明，及時檢查對設計過程中出現的問題能夠早發現、早解決，有效地提高了畢業設計的質量，培養學生的實踐能力。
2.4嚴把考評答辯和成績關
近四屆工作相比，每一年的考核工作在上一年的基礎上有改善，基本上是執行資格審查、評閱、最終成果審查的環節前重點加了現場考評，對每一屆測控方向的學生凡是單片機、PLC及仿真類課題必須要有仿真結果或實物裝置，理論研究類課題必須要有理論推導過程及應用介紹，此環節的增加對提高學生設計（論文）成果質量起到了顯著作用。多樣化設計必須參加各項審查。學生交出的論文不出現自己以及指導教師的名字，然后交給不同的教師進行評閱，這種“準盲型”供評閱人完成評閱。評閱人與指導教師必須不同，穿插評閱不同組學生的成果，并有充足的評閱時間，可以從總體上把握學生的成果水平，對學生的成果給出客觀的評價。答辯資格審查。答辯資格審查內容包括:（1）任務書（雙面打印），（2）開題報告，（3）畢業設計日志，（4）論文報告，（5）論文（必須是完整論文1本，論文內含有比較完整的原理圖），（6）仿真或實物，（7）中英文翻譯，（8）進度考核表（要求指導教師簽字），（9）評閱表（要求指導教師寫好評閱意見），（10）其他與設計有關的資料。答辯程序和成績評定。測控專業畢業設計（論文）答辯小組組織實施。參加答辯的學生分為兩類：（1）考評和論文評閱通過指導老師推薦評優及本人申請評閱的學生；（2）從考評和論文評審通過，并且合格的但未被推優的學生中自己抽簽產生。抽簽辦法為：答辯前30分鐘抽簽，隨機從各指導老師所帶學生中，抽出30%的學生進行答辯。未被抽中的同學，成績在良好與及格之間視現場考評和論文評閱進行成績評定。推選優秀學生畢業設計（比例為10%）和不合格者（比例為至少10%）參加院級答辯。在答辯整個過程中，應詳細做好答辯原始記錄（專用記錄本），專業答辯領導小組指定專人（秘書）負責記錄，答辯時，至少要保證有5位答辯教師在現場。成績評定，需經歷三個階段：第一階段（現場考評），第二階段（論文評審），第三階段（答辯）。連續通過三個階段考核者，近兩年新增學生的畢業設計（論文）進行知網，全部通過者方能獲得及格（含及格）以上成績等級（目前成績綜合評定實行五等級：優秀、良好、中等、及格和不及格）。答辯期間，由學校督導組對各答辯小組現場答辯情況進行巡視和現場點評與指導。學生設計的最后成績由三部分構成:指導老師初評成績、評閱老師成績、答辯成績，比例是3:3:4。答辯意見不一致或者對成績評定結論有異議者，交由院答辯小組及院答辯委員會研究決定。
3結束語
本科畢業設計是學生本科學習過程的重要階段,指出了地方院校測控專業畢業設計質量中存在的主要問題，重點對畢業設計的選題、開題、中期檢查和答辯等進行過程監控。畢業設計結合教師科研項目，實現產學研結合，提升測控專業學生的技能，培養創新創業型人才。
參考文獻：
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［3］牛金星，申杰，李恒燦.關于測控技術與儀器專業本科生畢業設計的思考［J］.科技創新導報，2011（27）．248
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［5］馮梅琳，何學文，羅小燕，等.基于CDIO理念的測控專業實踐教學創新體系［J］.實驗室研究與探索，2014（3）.180-184
［6］宋愛國，吳涓，崔建偉.測控技術與儀器專業學生工程意識培養與創新教育的探索［J］.中國大學教學，2012（1）．41-43
［7］唐鴻儒，吳桂峰，束長寶，等.測控專業實踐能力培養與訓練體系建設［J］.電氣電子教學學報，2012（2）．77-79
測控技術與儀器專業課程
主要課程:精密機械與儀器設計、精密機械制造工程、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎，微型計算機原理與應用、控制工程基礎、信號分析與處理、精密測控與系統等。
主干學科：光學工程、儀器科學與技術。
主要實踐性環節：包括軍訓、金工、電工、電子實習，認識實習，生產實習，社會實踐，課程設計，畢業設計(論文)等。
測控技術與儀器專業就業方向
本專業學生畢業后可在國民經濟各部門從事測量與控制領域內有關技術、儀器與系統的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理等方面的工作。
從事行業：
畢業后主要在儀器、電子技術、新能源等行業工作，大致如下：
1、儀器儀表/工業自動化;
2、電子技術/半導體/集成電路;
3、新能源;
4、計算機軟件;
5、機械/設備/重工;
6、石油/化工/礦產/地質;
7、其他行業;
8、環保。
從事崗位：
畢業后主要從事儀表工程、硬件工程、電氣工程等工作，大致如下：
1、儀表工程師;
2、硬件工程師;
3、銷售工程師;
4、電氣工程師;
5、嵌入式軟件工程師;
6、區域銷售經理;
7、技術支持工程師;
8、測試工程師。
1.認真做好畢業設計（論文）題目的選題
針對選題存在的種種問題，可以著重從以下幾方面入手。一是結合科研工作選題。指導教師的課題可以分解成子課題，選擇其中結合專業、難易合適的子課題作為畢業設計（論文）題目，這樣的課題通常水平高，同時有科研經費支持。二是結合教學工作選題。指導教師大多承擔一定的理論教學和實驗教學工作，在教學的課件設計、實驗室建設等工作中，可以選擇一些適宜的題目作為畢業設計（論文）題目。工科類的畢業設計需要大力提倡選題的工程實踐性。三是結合企業需求選題。將企業的實際生產問題轉變為學生畢業設計（論文）課題，使學生畢業設計（論文）課題緊密貼合企業實際需要。四是在上述基礎上把握選題的符合度，即有新意、難度、份量適中，符合專業培養方向。增強學生現代設計的創新意識與工程能力，適應現代工程教育需求一是增加機械制圖綜合性實踐環節的指導內容。如在制圖課程上，增加計算機繪圖和測繪學同時，將現代工程設計方法與案例引入制圖課程，培養學生使用三維模型表達工程設計思想的方法。二是針對不同的教學內容增加實踐環節，制圖基礎部分以手工繪圖訓練為主，在綜合練習部分加強CAD做圖訓練，動手進行機器拆裝，讓學生在實踐中提出問題、分析問題、解決問題。三是特別注意工程意識的培養，培養學生進行結構的創新設計，并按照國家最新標準繪圖，圖紙做到規范、準確、表達清楚。
2.多方投入，解決經費和實習問題
政府和教育主管部門應加大對畢業設計的經費投入，不一定要一刀切。畢業設計指導教師可以根據實際需要作出經費預算，院、系成立專家評審小組，對實習、實驗所需經費進行合理分配，逐年改善。對確有實用意義的設計項目重點扶持，考核驗收，記錄在案，作為以后經費使用的依據。此外，還可以進行畢業設計課題競標，評選有價值的課題給予經費支持。雖然對于大部分畢業設計題目有相當難度，校企合作解決畢業設計經費問題也是一種可行選擇。多方面下手，除了畢業設計指導教師聯系畢業實習單位以外，學生可以通過親朋好友等自行尋找專業對口且有一定接待能力的企業。學校和企業建立對口實習基地，基本目的是保證足夠的實習時間和實習質量，對于設備專業的學生也可以考慮到過程工藝企業實習，例如食品加工企業，化工生產企業等。
3.完善教學體系，提升實驗室服務開放能力，擴大學生受益面
在教學體系方面，選修課的組合要合理配套，應該和畢業設計掛鉤，使前期的專業基礎和專業課與畢業設計銜接。對重要的專業基礎和專業課未達到教學要求的學生應緩期畢業設計，真正實現畢業設計的要求和目的。以過程裝備專業為例，學生不應該只是有機械和設備設計方面的知識，還應該具備一定的工藝方面的知識，例如食品工藝，化工工藝等。還要有一定的機電一體化知識，例如測控儀表，單片機和PLC等方面的知識。此外“創造工程學”、“工程與工程師”等職業素質類課程也可適當開設。隨著國家對教育投入的加大，實驗室水平、實驗設備數量和質量以及學校其他配套能力都有很大提高。因此，實驗室既承擔著基礎性、輔的實驗教學和科研工作的服務與管理，也肩負著實施素質教育、培養創新型人才的重要任務，將實驗室有組織、有秩序的開放給高年級學生，保證一定的實驗物料、試劑、測控儀表、水電汽等，提高學生的動手能力是非常必要的。教師要參與學生的活動，保證安全。要使畢業設計的選題和實驗室的建設項目緊密結合，這樣既培養了學生的實踐能力和創新能力，又促進了實驗室的建設發展，使畢業設計以新的模式與當前的教學改革接軌，提高畢業設計質量。
4.合理選題，杜絕抄襲
應充分利用教學督導組和教學管理委員會，建立畢業設計題目審查制度，使畢業設計題目既有一定的知識面和工作量的要求，又避免走形式，過于簡單。工作量太少的題目應該追蹤審查單位的責任。由于畢業設計題目大多屬于綜合題目，涉及多方面知識，可以采用幾位老師合作帶一組學生畢業設計的方法，組內老師可各有專業所長，可以是不同專業的老師在一起合作。就目前的科技發展和網絡發達情況來看，很難避免抄襲，有時也很難判斷參考、借鑒和抄襲之間的界限。用現代高科技手段來檢測是否抄襲是一種方法，但還是有局限性。在抄襲問題上不能光靠學生的思想認識，指導教師也要有責任心，細心把關。同時，應建立誠信檔案制度，對于確認是抄襲的行為應該計入個人誠信檔案。
5.提高專業老師的工程實踐能力
專業課老師定期定量到企業、設計院和研究所工作，追蹤當前的新技術、新設備、新工藝，實際參與考察、方案制定、設計、安裝、調試、鑒定、投產等環節的工作，會大大增加專業課老師指導畢業設計的能力。同時，也可考慮聘請企業、研究所和設計院有經驗的優秀人員到學校參與指導畢業設計和答辯工作。作為工科的專業課教師，要盡可能的參與工程項目，承擔更多的橫向和縱向科研和工程項目，大幅提高自己的實際工程設計能力，為提升畢業設計（論文）質提供有力保障。畢業設計（論文）本科教育的最后一次大的綜合考核，只要師生共同努力，正視問題，解決問題，定能提高工科類本科畢業設計（論文）的水平和質量。
作者：曹智賢 單位：天津科技大學
【關鍵字】傳感器；內容編寫；輔助教材結構
【中圖分類號】G40057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2008）13―0077―01
一 輔助教材編寫的背景
《傳感器》課程是測控技術與儀器專業以及電子信息類專業的一門核心課程，它涉及多學科的知識，是一門內容繁雜的交叉學科。我校測控技術與儀器專業的性質是一門以電子測控技術、智能儀器技術和自動測試技術為技術基礎，以計算機及電子信息技術為工具的高新技術學科。由于專業課程設置，學生學習電子技術及電子測量相關的課程較多，因此在傳感器的授課中對檢測不必過多講解，而本專業學生缺少機械、儀器設計及工程力學方面的知識，也就是說在傳感器應用和設計方面的基礎知識欠缺，這樣就導致在《傳感器》教材的選擇上具有一定的局限性。近幾年來,本專業一直使用的教材是強錫富教授主編的《傳感器》，學生反映在傳感器的設計和應用方面理解比較困難，究其原因是學生缺乏機械原理、精密儀器、工程力學方面知識。對比各種教材，不太切合我校測控專業的實際，因此根據專業特色，主要參考強錫富教授主編的《傳感器》一書，結合本專業的課程設置制作課件，編寫多媒體輔助教材，并將多媒體輔助教材提供給學生，進而改善了教學效果。
二 輔助教材編寫的特色
1 內容簡單明白。通過知識的提煉，輔助教材具有言簡意賅，深入淺出、通俗易懂，一目了然的效果。輔助教材對內容的提煉主要體現在以下幾個方面：
首先，合理的內容結構有助于學生對傳感器知識的系統掌握，每章內容從五個方面介紹：基本效應、基本結構、基本電路、基本特性、基本應用。傳感器的基本物理效應、基本結構及基本電路是反映事物本質的理性知識，是本課程的講授重點。而基本特性及基本應用則是寓于理性知識的反映事物表面現象的感性知識，其準確性及唯一性都欠佳，而且易學易忘，因而不能教授過多，但考慮到這兩方面內容在教學中是相輔相成的，因此輔助教材對后者也有相當篇幅的闡述。以半導體氣體傳感器為例，對此進行說明，具體內容見表1。
其次，教學難點實例引入，以諧振式傳感器原理介紹為例。對于諧振式傳感器，輔助教材此部分主要以單自由度二階振動系統為例，通過分析受迫振動和阻尼振動得出系統振動頻率的表達式，然后介紹分類、測量電路及應用。這種對于較難章節原理深入淺出的講解方法，有利于學生的理解。
2 原理知識與實際應用的結合。傳感器原理方面的知識大部分在相關課程如大學物理、模擬電路等課程已學過，如果在課堂上重新敘述原理，學生會感到沒有興趣，輔助教材中，講解原理的重點是啟迪學生如何運用所學的知識解決問題。如電容式傳感器，輔助教材先舉例說明實際的應用，然后讓學生分析原理，通過不同問題的回答，讓學生自己分析出其分類、缺點及解決方法。這種講解方式即消除了講解原理知識的枯燥，又增加了學生對實際問題的思考。另一方面，用簡圖和實際裝配圖結合的方式介紹傳感器的應用，簡圖講解傳感器應用的測量原理，裝配圖介紹傳感器的實際應用方法，這樣即增加對傳感器的理性認識，又增加對傳感器的感性認識。
3 基礎與現代的結合。為了使學生了解當代傳感器的新技術，增長知識，以利于學生創新思維和研發能力的提高，在輔助教材中加入了新型傳感器。對新型傳感器及傳感器最新動態的介紹主要體現在以下方面：（1）集成傳感器的應用，如在介紹熱式傳感器的應用時，介紹數字溫度傳感器DS18B20與模擬溫濕傳感器HSM-20R的應用；（2）敏感器件和測量電路結合起來的新技術，如在介紹熱電偶冷端溫度補償時，介紹MAXIM公司近期推出的數字輸出K型熱電偶信號處理集成芯片MAX6675的特點及應用；（3）常見傳感器目前的近況，如電容傳感器中的觸覺傳感器等。
4 課后設計題的設置，擴充了學生傳感器的知識面，提高了學生創新和設計能力。輔助教材每章設置一兩個應用性設計題和思考題，學生以小論文的形式完成設計性習題。如應變片傳感器章節布置電子稱的設計、光電傳感器章節布置太陽灶陽光跟蹤系統的設計、超聲波傳感器章節布置水泵流量測量儀設計等。學生要完成這些題目，需要查閱相關資料，結合電子測量、智能儀器、測控電路等相關專業知識完成，提高了學生工程設計的能力和專業知識綜合運用的能力。
三 總結與展望
輔助教材針對本專業的特色和課程設置，積累授課教師多年的授課和科研經驗編寫而成。此輔助教材已經使用兩年，通過使用第一年學生的調查，大部分同學反映簡單明白，改善了學習效果，少部分學生反映輔助教材內容不夠深和廣，因此輔助教材在第二年加入思考題和小型設計題進行完善，通過這一環節，解決課時少和知識面廣之間的矛盾。通過調查，大部分學生反映輔助教材簡潔清楚，提高了學習效率。但是由于設計題是課后習題，學生重視程度不一，做的結果差別很大，因此需要采取一定的措施，以調動學生的積極性，提高學生的完成質量，這方面在今后的教學中需要不斷改進。
《傳感器》課程是在大四第一學期進行，這階段的學生由于就業壓力，對課堂內容往往不夠重視，因此課堂的質量和效率是吸引學生的關鍵。自從采用將輔助教材發到學生的手中和多媒體教學結合的方法，課堂氣氛活躍，通過課后設計題的完成，激發了學生的學習興趣，鞏固了專業知識，擴展了學生的視野和增強了自信心，可謂一種成功的教學方法。
參考文獻
論文關鍵詞:微機保護故障抗干擾
論文摘要:文章結合筆者多年實際工程經驗,介紹了我國微機繼電保護技術的特點,針對目前我國微機保護的常見故障和抗干擾技術進行了分析,對微機繼保未來的發展提出了相關看法。
繼電保護技術主要是針對電力系統故障和危及安全運行的異常工況,以探討其對策的反事故自動化措施。當電力系統發生故障或異常工況時,在可能實現的最短時間和最小區域內,自動將故障設備從系統中切除,或發出信號由值班人員消除異常工況根源,以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響,其重要性可見一斑。
微機繼電保護指的是以數字式計算機(包括微型機)為基礎而構成的繼電保護。微機保護裝置硬件包括微處理器(單片機)為核心,配以輸入、輸出通道,人機接口和通訊接口等。該系統廣泛應用于電力、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建筑等。
本文根據筆者多年實際工程經驗分析一下電力系統微機繼電保護技術的技術特點、現狀和發展趨勢。
1.主要技術特點
研究和實踐證明,與傳統的繼電保護相比較,微機保護有許多優點,其主要特點如下[1]:
(1)改善和提高繼電保護的動作特征和性能,動作正確率高。主要表現在能得到常規保護不易獲得的特性;其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護。
(2)可以方便地擴充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等,可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。
(3)由軟件實現的動作特性和保護邏輯功能不受溫度變化、電源波動、使用年限的影響。
(4)簡潔可靠地獲取信息,通過串行口同PC通信就地或遠方控制。
(5)采用標準的通信協議(開放的通信體系),使裝置能夠同上位機系統通信。
2.常見故障分析
(1)硬件故障
主要有:按鍵失靈、顯示屏顯示不正常、插件損壞等等。
可能的原因有:運行時間太久使得按鍵機械部分接觸不良導致按鍵失靈,或者是設備內部連接線損壞導致按鍵失靈;顯示屏液晶面板受潮或受到損壞,顯示芯片損壞;插件問題可能是插件電路電容長時間運行損壞,電源芯片損壞等原因造成。
(2)軟件故障[1]
某變電所主變壓器采用的是WBZ-1201D,保護運行時,所有報告均由人機對話模件收集顯示或打印機輸出。在運行過程中,出現過這種情況而無法解決:保護屏上顯示“有報告”,但人機對話模件上未顯示“報告”內容,且打印機亦未工作。
(3)安裝問題[2]
安裝保護設備時要注意防高壓。安裝時要找廠家協商,在保護裝置入口或適當的地方安裝防高壓裝置,防止高壓電竄入低壓回路,燒毀插件板。鶴礦熱電廠就曾燒壞過三個插件板。
在二次回路接線時要將電流互感器的二次接線和微機保護內的二次接線一并考慮,否則可能出現電流互感器二次開路現象。有時廠家來的高壓開關柜電流互感器的內部接線已經完成,但個別出現反極性的情況,進而出現保護誤動,所以在調試時開關柜內部接線也應檢查。
3.抗干擾
繼電保護的抗干擾是指繼電保護裝置在投入實際運行時,既不受周圍電磁環境的影響,又不影響周圍環境,并能按設計要求正常工作的能力。
按干擾的形態可分為共模干擾、差模干擾兩種。共模干擾發生于保護裝置電路中某點各導線對與接地或外殼之間的干擾;差模干擾是發生在電路各導線之間的干擾,是與信號傳遞途徑相同的一種干擾。保護裝置接收這種干擾的能力和接收信號的能力完全相同。
按干擾的危害性可分兩種,一是引起保護裝置不正確動作的干擾,低頻差模常屬于這一類。二是引起設備損壞的干擾。由于高壓網絡的操作或雷電引起的高頻振蕩,最容易造成保護裝置元件和二次回路的損壞。這種干擾常屬于共模干擾。
減少各種干擾對繼電保護或其它二次設備影響,可以考慮采取以下措施。
(1)硬件抗干擾
屏蔽和隔離相結合。電磁屏蔽是通過切斷電磁能量從空間傳播的路徑來消除電磁干擾的。保護柜用鐵質材料做成,以實現對電場和磁場的屏蔽,在電場很強的場合,可以考慮在鐵殼內加裝銅網襯里或用鋁板做屏蔽體。隔離既可使測控裝置與現場保持信號聯系,又不直接發生電的聯系。
(2)軟件抗干擾
接入RC濾波器。對于微機保護,在印制板布線設計時應使強、弱信號電路之間有一定的距離,避免平行,在每芯片的電源與零序之間應加抗干擾電容,在交流和直流入口處應接入RC濾波器等。
對外部二次回路的設計采取必要的抗干擾措施。如降低干擾源和干擾對象之間的耦合電容和電感;降低屏蔽層的阻抗值;降低二次回路附近的電氣值等等。
此外,保護裝置的模擬輸入量之間存在著某些可以利用的規律。如果由于干擾導致輸入采樣值出錯,可以取消不能通過檢查的采樣值,等干擾脈沖過去,數據恢復正常后再恢復工作。
4.微機保護的發展
微機保護裝置在國內應用已有近二十年歷史了,微機保護產品的發展也經歷了幾代,可以說,無論是國際品牌或國內知名廠家,其保護產品從原理到生產技術都已經非常成熟了。但是這些微機繼保裝置還是或多或少的存在一些缺陷,時代的發展,技術的進步,對微機保護也提出了更高的要求。
(1)更趨自動化、智能化
隨著我國智能電網概念的提出和相關技術標準的制定,智能電網相應配套的關鍵技術和系統也需要加快研發速度。
對于繼電保護技術來講,一方面,可以深入挖掘智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃模糊邏輯等在微機保護方面的應用前景,將技術轉化為生產力,以解決常規技術難以解決的實際問題。
(2)提高微機保護的設備管理和事件記錄功能
現在的微機保護,除了應完成保護、測控、通信一體化功能外,還應能提供被保護設備的日常管理和事件記錄。這些設備管理包括斷路器的分閘、合閘次數,累計故障次數、斷路器動作時間監視、斷路器開斷電流水平,斷路器觸頭壽命、設備累計停電時間、設備累計運行時間、設備檢修記錄、分區段平均負荷電流、日最大負荷電流、日平均負荷電流、累計電度等。對變壓器保護測控裝置,如果有油溫、壓力等模擬量接入,還可進一步監視變壓器的其它運行工況。
5.結語
隨著我國智能化電網建設的一步步深入,變電站綜合自動化技術的提高,數字式微機測控保護裝置逐漸取代了傳統模式,同時由傳統的保護、測控單一實現方式向整合型轉化即在同一平臺上實現微機保護、測量監控及設備的管理和傳動。
可以預見,未來的微機保護系統將會使更加人性化、自動化、智能化,將會為確保我國電力系統的安全穩定運行,確保國民經濟的快速持續增長發揮更大的作用。
參考文獻:
英文名稱：Chinese Space Science and Technology
主管單位：中國航天科技集團公司
主辦單位：中國空間技術研究院
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1000-758X
國內刊號：11-1859/V
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1981
期刊收錄：
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙百期刊
第二屆全國優秀科技期刊
聯系方式
期刊簡介
關鍵詞：智能變電站；自動化系統；體系結構；設備配置；
中圖分類號： TP27 文獻標識碼： A
1.引言
隨著電力工業不斷發展，逐漸具備了發展建設智能電網的基礎和條件，尤其是近年來通信、計算機、自動化等技術在電力系統中廣泛深入應用，與傳統電力技術進一步融合，極大提升了電網智能水平。
國內變電站自動化技術已經具有一定水平，基本實現間隔層和站控層間數字化，但也存在一些問題，如變電站內存在多套系統、信息共享困難、設備間操作性差、系統可擴展性低、可靠性受二次電纜及電磁干擾，制約變電站可靠性、實時性、經濟性進一步提升。國家電網公司針對智能變電站自動化技術研究，目的是進一步提高輸配電系統生產運行可靠性和穩定性，以及電網調度智能化自動應對能力。
2.變電站自動化系統體系結構
根據《國家電網公司輸變電工程通用設計（110（66）~750kV智能變電站部分》以及國家電網基建【2011】58號、539號等文件要求，66kV智能變電站自動化系統主要按如下原則設計：
--變電站自動化系統按無人值班智能化變電站；
--變電站自動化系統構成采用開放式分層分布系統；
--變電站自動化系統統一組網信息共享；
--變電站自動化系統具有電力調度數據專網的接口，軟件、硬件配置支持聯網通信技術以及通信規約要求；
--網絡安全滿足《電力二次系統安全防護規定》（電監會5號令）、《電力二次系統安全防護總體方案》要求，進行安全分區，通信邊界安全防護，確保控制功能安全；
--提高變電站運行自動化水平和管理效率，優化變電站設備的全壽命周期成本。
2.1系統體系結構及網絡方案
66kV智能變電站自動化系統是基于IEC61850標準的面向對象和開放式分層分布思想構建，實現變電站信息化、自動化和互動化。
本論文擬定兩種方案，方案一采用三層兩網結構，三層結構為站控層、間隔層和過程層三層設備。兩網為站控層網絡，過程層網絡。方案二采用三層一網結構，取消過程層網絡。
站控層網絡是連接站控層設備和間隔層設備、站控層以及間隔層內不同設備的網絡，實現層間設備和層內設備信息交互。站控層網絡采用星型以太網絡，MMS、GOOSE（邏輯閉鎖）、SNTP共網運行，全站數據傳輸數字化、網絡化、共享化。
過程層網絡采用以下兩種方案：
方案一：保護直采直跳，采樣值SV、GOOSE報文共網傳輸，即保護裝置采樣、保護跳閘均采用點對點方式，保護聯閉鎖、失靈、告警等信號及測控、計量等采樣值信息共網傳輸。優點：保護直采、直跳，不依賴于交換機；SV、GOOSE報文共網傳輸，相對單獨成網，減少了過程層交換機的數量。缺點：對于跨間隔保護裝置由于光口多，裝置通信處理壓力大，報文處理存在一定延時；裝置光口多，熔接點多，接線復雜；多光口設備發熱量大，影響裝置使用壽命；信息無法共享，不便于故障分析；光纜數量較大。
方案二：保護直采直跳，不設置過程層網絡，過程層不設置過程層交換機，間隔層交換機集成過程層交換機功能，利用間隔層裝置透傳功能，取消過程層網絡。優點：取消了過程層網絡；接線簡單，光纖連接清晰；節約投資。缺點：站控層網絡流量大，對站控層網絡交換機要求較高。
66kV智能變電站站控層信息相對較少，站控層網絡交換機足以滿足信息傳輸要求，本著節約投資，保證功能原則，綜合對比過程層網絡兩種方案，建議66kV智能變電站過程層網絡設計采用方案二，保護直采直跳，取消過程層網絡。整站結構采用三層一網（三層：站控層、間隔層和過程層；一網：站控層網絡），取消過程層網絡。
2.2系統設備配置方案
66kV智能變電站自動化系統采用三層一網設計，保護直采直跳，取消過程層網絡。下面針對各層功能及設備配置情況進行詳細介紹。
站控層采用高度集成一體化系統，配置符合IEC 61850標準的監控、遠動等系統。監控系統集成操作員工作站、VQC、五防一體化、程序化控制、小電流接地選線等功能，實現智能變電站信息平臺統一化和功能集成化。網絡采用100M以太網，并按照IEC 61850通信規范進行系統建模和信息傳輸，站內各小室之間的站控層交換機通過光纖進行星型結構級聯。
站控層設備主要包括監控主機兼操作員工作站、遠動通信裝置等。監控主機兼操作員工作站單機配置，推薦采用商業服務器或者無機械磨損件的工業級計算機。
間隔層由若干二次子系統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。站控層與間隔層保護測控等設備采用IEC 61850-8-1通信協議。間隔層包括繼電保護及安全自動裝置、測控裝置、電能量采集系統等設備。66kV智能變電站間隔層設備具體配置如下：
主變主保護與后備保護獨立配置，采用保護測控一體化裝置；每臺主變設置一套主變本體智能終端，集合非電量保護功能，下放至變壓器附近。
66kV間隔保護測控一體化配置，下放至GIS智能匯控柜內；66kV內橋配置保護測控一體化裝置，備自投功能由監控系統實現，下放至GIS智能匯控柜內；站內設置一套公用測控裝置。
10kV配置保護測控計量多合一裝置，下放至開關柜內；10kV每段母線設備柜各配置1套公用測控裝置，除采集本柜的信號外，還用于滿足本段母線上其它間隔遙信量不足時接入的需要。
過程層由常規式互感器+合并智能單元等構成。由于電子式互感器應用經驗少，其可靠性、穩定性較常規互感器還存在較大差距。常規互感器具有較成熟的運行經驗，配以合并智能單元就地數字化采樣傳輸，技術可行性高，因此，建議采用“常規互感器+合并智能單元”方案，智能控制柜按間隔進行配置，本站智能控制柜與GIS匯控柜一體化設計，二次設備采用即插即用技術。
2.3交換機配置方案
站控層網絡交換機配置：站控層配置1臺中心交換機。采用100M電口。設備滿足傳輸速率≥100Mbps，以太網口≥24口，光接口≥2口的要求。
過程層網絡交換機配置：本站不配置過程層網絡，SV與GOOSE均采用點對點方式，無需配置過程層交換機。
3.結論
現階段智能變電站處于快速發展和建設階段，由于從事設計單位資質及人員水平不同，以及標準和規范不斷完善，導致智能變電站設計理念和水平有待優化。本論文對智能變電站自動化系統進行了介紹，詳細闡述了智能化變電站自動化系統體系結構優化設計，對站內網絡組網方案優缺點進行了分析，并以66kV智能變電站設計為例，進行了自動化系統設備配置和組網方式實例分析，對從事智能變電站設計人員工作具有一定理論指導意義和實用參考價值。
參考文獻
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[關鍵詞] 預測算法 時間參數設置 節能 便捷
根據國家發改委公布的消息，2007年我國單位GDP能耗下降情況繼續趨好，同比下降3%左右。 2008年，我國節能形勢仍然嚴峻，國家將采取強化節能目標責任制、繼續著力淘汰落后生產能力、抓好重點企業節能和重點工程建設等措施繼續推進節能工作。電器節能是節能工作的重要組成部分。
一、問題的提出
節能控制領域的研究在我國目前處于起步階段。目前我國電器節能的研發趨勢之一就是降低產品的制造和使用成本，設計節能的工作或生活場所控制系統是現代節能領域的重要研究方向。據統計，工作或生活場所的用電器在無人、待機的狀態下長期浪費的電能占的能耗平均多達總能耗的30%以上。為了有效的解決這個問題，就需要設計一套集中控制管理工作或生活場所能量與電器配備相應的節能控制算法的分布式控制系統。
二、時間序列的基本思想與基于時間序列理論的電器使用時間預測
1.時間序列理論
由式(2-2)和式(2-7)可以看出，時間序列都是由一部分規律性的和一部分不相關的組成。
2.基于時間序列理論的電器使用時間預測
傳統的時間序列分析主要是應用在電力系統的負荷預測，其原理就是利用過去的和現在的電力網的負荷來預測將來的電力網的負荷，通過預測進行電網的輸電調度，保證滿足電網上的各個用電部門能夠正常的工作。除此外，還可以通過長期的負荷預測，決定電網的建設和水電、火電的規劃。同時，用戶對工作或生活中常用的電器的使用也是有一定的規律，可以通過對過去的使用情況進行處理從而預測將來的用戶的使用規律進行相應的無人的自動控制，這樣既可以提高用戶對自己常用電器的使用質量，使生活工作更加舒適又可以起到節約能源的作用。
時間序列預測的特點是一個連續時間序列往往存在規律性和偶然性，偶然性存在的情況下，仍然能夠比較好的預測到將來的觀測值。電網的負荷化就是這樣的，它是由用電部門的穩定地用電規律和偶性的隨機用電尖峰。而用電器的使用規律也是這樣的，一方面用戶在某個電的使用上是有規律的，另一方面用戶也會因為偶然的突發事件改變自己以往使用規律，即隨機事件的發生。
因此采用時間序列法來預測用戶對電器的使用規律是可行的。本研究就是采用這種時間序列的方法進行電器使用時刻的預測。
3.二階自回歸模型預測過程介紹
4.二階自回歸模型預測的軟件流程圖設計
從上述推導過程可以得到二階自回歸模型預測的流程，即先利用歷史觀測數據通過式(4-5)計算出，然后再利用Y-W方程的導出式(4-4)計算出，這樣便可以構建出二階自回歸的預測模型，最后便是利用這個二階模型來計算下一個數據的預測值。其預測控制流程圖見下圖所示：
5.時間序列預測的仿真分析
為了證實時間序列預測算法的可用性，本研究還進行了仿真分析。本研究采用的仿真軟件為MATLAB仿真軟件，由于MATLAB軟件中的SIMULINK提供了常用的仿真塊，因此只需要進行簡單的參數設定便可以進行仿真分析。具體的階次和數據長度如下圖。
三、節能控制器的設計
1.節點控制器的控制策略
(1)是實驗數據的分離，即將采集到的時間點數據分類存儲處理。由于大多數的電器使用者的使用規律大體可以分為兩類:工作日和休息日。一般來說，使用者在工作日和休息日的作息習慣是不同的，所以分成兩類可以更好的進行用戶使用習慣的辨識。
(2)要對數據進行預處理，即分離一些偶然性太大、基本沒有規律性的純隨機數據。這些事件的發生往往會影響用戶當天的使用習慣。同時還要實現無人的節點控制。通過檢測可以了解到用戶有時已經離開了，但許多電器都還處于使用狀態，這樣就需要通過一段時間的等待，確定用戶不是偶然的外出，就可以通過自動的節點控制程序關閉大部分可以關閉的電器，從而達到節約能源的目的。
(3)還要尊重用戶的當前修改，當用戶的習慣改變或臨時的偶然操作時，要以手動的操作為主，并重新進行改變數據，進行下一次的預測。
(4)就是協調節點控制器的各個功能。由于工作或生活場所控制節點的功能比較復雜，由采樣、頂測控制、繼電器開關控制、電力線傳輸控制等級分組成，所以需要協調好這幾部分的功能。本論文采用中斷控制的方式，即控制器平時處于等待狀態，當需要它進行預測控制時，調用預測控制的子程序，當需要進行電力線通信時，調用通信子程序。
2.節點控制器的軟件設計
為實現如前面所述的控制策略，需要設計以下幾部分程序:
(1)主程序的設計
(2)采樣子程序的設計
(3)時間序列預測子程序設計
(4)節點執行子程序設計
(5)間接執行子程序設計
①主程序設計
主程序是整個軟件執行系統的主干，除了為各個功能模塊的有效執行創造外部環境外，還要進行一些相應的設置和一些硬件的初始化工作。
本論文的主程序的流程圖如圖3所示。
②采樣子程序設計
采集電器的開關時刻的方式為中斷的方式，當檢測到開關的變化后，讀取此時的時間值，并進行初步的處理判斷，如不是偶然動作，則可以存入歷史數據中，作為預測的根據。其工作流程如圖4所示。
③預測子程序設計
預測子程序采用時間序列的預測方法，由于每一次預測計算都是希望利用盡可能多的歷史數據而且希望每一次的數據都是新的信息，所以在每一次進行預測計算前，需要先進行數據的替換，即用新的數據代替舊的數據。并且需要用預測的時間保存，作為繼電器動作的時間。其具體的計算流程如圖5所示。
④節點執行子程序設計
節點執行子程序是指沒有通過通信等的間接控制，而是作為控制系統中的一個孤立的節點自行進行的控制。這種情況下有兩種情況:(1)用戶的手動操作；(2)節點的自動操作。因此具體的程序流程也應該是這兩種方式，但由于應該以手動控制為主，因此這里的操作存在一個優先級的問題，即以手動的操作為主，自動的操作作為手動操作的備用策略。其具體的程序流程如圖6所示。
⑤間接執行子程序設計
作為間接執行子程序一般分兩種:一種是通過電力線的通信，由工作或生活場所內的一個節點向另一個節點發出的執行命令；另一種是通過電一話遠程的監控模塊實現的較復雜的執行命令，即先通過遠程監控模塊將控制命令傳入工作或生活場所的控制網絡內，再將控制命令下達到具體的一個節點控制器來執行，例如用戶在回家前打算提前打開空調，這樣當用戶回到家里時，家里的溫度己經是比較舒適的了。由于本系統的遠程監控不是本論文的重點，在此僅介紹一個節點通過電力線對另一個節點的控制，其程序流程圖如圖8所示。
四、系統硬件結構設計
1.控制芯片AT89C51
本論文的控制芯片采用ATMEL的AT89C51型號的微處理器，如圖4-1是AT89C51的管腳圖。AT89C51是一個低功耗、高性能的8位單片機。片內帶有一個4KB的FLASH可編程、可擦除只讀存儲器(EPROM)。它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器(NURAM)技術，而且其輸出引腳和指令系統都與MCS-51兼容。片內的FLASH存儲器允許在系統內改編程序或用常規的非易失性存儲器編程器來編程。因此AT89C51是一種功能強、靈活性高，且價格合理的單片機，這也是本設計采用這種型號的單片機的主要原因。
2.雙音頻編碼芯片MT8880介紹
本論文采用的編碼芯片為雙音頻編碼器MT8880，它的管腳分布如圖4-2-1所示。MT8880是一個包含呼叫過程濾波器的單片雙音多頻(DTMF)收發器，它采用了MITEL公司的ISO2-CMOS技術，具有功耗低，可靠性高的特點。雙音多頻(DTMF}接收部分以MT8870單片雙音多頻((DTMF)接收器為基礎加以發展； 發射部分使用了開關電容數/模轉換器，保證了所傳遞的雙音多頻(DTMF)信號具有低失真、高精確度的特點。內部計數器提供音頻波群傳送方式，從而使音頻串能夠在高精度時序內傳送。
MT8880與單片機的連接如圖4-2-2所示。89C51單片機的I/O接口Pl.0-P1.3直接連接到MT8880的DO-D3接口。同時由于需要選擇MT8880的工作模式，和設置其內部寄存器的狀態，因此需要對RS0, R/W接口進行設置。另外，由于采用中斷的方式進行通信，所以需要將中斷信號的輸出口IRQ連接到單片機的接口。
綜上所述,本文通過硬件結構設計和軟件的流程設計,基本實現了工作或生活場所控制器的降低成本、簡化操作、節能控制等功能。
參考文獻:
[1]任蘋李界家原寶龍邱昭泉:淡智能住宅家庭智能化系統.樓宇設備，2003, 2
關鍵詞：智能變電站 邏輯配置 點對點配置 GOOSE配置
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
1 引言
通過智能化的調試發現，存在很多無法滿足現場運行要求的問題，面對智能化站剛剛起步，這些問題需要現場解決從而滿足目前的運行要求還是說總結出新的運行規定，如果只是為了滿足現場的要求，將會形成各個智能站配置均不統一的情況，這樣，對智能站今后的維護相當不利，如果在原理上實現配置的一致性，將會為以后的運行維護帶來很大的方便，所以本論文以各種智能設備的原理為基礎，實現配置的一致性，讓配置的原理與傳統的原理一致，下面主要針對幾個常見的問題進行分析。
2 電壓并列回路的配置
目前常見的配置為雙套合并單元，實現了設備的雙重化配置，但是對于這種配置的電壓并列回路特別復雜，需要將兩套合并單元都做相應的處理才能實現電壓的并列，這無疑增加了回路的復雜性，在實際接線中，每套母線合并單元都接入了兩條母線的電壓，并且電壓的接入回路都是通過常規回路來實現的（有些廠家母線合并單元的刀閘位置、斷路器位置等也可用通過外部電纜回路來實現，對于智能站來說，采用這種方式將會大大增加回路的復雜性），在這種配置下相當于兩套完全獨立的母線合并單元，在運行維護時需要采取不同的措施，如當II母母線檢修退出電壓互感器時，應將II母智能終端的并列把手由自動切換到II母強制I母上，同時也應將I母智能終端的并列把手也切換到II母強制I母上，這是為了防止備自投裝置的兩條母線電壓均取自I母合并單元時II母電壓失壓導致備自投放電。
3 備用電源自動投入裝置的配置
備自投相關的智能設備有進線智能終端、分段智能終端、進線合并單元、分段合并單元、母線合并單元、主變保護、主變本體智能終端。進線和分段智能終端主要向備自投裝置發送進線斷路器的位置以及手跳閉鎖備自投信號（對于不啟動KKJ的斷路器操作把手）和遙控跳閘閉鎖備自投信號、進線合并單元主要向備自投裝置發送線路電壓以及線路電流，分段合并單元發送電流，對于進線備投的備自投裝置不需要分段電流，母線合并單元主要兩條母線的電壓，兩條母線電壓可取自一套合并單元也可以取自兩套合并單元，主變保護的內容是后備保護動作閉鎖備自投裝置，主變本體智能終端非電量動作閉鎖備自投，對于另一端母線沒有電源點的進線可以不設置非電量跳閘閉鎖備自投的邏輯。
3.1 直跳、直采點對點配置
點對點方式是指線路間隔的電壓電流、母線設備的電壓電流、備自投保護動作跳、合斷路器均是通過點對點的方式來實現的。線路和分段的斷路器位置和手跳信號既可以采用點對點方式也可以采用GOOSE組網形式，通常選用組網形式，主變保護動作和非電量動作閉鎖備自投信號則是通過GOOSE組網形式來實現。
3.2 直跳、直采GOOSE組網配置
GOOSE組網方式是指所有智能設備的信號均通過GOOSE組網來實現，保護電壓電流也通過GOOSE交換機向備自投，實現的數據信息的高度共享。各過程層智能設備首先將自己的斷路器位置、手跳信號、線路電壓電流、到GOOSE交換機，同樣間隔層智能設備將閉鎖備自投信號也發送到GOOSE交換機然后實現數據的共享。
備自投所需電壓電流，跳閘方式目前沒有明確要求，目前我們常用的配置方式有兩種，點對點方式或者GOOSE組網方式，兩種方式均不影響備自投正常運行，各有自己的特點，直跳、直采點對點方式雖然提高了運行的可靠性，但是讓網絡更加復雜化，并且沒有實現網絡的共享。而GOOSE組網配置的特點是犧牲安全性和可靠性，從而達到簡化網絡（組網需要一組光纖即可實現，而點對點方式至少需要六組光纖）的目的。
3.3 母線電壓配置
備自投裝置需要的兩條母線電壓宜取自一套合并單元，通常情況下，每一套合并單元均接入兩條母線的電壓，在分裂運行時，兩天母線的電壓互感器均在運行，此時兩個互感器獨立運行，在每一套合并單元都能正確采集到兩條母線的電壓，這種情況不能影響備自投的保護功能。當一個電壓互感器退出檢修時，母線合并單元可以通過并列把手來實現備自投裝置的兩條母線電壓均有壓。另外，取自同一個合并單元的好處是減少備自投裝置的光口，減輕CPU的工作量，可以增加備自投保護裝置的工作壽命。
4 控制回路斷線的配置
4.1 智能終端控制回路斷線
智能終端控制回路斷線對于提供TWJ（跳閘位置繼電器）和HWJ（合閘位置繼電器）接點的智能終端，通常由TWJ和HWJ常閉接點串聯形成，然后通過硬接點信號接到智能終端的開入上，對于沒有提供TWJ 、HWJ接點的應該通過軟件自動生成一個控制回路斷線的信號，然后將此信號通過GOOSE網發到對應的測控裝置，再通過測控裝置發送到后臺，應在后臺注明是智能終端控制回路斷線。
4.2 保護裝置控制回路斷線
線路保護、分段保護等保護裝置一般可以通過控制字來選擇是否判斷控制回路斷線，當該控制字投入使用相應保護可以通過斷路器的位置來判斷是否控制回路斷線，所以在保護裝置的斷路器位置開入中必須要配置智能終端操作箱的TWJ和HWJ,而不直接配置為斷路器的位置硬接點遙信。如果配置斷路器的位置硬接點遙信，在平時運行時，斷路器只有兩種狀態，不是分位便是合位，即便控制電源消失時，這種狀態也不會改變，此時，保護裝置依然能接收到斷路器的位置因而保護裝置無法判斷別出控制回路斷線，如果邏輯配置中的位置接點取自TWJ和HWJ，當控制電源消失時保護保護接受不到斷路器的位置，從而判別出控制回路斷線信號，導致斷路器發生故障時拒動的可能性
5 總結
面臨著數字化技術的在智能化變電站中的不斷應用，對智能化設備的穩定性，高速化網絡、信息共享、系統配置的可靠性提出了新的要求，針對以上特點，本論文提出的這些解決方案具有以下的幾個特點：
（1）較高的可靠性。在現場處理，實施驗證之后，通過實際運行觀察發現，本論文提供的解決方案運行穩定，有效的解決了發生的問題。
（2）充分的理論依據。本論文所涉及的幾個問題都是在調試過程中發現的，處理方案也是通過設計人員、研發人員、繼電保護人員、運行人員根據實際運行要求提出的解決方案，因此考慮的情況比較全面，理論依據比較充分。
（3）豐富的現場經驗。提出解決方案后，在實施驗證過程中也投入了大量的工作，從而為該論文提供了豐富的現場經驗。
參考文獻：
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作者簡介：
馬玉虎（1983-）男 電力工程工程師 大學本科 從事電力系統繼電保護技術工作
“傳感器”精品課程建設是傳感器課程教學質量與教學改革的重要平臺，探索“傳感器”實踐教學的自身特點和規律，以現代科學技術的發展和市場經濟建設的需求為視角，教學過程中注重通專結合的工程師素質訓練，加強學生綜合實踐能力培養，通過體現課程實驗和有感活動特征對傳感器教學內容和實驗方式進行有意義的嘗試和改進，并在規范教學的基礎上尋求新的突破，提出了與實際工程對象相結合的教學方法并獲得效果。
關鍵詞：精品課程；教學方法；傳感器；實踐能力
中圖分類號： G642.0文獻標志碼： A 文章編號：1672-0539（2013）04-0105-04
傳感器技術是現代信息技術的主要內容之一，在當代科學技術中占有十分重要的地位。傳感器實踐課程是一門應用性極強的專業基礎課，它包括信息的獲取、變換、處理、顯示等檢測手段和測試技術。學生在學習傳感器技術時已具備基本的專業知識，但如果我們采用一般專業基礎課的教學方法和實驗方法，其形式過于簡單，難以刺激學生的學習興趣和創造欲望，教學效果不明顯。為此在規范教學的基礎上，可應用“工程對象教學方法”加強實踐教學。本文就此作一分析。
一、實踐教學中存在的問題
《傳感檢測技術》是現代測控技術、機電一體化與自動化專業的技術基礎課程，又是其它現代工程專業如物流、交通、通訊和生物醫藥工程等共同的技術基礎課程。這門課程的學習將對學生專業技能的掌握、工作就業都起到非常重要的作用。
與“傳感檢測技術”課程配套的傳感器實驗是剛剛發展建立起來的工程實驗課程。目前許多大專院校的物理、電子儀器、測控技術、自動化等專業的“傳感器”課程主要以“傳感器系統實驗儀”作為實驗平臺，完成十多種傳感器的基本實驗，該實驗系統主要完成驗證性實驗，內容單調有一定的局限性，實驗的結果也比較粗糙。動態實驗內容在規定的學時內學生基本不能獨立完成，通常由教師進行演示。這種實驗模式格式化，模型基本固定，學生完全按教師和實驗講義要求的內容、步驟進行實驗，難以提供具有個性思維的訓練。
另外，在數字電路、模擬電路的教學實驗中都是以模擬實驗箱和數字仿真實驗為主，目前教學中主要采取的這些實驗方式缺乏與實際工程對象相結合的系統實驗理念，這種教學方式的后果導致學生在學習完相關的課程并做完相關的實驗后，仍舊對檢測技術、控制原理與控制工程的本質內容缺乏理解，甚至連許多基本的概念都不能很好的消化和吸收，更不用說應用手段和方法去創新性的解決工程實踐問題。
隨著信息與自動化技術的發展，許多創新的工程專業都有了共同的專業基礎和綜合課程，如電子電路、檢測技術與傳感器、嵌入式微控制器等。由于集成技術的發展，單元電路種類愈來愈多，集成規模和功能復雜程度日趨增高，由依附于實驗對象的理論轉向多學科理論的綜合交叉，那么檢測實驗技術和方法需要不斷更新和發展。有人認為：從實踐的角度講，操作性技術是在按一定的方式進行實驗活動，解決要做什么的問題，而理論上看實驗者僅僅對實驗效果感興趣，對實驗條件如何可以不必了解。因此，在實驗技術中學生往往忽視操作性技術理論，包括實驗環境、儀器儀表的特性、精度、可靠性、實驗材料、實驗電路等等，導致學生不能對實驗內容科學、全面地理解，影響實驗技術方法的提高。
二、實踐教學方法改革嘗試
就測量與控制技術而言，各種物理量大多數是通過傳感器轉換為電信號而進行檢測的，它不同于普通物理實驗，不僅要理解其物理效應，更要注重使用方式，因此傳感器實驗技術會涉及大量的電子技術。在工程實踐過程中，如果不了解具體檢測信號的轉換電路原理，就不能獲得正確的結果，這就要求實驗者有較強的綜合素質和專業技能。為提高學生的理論聯系實際、科學主導工程的創新思想，實踐課程需要充分結合生產和工程實踐，重視學生基本技能的培養，在“傳感器原理及應用”精品課程建設中，針對實踐教學存在的問題進行教學改革，在“傳感器”實踐教學研究中嘗試引入創新性“工程對象教學方法”，開放實驗室，建立測控工程創新實驗環節。
（一）創新實驗模型
“工程對象教學法”模式，是以一個個典型的工程對象為平臺進行教學，開展的工程教學方法。它打破傳統的教學思路與模式，主要對實驗教學平臺、教材、教學模式進行變革，重點是在實踐教學方法上進行改革。實踐課程將解決實際問題作為課程主線，改進理論課與實驗課程嚴格分立的方式，按“任務驅動”內容分解知識點，打破“講課+實驗”的傳統模式，努力使理論課與實驗課課時沒有嚴格的界定，可以在做中學，也可以在學中做。“傳感器”實踐教學中，重點加入與實際工程控制對象相結合的設計和創新實驗模型。
要實現“工程對象教學”模式，工程測試技術實驗室必須具備工程化的測試對象，能夠讓學生利用工程實驗對象設計實驗，內容包括傳感器的選取、安裝，反饋信號的獲取，計算機測試系統的搭建，控制信號和控制效果的分析和處理等等。這些測試被控對象必須是生產和實際應用中經常碰到的設備小型化、簡單化和抽象化的試驗模型，使之能夠方便的在實驗室環境中實現并展示給學生，同時具有一定的趣味性，能夠將課本上抽象的概念通過物理運動或現象直觀的表現出來。
倡導工程對象的課程內容盡可能面向全體學生，克服以往的實踐教學中有的內容僅面向部分尖子學生。部分基于工程對象的課程教學在時機未成熟（或低年級）時可先開設實踐教學的選修課，基于豐富的工程對象的實踐教學的優勢，可大大提高學生的學習興趣，通過初級的工程對象可使學生了解各單元技術在系統中的作用、地位及與其他單元技術協同工作的機理，從而幫助學生盡快深入理解掌握中、高級的系統技術。而綜合通用型工程對象可使學生借助基礎對象將知識融會貫通。
（二）構建實驗系統平臺
基于工程對象的實踐教學與傳統的實踐教學沒有本質的沖突，可以以對象為主線將各項傳統的以技能培訓為主的實踐課程融入其中，賦于系統的概念，是對傳統實踐課程的補充、完善與提高。將單一的實驗改為綜合實驗，內容充實了，教師只給出要領，具體細節要學生自己思考、討論、配合。將實驗室典型工程對象分三大類：
第一，專用型。主要分別服務于某類課程的實驗教學及實訓，如用于傳感與檢測技術的工程對象有：轉子實驗臺、位移實驗臺、環形輸送線；用于自動控制原理的工程對象有：工業機械手、水箱自動控制；用于信號與系統的工程對象是：系統仿真設計、頻譜分析；用于可編程邏輯控制器工程對象有：交通信號燈控制、水塔水位自動控制等。 第二，綜合型。主要服務于所有或部分專業的專業課或綜合素質訓練。典型電路模塊（基礎類）；仿真對象（專業類）；教育機器人（通用型）；智能機器人（專業類）；可用于專業課教學與實訓、科研。第三，綜合大系統，模擬建立生產線管理等局部功能，用于素質綜合訓練。如用于測控技術與儀器、機電一體化、自動化等相關專業學生的綜合專業訓練或課程設計。
建設檢測技術實驗的運行控制平臺，要求實驗系統既能方便地搭建控制系統，對工程對象進行實際的檢測與控制，又能采集和記錄控制效果，并對控制效果進行分析和處理。為了支持多種傳感器的信號檢測，可采用單獨的部件去實現每一項功能，然后再通過總線，把完成各項功能的部件組裝起來，快速形成一個控制器系統。目前，國際上廣泛采用的控制系統設計和平臺是MATLAB仿真環境，該軟件能夠方便地對各種測量控制系統和算法進行建模和仿真，評估控制系統的控制效果。平臺內置數字PID、一階系統環節、二階系統環節和軟儀表盤、軟信號發生器、軟波形顯示，并能與各種接口進行組合與連接。目前已完成的典型工程測試對象有十多種，如：電機運動模塊、無損檢測模塊、秤重模塊、工件計數等。
（三）開放實驗室，開展課外實踐
開放實驗室是加強學生課外實踐環節的重要保障。開放實驗室激勵了學生參加科研實驗和設計創作，引導學生在學習期間積極參與教師的科研工作、參加工程實踐、并獨立承擔其中一部分項目，讓學生承擔部分實驗室主技術工作等，也作為學分制學籍管理獎勵學分的依據。對畢業設計、生產實習、科技立項、電子大賽的學生必須開放實驗室，提供實驗設備，這樣需建立實驗室教師值班制度，或以學生管理方式為主，為學生創造實驗條件。
教師應注意與學生交流，鼓勵盡可能多的學生參加各項課外科技立項、電子競賽等活動。目前，測控專業在大二、大三階段就要求全部同學以小組為單位參加電子競賽的預賽訓練，選拔后可參賽。為了讓學生在本科階段就能接觸到本學科的一些先進的儀器設備，了解前沿性的科研開發課題知識內容，使學生對自己所學專業方向的有一定認知度，鼓勵學生參與教師科研項目。這些工程實踐，可以從研究項目的立題、設計、制作、調試，以及工藝、工具、測試、維護等實踐環節有系統的訓練。
三、教學效果及改進建議
在“傳感器”課程教學中我們不僅加強教師自身的業務素質培養，要求授課教師掌握相關學科的現代技術和綜合測試技術，加強充實操作性技術的理論研究，引導學生通過實驗研究應逐步轉向對系統的研究。在實驗技術方法上將電子技術、電子測量、檢測技術和計算機技術作為技術載體具體地將各種方法運用到“傳感器”教學的全部過程，即每個程序、步驟之中。將傳感器實驗數據和結果直接送計算機顯示，并根據測試曲線分析試驗結果，建立數學模型。
工程對象教學方法與學生課外科技活動相結合，使學生自覺學習成為風氣，可將學生的興趣和注意力轉移到工程實驗上，這一教學方式對目前大學生沉迷電腦游戲有消弱作用，并對學生的管理工作也有一定借鑒。
對畢業設計、生產實習、科技立項、電子大賽的學生必須開放實驗室，提供實驗設備，這樣需建立實驗室教師值班制度，或以學生管理方式為主，為學生創造實驗條件。
教師應注意與學生交流，鼓勵盡可能多的學生參加各項課外科技立項、電子競賽等活動。目前，測控專業在大二、大三階段就要求全部同學以小組為單位參加電子競賽的預賽訓練，選拔后可參賽。為了讓學生在本科階段就能接觸到本學科的一些先進的儀器設備，了解前沿性的科研開發課題知識內容，使學生對自己所學專業方向的有一定認知度，鼓勵學生參與教師科研項目。這些工程實踐，可以從研究項目的立題、設計、制作、調試，以及工藝、工具、測試、維護等實踐環節有系統的訓練。
在近年的大學生科技競賽活動中，教研組教師一直不遺余力的全力支持學生的課外科技活動，取得了長足的進步，2009-2012年相關專業的學生獲獎部省級、國家級獎30多項，這也是教學改革和專業建設的一個特色。畢業生優秀論文數量逐年增加，大學生工程訓練綜合能力得到明顯提高。本專業培養的畢業生理論基礎扎實，專業知識面寬廣，適應性強，除繼續深造者外，大部分被電子信息、通訊、航空航天、儀器儀表等行業的研究院所、三資企業、公司和大型國有企業錄用，畢業生深受廣大用人單位歡迎，許多人已經成為單位的技術、管理骨干。
通過實踐教學研究認識到，大學生的認知實踐應該分系列、分層次，并貫穿大學學習整個周期。從更廣義的角度看，認知實踐的內容具有巨大的拓展空間；工程技術認知、基礎認知實踐包括工藝知識、常用工具、基本的調試方法等。所有認知實踐均可在實驗中心開設選修課，創新實踐活動也應該是系列化、分層次。實踐能力與創新能力的形成并不能僅靠工程訓練或實踐訓練形成，還與課程教學、課外科技活動緊密關聯。目前，傳感器實踐教學還需要做以下完善與改進：
第一，實驗教學管理不科學，本課程還沒有實現全方位的網上教學管理，如網上答疑、網上提交作業報告、預約實驗等，實驗室動態管理還得不到基本保障；第二，實驗室技術人員不足，應對教學和實驗在崗人員進行公開篩選，擇優聘任。建議理論課教師兼職，外聘優秀技術人員擔當實驗指導教師，聘用優秀研究生或本科生幫助助課、指導實驗、管理實驗室，提倡教授充實實驗教學，進一步提高實踐教學水平；第三，實驗內容更新慢，除保留傳統實驗技術外，應該盡可能的引入新型傳感器和新的實驗裝置，開設新的課程內容。雖然自行研制實驗平臺，建設實驗設備，但是遠遠不能滿足“傳感器”課程要求。另外，實驗經費不足，實驗室實驗設備陳舊，不能保證實驗教學效果。
四、結語
實驗教學是學生學習知識、提高能力的平臺、實驗室是培養學生創新思維的基地。“測控”專業的大學生進校后，讓學生在不同的學習階段學習新的基礎知識和專業知識的同時，應逐漸安排由簡到難的實踐內容，這個過程別要求掌握經典的實踐環節和現代檢測技術的基本概念，以及分析方法和設計方法。進入大四的畢業生、研究生學習階段，還可以進行控制工程、智能系統的學習，解決各種非線性復雜系統對象，進行建模、以及控制理論的研究。
為了促進高等教育教學改革，提高教學質量，“傳感器”精品課程的建設以“質量工程”為契機，以創新作為突破點，突出實踐課程亮點和優勢，有的放矢的改進教學方式，努力發揮示范作用，使“精品課程”建設獲得實實在在的成效。
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關鍵詞：污水處理廠；自控系統；升級改造
中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
城市污水處理廠自動控制系統非常重要，它擔負著全廠電氣設備及儀表的監測和控制以及生產工藝流程的實現。擁有性能可靠、穩定的自控系統網絡可以充分發揮網絡通信優勢，實現信息資源共享，改善操作環境，減輕勞動強度等，實現工藝處理優化運行和生產運行的智能化調度、從而達到節能降耗經濟運行的目的。目前大多數污水處理廠設立中央控制室通過自控系統通訊網絡實時采集、傳輸、監控現場的設備信號。由于污水廠現場設備分布比較分散，離中控室距離較遠，信號傳輸網絡較長，受周圍惡劣環境影響現場干擾源較多，加之通訊線路老化，容易出現網絡不穩定通訊中斷等問題。本文以天津紀莊子污水處理廠為研究對象對其自控系統進行研究與并提出了改造方案，以實現污水廠高效穩定的運作。
污水處理廠自控儀表系統描述及升級改造的具體內容
紀莊子污水處理廠現有一套集散型二級分布式計算機控制系統。這種控制系統在國內外污水處理廠已廣泛應用，并有良好效果。實現了全廠生產運行的集中管理、分散控制、資源共享。集中管理層主要是對全廠的生產過程進行監視、數據存儲和分析；分散控制層主要是通過現場PLC完成各自轄域內的自動控制。自控系統通過現場檢測儀表和網絡設備完成對主要工藝參數的數據采集并對生產流程進行監控。現有自控系統設有1座中央控制室和4個分控站。采用光纖環形工業以太網連接，通訊速率為10Mbps。
升級改造工程自控儀表的主要內容有：
1) 生物池改造部分自動化儀表檢測和過程控制的調整、增補；
2) 新增工藝過程要求的自動化儀表檢測和過程控制；
3) 增補污水廠進水和出水水質在線監測儀表，更新部分已損壞的儀表；
4) 污水處理廠原分控站更新或修改、擴容；
5) 污水處理廠原中央控制系統的修改、擴容；
6) 升級光纖環形工業以太網；
7）污水處理廠原有自控內容的調試整改，實現遠程監控。
3.自控儀表系統設計方案
仍然采用集散型二級分布式計算機控制系統，充分利用現有硬/軟件資源。
升級改造后，紀莊子污水處理廠自控系統仍然由一個1個中央控制室和4個分控站構成。但是，中央控制室（CCR）與分控站（PLC）之間的光纖環形工業以太網升級為10/100Mbps自適應網絡。具體設計方案如下：
1) 中央控制系統
數據庫服務器和監控工作站冗余配置，采用具有C/S（客戶機/服務器）結構形式100M交換式的計算機局域網絡，并可與上級系統或周邊系統鏈接。
中央控制系統可部分利用原有的數據服務器、監控工作站、工程師操作站、閉路電視監控系統、圖像投影裝置、數據圖表打印記錄裝置等。
2) 現場監控系統
具有PLC的可視化分控站，可以獨立運行。現場控制站采用高速總線網絡連接遠程I/O單元及現場總線型測控設備。
3）控制方式
主要電控設備的控制采用就地控制、現場控制、中央控制的三層控制模式，控制級別由高到低為：手動控制、遙控控制、自動控制。
4) 可靠性設計
采用集散型二級分布式控制，使得整個污水處理廠的自動化控制不依賴于中央控制系統，有利于提高控制系統的整體可靠性。即使中央控制室因故障停止運行，各現場監控系統仍可按照原來的模式獨立運行。
采用穩定的先進的智能化的儀表和控制設備，利用其具有的自檢、自校和故障隔離功能，進一步提高設備故障的檢出率，縮小局部故障的影響范圍。在極端情況時，如控制系統出現故障，造成局部設備運行失控，通過現場的手動操作仍可以維持全廠的生產過程。
5）測控儀表
根據工藝改造和生產要求，在改造生物池、新建加藥間、新建接觸池、新建碳源投加間、新建污泥均質池、新建污泥脫水機房等新增和補充相適應的儀表檢測控制系統。增配的儀表有流量、壓力、液位、溶解氧、硝氮、氨氮等檢測或分析儀表，還有自動調節閥門等控制儀表。
由于這些儀表的優劣直接影響到計算機控制系統的可靠性，所以本工程中的自動化儀表均選用國內外先進的、成熟的產品，以使自控系統有良好的保證。
儀表選用帶現場顯示變送器的智能化儀表。各儀表的標準電流信號送至各分控站(PLC)，再轉送至中央控制室監控計算機。
4.升級改造工作中自控系統維護管理方案的選擇
在我國，對于自控設備的管理存在著空白，在紀莊子新建自控系統中，通過恰當的措施對其維護方法的改善，可以最大限度的提高自控產品的運行性能，增強單位設備效能，增加企業的經濟效益。
總的來說，維護方案主要包括：預防型、響應型兩種，企業根據自身的實際情況不同，采取不同的維護方案，找出自控安全穩定運行性與費用投入的最佳結合點。
我們在具體應用上可以采用與廠家聯合實行全過程預防性維護方案的形式，下面結合本廠的實際情況，就全過程預防性維護方案基本操作程序作如下分析。全過程預防性維護方案通常包括三個主要步驟：對使用單位自控系統現場狀況綜合分析一制定完備的即時備件庫存管理方案一全方位的維護服務。
(1)與廠家一起對自控系統現場運行狀況分析，主要包括：所有自控設備系統詳細列表；同類系統的一般工作壽命周期；基本的通常庫存情況分析；潛在的設備故障可能造成的生產損失分析；現場工作環境對自控系統運行的具體影響分析；同類產品發生故障的歷史記錄；年度維護費用概算及費用增減情況分析等，通過上述各項要素的分析，對目前系統狀況作一基本了解，并可以通過相關關鍵參數計算出目前系統的危險指數，作為一步工作的基礎。
(2)即時備件庫存管理方案是由目前流行提出的新型管理方案，是指生產廠家在一定區域內或客戶廠區范圍內建立專用的備件存儲區，廠家對該備件存儲區擁有所有權，客戶支付固定的服務費用，一旦發生故障，客戶即時提用備件，然后再支付備件費用，廠家隨時補充，再根據客戶使用情況每年重新更換補充備件的管理方式。
(3)全方位的維護服務是指所用產品的廠家技術人員通過全方位跟蹤維修部件使用情況；定期與客戶技術人員進行溝通，持續了解新的情況的發生；向客戶提供必要的技術支持和軟件支持等手段，讓使用產品的客戶生產效率更高，以達到降低費用的目的。
5.結束語
總之，污水處理廠對自控系統的升級改造不僅提高了污水處理廠生產運行的管理水平和科技含量，同時降低運營成本、節約能源、利于環保．污水處理技術的優化改良和新技術的開發研究，將為人們的生活帶來更多的綠色和清新。
參考文獻：
章文華.翟健.徐曉建 城市污水處理廠自控系統設計分析[期刊論文]-魅力中國2010(20)
簡紅松.小議電氣自控系統在污水處理廠的運用[期刊論文]-廣東科技2009(8)
論文摘要：本文說明了各種變電站綜合自動化裝置的硬件具有相同的典型結構，討論了模擬量的輸入／輸出回路，開關量輸入及輸出電路，微型機系統和變電站綜合自動化算法，人機對話、、通信和電源插件，操作回路等各部分培訓的內容、作用和培訓方法，并具體介紹了測控裝置。
在變電站綜合自動化培訓教學中，學員要熟悉變壓器、線路、電容器等設備的保護裝置、測控裝置、保護測控裝置及各種自動控制裝置。若在每個具體裝置中都全面介紹裝置的結構和工作原理，不但重復太多，浪費時間，而且也不容易全面深人地介紹清楚，且不利于學員理解掌握。因此在培訓中，都要對各種裝置的共性部分進行統一介紹，即介紹裝置的基本結構、原理與接線。下面就裝置部分教學培訓工作進行IV"結，與大家分享。
一、裝置的典型硬件結構
裝置部分教學培訓中，首先要把裝置的典型硬件結構弄清楚。成套的綜合自動化系統中微機保護系統、監控系統、自動控制系統等裝置都是由若干模塊組成的，它們的硬件結構都是大同小異，所不同的是軟件及硬件模塊化的組合與數量不同。一個變電站綜合自動化系統中各種子系統的典型硬件結構主要包括模擬量輸人/輸出回路、開關量輸人/輸出回路、微機系統、人機對話接口回路、通信回路和電源，如圖1所示。
裝置采用統一硬件平臺，變電站綜合自動化裝置硬件采用整體面板、國際標準機箱。裝置強弱電徹底分離，CPU板采用印刷板、表面裝貼技術，提高了裝置的可靠性。可自檢和互檢，同時減少各部分的關聯性。通信接口方式選擇靈活，與變電站自動化系統配合，可實現遠方定值修改和切換、事件記錄及錄波數據上傳、壓板遙控投退和遙測、遙信、遙控跳合閘。可通過變電站監控系統對保護裝置所具有的功能實施全遙控操作。裝置采用統一軟件平臺，縮短了產品的研發周期，延長了產品的市場生命周期，從“作坊生產階段”進人到“大規模生產階段”。裝置采用統一數據庫處理，在設計裝置功能模塊時提煉不同功能應用信息的共性，建立一個統一的應用功能數據機構模塊，包含每種功能所需的一切信息，形成功能程序的統一的開發平臺，降低了功能模塊程序開發的難度，提高了功能模塊程序的可靠性。
二、模擬量的輸入/輸出回路
1.模擬量的輸入電路
變電站綜合自動化系統采集的一次設備的電流、電壓、有功功率、無功功率、溫度等都是屬于模擬量，由于微機只能識別數字量，故模擬信號必須轉換成數字信號才能輸人到微機中進行處理。典型的模擬量輸人電路的結構框圖如圖2所示，主要包括電壓形成電路、低通濾波電路、采樣電路、多路轉換開關及A/D變換芯片五部執電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個重要作用是將一次設備的電流互感器TA、電壓互感器TV的二次回路與微機A/D轉換系統完全隔離，提高抗干擾能力。通過低通濾波器與采樣定理、采樣保持器、模擬量多路轉換開關、模/數變換(A/D)的詳細講解，使學員熟悉模擬量輸人電路如何隔離、規范輸入電壓及完成模/數變換、與CPU接口，完成數據采集任務。
為了使學員更好地理解和掌握培訓內容，講變換器時向學員展示變換器插件實物，講清楚變換器的輸人信號和輸出信號。講解低通濾波時也將實物插件展示給學員，理論聯系實際，可取得很好的培訓效果。
2模擬量輸出電路
培訓中簡要說明模擬量輸出電路的組成、數/模(D/A)轉換器工作原理。模擬量輸出電路的作用是把微型機系統輸出的數字量轉換成模擬量輸出，該任務主要由數/模(D/A)變換器來完成。由于D/A轉換器需要一定的轉換時間，在轉換期間，輸人待轉換的數字量應該保持不變，而微型機系統輸出
的數據在數據總線上穩定的時間很短，因此在微機系統與D/A換器間必須用鎖存器來保持數字量的穩定，經過D/A轉換器得到的模擬信號一般要經過低通濾波器，使其輸出波形平滑，同時為了能驅動受控設備，可以采用功率放大器作為模擬量輸出的驅動電踐 D/A轉換器的作用是將二進制的數字量轉換為相應的模擬量，其主要部件是電阻開關網絡和集成運算放大器。
三、開關量輸入及輸出電路
開關量輸人、輸出電路是非常重要的教學內容。學員只有明白了斷路器、變壓器分接頭的位置狀態是如何被采集和輸出后才能更好地工作。
在變電站綜合自動化系統的數據采集中，除模擬信號外，還有大量的以二進制數字變化為特點的信號，如隔離開關、斷路器的狀態，按鈕、普通的開關、刀閘、斷路器的觸點以及人機聯系的功能鍵的狀態等，稱為開關量。
1.開關量輸入電路
開關量輸入電路的基本功能就是將變電站內需要的狀態信號引人微機系統，如斷路器狀態、繼電保護信號等。開關量輸人電路由消抖濾波電路、信號調節電路、控制邏輯電路、驅動電路、地址譯碼電路、隔離電路等組成。培訓中講清消抖濾波電路與信號調節電路、電隔離技術的應用、驅動控制與端口地址譯碼問題，特別是要了解簡單的開關量輸人電路。開關量信號都是成組并行輸人(出)微機系統的，每組一般為微機系統的字節，即8， 16或32位，對于斷路器、隔離開關等開關量的狀態，體現在開關量信號的每一位上，如斷路器的分、合兩種工作狀態，可用0， 1表示。簡單的開關量輸人電路包括斷路器和隔離開關的輔助觸點、跳合閘位置繼電器觸點、有載調壓變壓器的分接頭位置等輸入、外部裝置閉鎖重合閘觸點輸人、裝置上連接片位置輸入等回路。
2開關量輸出回路
開關量輸出電路主要是將CPU送出的數字信號或數據進行顯示、控制或調節，如斷路器跳閘命令和屏幕顯示、報警信號等。開關量輸出電路與輸人電路基本一樣。簡單的開關量輸出主要包括保護的跳閘出口以及本地和中央信號等，一般都采用并行接口的輸出來控制有觸點繼電器(干簧或密封小中間繼電器)的方法，但為提高抗干擾能力，最好也經過一級光電隔離。
四、微型機系統和變電站綜合自動化算法
微型機系統的CPU是由一片大規模集成電路芯片制成，不僅能進行算法邏輯運算，還能執行各種控制功能。配備一定容量的存儲器、輸人/輸出設備的接口電路及系統總線。計算機監控系統都應具有數據采集和輸出控制部分，這兩個部分構成了基本測控單元的主要內容。數字信號處理器(DSP)是一種經過優化后用于處理實時信號的微控制器。
在變電站綜合自動化系統中，計算機對采樣值進行分析、計算得到所需的電流、電壓的有效值和相位以及有功功率、無功功率等量，或者算出它們的序分量，或者線路和元件的視在阻抗，或者某次諧波的大小和相位等，并根據這些參數的計算結果以及定值，通過比較判斷決定裝置的動作行為，而完成上述分析計算和比較判斷以實現各種預期功能的方法就稱為變電站綜合自動化系統算法。其主要任務是如何從包含有噪聲分量的輸入信號中快速、準確地計算出所需的各種電氣量參數。培訓中要說明研究算法的目的主要是提高運算的精確度和提高運算的速度。算法的運算速度將影響自動化裝置檢測量的檢測和自動化裝置的動作速度。變電站綜合自動化系統中保護和監控對算法有不同要求。
轉貼于 五、人機對話、通信和電源插件
1.人機時話
人機對話的主要內容有顯示畫面與數據(包括時間、日期);單線圖的狀態、潮流信息;報警畫面與提示信息;事件順序記錄。事故記錄;趨勢記錄;裝置工況狀態顯示;保護整定值;控制系統的配置顯示，包括退出運行的裝置的顯示以及信號流程圖表;值班記錄;控制系統的設定顯示等。主要介紹人機對話微型機系統的硬件原理、鍵盤響應電路、屏幕(液晶)顯示電路、打印機的接口電路、多機通信和巡檢開關、人機對話插件等。重點講清人機界面操作和命令菜單使用說明。
2.通信插件
通信插件承擔著裝置的管理和通信任務，是承接裝置與夕卜界通信及交換信息的管理插件，如與面板、PC調試軟件、監控后臺、工程師站、遠動、打印機等的聯系，根據保護的配置組織上送遙測、遙信、SOE、事件報文和錄波信息等。通信插件可根據需要設置有Lan網口、以太網口、RS485口和RS232口，滿足不同監控和遠動系統的要求。另外，還設置有GPS對時功能，可滿足網絡對時和脈沖對時方式的要求。
3.電源插件
每個裝置均有一個獨立的開關電源，向其他插件供電，此開關電源與插件面板構成電源插件(又叫電源模件)。培訓中要重點說明輸出電壓的作用。輸出電壓十SV為CPU及其外圍芯片提供工作電源;15V為模擬輸人回路運放提供工作電源;+24V為開出、開人回路提供電源。
六、操作回路
培訓中分兩個方面介紹操作回路。一是介紹斷路器操作回路的原理框圖，讓學員明白操作回路的基本原理;二是讓學員看懂實際的操作回路。
1斷路器操作回路的原理框圖
首先介紹斷路器操作回路總體上分為合閘回路和跳閘回路兩大部分，介紹合閘回路和跳閘回路的工作過程。手動操作時可選擇遙控操作或就地操作。當就地/遙控選擇開關打至遙控”位置時在后臺機上手動遙控操作;當就地/遙控選擇開關打至“就地”位置時工作人員在裝置上就地操作斷路器。然后介紹自動操作時保護接點通過連接壓板直接接人控制電源進行斷路器操作，并介紹防跳回路的作用和原理。最后介紹位置信號、控制回路斷線和事故信號。
2.斷路器操作回路實例
斷路器操作回路的原理框圖與實際操作回路還有一些距離，為了學員更好地工作，還需要講解斷路器實例操作回路，如南瑞繼保電氣有限公司RSC-941A型裝置操作回路和南自IOKV線路保護測控柜斷路器操作回路。
七、測控裝置
測控裝置用于各種電壓等級的變電站中，綜合考慮變電站對數據采集、處理的要求，以微機技術實現數據采集、控制、信號等功能。采用現場測控網絡與安裝于控制室的中心設備連接，依靠變電站自動化系統的間隔測控單元實現全變電站的監控。裝置完全按照間隔單元實現測量、記錄、監視、控制等功能，能夠滿足各種電壓等級的變電站綜合自動化系統的要求。
1.測控裝置硬件結構與功能
測控裝置主要由交流變換插件、CPU插件、顯示面板、通訊插件、開入開出插件、電源插件等模塊構成。測控裝置功能有開關量變位遙信;電壓、電流的模擬量輸入;斷路器遙控分合，空接點輸出，出口動作保持時間可程序設定;脈沖累加單元，空接點開入;遙控事件記錄及事件SOE;支持行業標準通訊接口。
2.PSR650系列數字式綜合測控裝置
PSR650系列數字式綜合測控裝置適用于各電壓等級變電站等測量控制領域，實現四遙及同期合閘等自動功能。
PSR650系列數字式綜合測控裝置為19英寸機箱裝置配置，2一3塊交流采集模件(AC)，共采集12路電流、12路電壓、1塊直流溫度采集模件(DC， TDC)可選，共12路采集、2塊數字量采集模件(DI)，共40路采集(包括脈沖量采集);2塊智能控制模件(OUT)，共20路開接點輸出;CPU模件、POWER模件各一塊。該裝置插件圖如圖3所示。
PSR652數字式綜合測控單元面板由液晶顯示屏、二級管指示灶復歸按鈕和鍵盤等四部分組成。PSR 650系列數字式綜合測控裝置的鍵盤操作和液晶顯示界面采用對話框結合菜單式操作方式。
八、總結
