時(shí)間：2023-11-26 15:33:41
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【關(guān)鍵詞】 電磁發(fā)射 數(shù)學(xué)模型 系統(tǒng)方程
Multi-level electromagnetic launch system modeling
XIA Yujie （Anhui University Communication Engineering Anhui Hefei 230601 ）
Abstract：Electromagnetic emission technology is widely used in military， civilian aspects and gradually replace the traditional firepower， machinery and other means of transmission. So establishing numerical simulation model of the electromagnetic launch system is necessary. By analyzing the characteristics of the transmission circuit and system kinematics， establish electromagnetic launch system model， and thus derived system of equations， choose a better stability Treanor algorithm for solving nonlinear ordinary differential equation， system model established stable solution.
Keyword：electromagnetic emissions； mathematical model； system of equations
一、引言
現(xiàn)有的化學(xué)式推進(jìn)裝置有許多缺點(diǎn)，傳統(tǒng)的化學(xué)式彈射會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)光、強(qiáng)沖擊波以及彈射系統(tǒng)過于龐大和復(fù)雜。隨著脈沖功率技術(shù)、脈沖強(qiáng)磁場、等離子體技術(shù)、新材料技術(shù)、高能工質(zhì)技術(shù)及測試等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電磁彈射技術(shù)的進(jìn)展為改進(jìn)傳統(tǒng)彈射方法提供了可能。
二、電磁發(fā)射技術(shù)分類及工作特點(diǎn)
電磁推進(jìn)技術(shù)對比于傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)裝置和化學(xué)高速發(fā)射裝置來說，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：（一）能源簡單、成本低；（二）可移動(dòng)性強(qiáng)、工作穩(wěn)定；（三）電磁推進(jìn)裝置清潔環(huán)保，無噪音及其它污染；（四）對推進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)限制較小。電磁發(fā)射按照結(jié)構(gòu)不同可以分為導(dǎo)軌式、同軸線圈式和磁力線重接式3種，表3-1分別對三種電磁發(fā)射結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明[1]：
2.1導(dǎo)軌型電磁推進(jìn)器
導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)器是由兩條平行的金屬導(dǎo)軌和一個(gè)拋體電樞及載荷，以及高功率脈沖電源組成，如圖2-1所示。電樞位于兩導(dǎo)軌之間被加速運(yùn)動(dòng)，可以是高導(dǎo)電率的固體金屬，也可以是等離子體，或者是兩者的混合體。高功率脈沖電源通過開關(guān)向?qū)к壓碗姌谢芈吠姡峁┟}沖大電流，在兩平行導(dǎo)軌之間產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，與流經(jīng)電樞的電流相互作用，產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力，該力推進(jìn)拋體電樞加速運(yùn)動(dòng)。
2.2同軸線圈型電磁推進(jìn)器
同軸線圈式電磁推進(jìn)器由固定不動(dòng)的驅(qū)動(dòng)線圈、被加速的拋體線圈或電樞和激勵(lì)電源組成。當(dāng)激勵(lì)電源通過開關(guān)向驅(qū)動(dòng)線圈饋以電流時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈中產(chǎn)生磁場或磁行波，同時(shí)使拋體線圈載流或電樞感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)線圈中的磁場對拋體線圈電流產(chǎn)生電磁力=，電磁力含有縱向和橫向兩個(gè)分量，縱向力拉動(dòng)或推動(dòng)拋體線圈加速運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示[2]：
2.3重接型電磁推進(jìn)器
變化的磁場在拋體上感生渦流，渦流與重接磁場相互作用產(chǎn)生電磁力。重接型電磁推進(jìn)過程中系統(tǒng)負(fù)互感被正互感取代，電感變化較大， 用于加速拋體的軸向力較大，因此具有更高的效率；重接型電磁推進(jìn)中拋體受力波動(dòng)較小，拋體加速運(yùn)動(dòng)有更大的穩(wěn)定性。原理圖如2-3所示。
三、電磁發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.1 電磁發(fā)射器的系統(tǒng)方程
式中：[L]為各個(gè)線圈的自感矩陣；[M]為線圈間的互感矩陣； [I]為定子線圈與拋體的電流列陣；[VC]為電容器組的電壓列陣；[C]為電容器組的電容列陣；[R]為電阻矩陣；MP、v、X分別是拋體的質(zhì)量、速度、位置。該系統(tǒng)方程為非線性方程組，參數(shù)的變動(dòng)性與相互耦合性給解方程組帶來了困難。首先要計(jì)算其系數(shù)陣，需要計(jì)算分片拋體與定子線圈間互感、自感與互感梯度。在系統(tǒng)發(fā)射的過程中，互感與互感梯度與拋體與定子線圈的相對位置有關(guān)，因此要進(jìn)行多次重復(fù)計(jì)算，選擇計(jì)算方法時(shí)要優(yōu)先考慮算法效率與計(jì)算精度。
3.2 單層螺線管的互感方程
互感梯度的計(jì)算轉(zhuǎn)換成四項(xiàng)單重積分運(yùn)算，利用高斯求積公式可以增加計(jì)算精度的可控性。
3.5系統(tǒng)方程的剛性特征
時(shí)間常數(shù)是通常用來表示指數(shù)函數(shù)衰減，如果方程組中的時(shí)間常數(shù)相差很大，方程中的變量變化速度相差較大，導(dǎo)致數(shù)值解法誤差變大，則此常微分方程組特性為剛性性質(zhì)，剛性方程又稱病態(tài)方程。描述剛性方程分量變化差異的量化值為剛性比。
剛性由微分方程自身性質(zhì)決定，電磁發(fā)射中的系統(tǒng)方程組呈現(xiàn)剛性，傳統(tǒng)的常微分方程組的解法不適用，所以，求解系統(tǒng)方程組選擇對求解剛性方程良好穩(wěn)定性的 Treanor 算法[4]。
四、結(jié)語
電磁發(fā)射與以往的發(fā)射方式相比具有更高的出速度、發(fā)射成本低、準(zhǔn)備周期短、發(fā)射隱蔽等優(yōu)點(diǎn)，因此它在武器裝備、導(dǎo)彈防御系統(tǒng)、空間應(yīng)用等許多領(lǐng)域內(nèi)有廣泛的應(yīng)用前景。目前仍存在著一些有待解決的問題，為電磁發(fā)射系統(tǒng)建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)值仿真模型尤為重要，這會(huì)對我國電磁發(fā)射技術(shù)發(fā)展起到關(guān)鍵性作用。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] Wang Ying， Richard A.Marshall， and Cheng Shukang. Physics of Electric Launch[M].Beijing： Science Press， 2004.
[2]王瑩，肖峰.電炮原理[M].北京：國防工業(yè)出版社.1995.
關(guān)鍵詞：請登電磁探測；閉環(huán)控制系統(tǒng)；數(shù)字補(bǔ)償；數(shù)字調(diào)制
中圖分類號：TH762 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
Near-surface Electromagnetic Detection Transmitting System Control Technology
ZHOU Fengdao，LIAN Shibo，XU Fei，HUANG Weining，SUN Caitang
（College of Instrumentation & Electrical Engineering， National Geophysical Exploration Equipment
Engineering Research Center， Jilin University， Changchun 130061，China）
Abstract：Combined with the feature of near-surface electromagnetic emission signals in the frequency domain， an average current and a voltage feedback control were introduced. A digital dual-loop feedback control system was built based on DSP （Digital Signal Processor）. A feedback model was also established in z domain to make the system stability. The steady voltage in low frequency and steady current in high frequency was also realized. Meanwhile， the amplitude of the load-current range of transmitting antennas was reduced， while the requirements of antenna design were decreased. The problems that the broadband detection transmitter was not enough due to the large attenuation of the current in the high frequency and the broadband detection transmitting was not stable due to the large current in low frequency were also avoided. Further， this control technology provided a protection of circuit. Through comparing the simulation after the introduction of dual-loop feedback and open-loop， the parallel dual-loop feedback output current variation was 8.5% of open-loop one from low to high frequencies. The measured results achieved the purpose of design， and provided references for the improvements of near-surface electromagnetic launch system.
Key words：Electromagnetic detection； closed loop control systems； digital compensation； Digital modulation
目前，l率域電磁探測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于淺層地質(zhì)調(diào)查[1]，工程地質(zhì)調(diào)查[2]，土壤調(diào)查[3]，地下設(shè)施勘查及地下埋藏金屬物、未爆炸物探測等[4].其探測原理是通過發(fā)射線圈向地下發(fā)射不同頻率的電磁波，檢測異常體被激發(fā)產(chǎn)生的二次場，來對埋藏的物體進(jìn)行定位及成像.
不同頻率反映不同深度的地層信息，在近地表探測中采用的頻帶范圍通常為300 Hz～96 kHz.對于呈感性的發(fā)射天線負(fù)載，由I=U/R2+（ωL）2可知，隨著頻率的增加負(fù)載阻抗不斷增加，高頻時(shí)負(fù)載電流下降，無法保證發(fā)射矩.而低頻時(shí)又由于負(fù)載較小，系統(tǒng)難以穩(wěn)定運(yùn)行，不必要的大電流對天線的設(shè)計(jì)也會(huì)帶來一定的難度.同時(shí)，多頻發(fā)射時(shí)，不同頻率間的快速切換，引起負(fù)載劇烈變化[5]，需要有較快的響應(yīng)速度才能保證系統(tǒng)快速達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài).為克服負(fù)載不穩(wěn)定的問題，本文引入雙環(huán)反饋控制，在z域構(gòu)建電路反饋模型，采用bode圖法設(shè)計(jì)反饋補(bǔ)償.利用SIMULINK平臺進(jìn)行計(jì)算及仿真.通過DSP搭建硬件平臺[6]，實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)的雙環(huán)控制.保證低頻穩(wěn)流，高頻穩(wěn)壓，縮小了發(fā)射天線負(fù)載電流幅值的變化范圍，避免寬頻發(fā)射帶來的問題，提高設(shè)備的響應(yīng)速度并提供短路保護(hù)功能.
1 雙環(huán)反饋結(jié)構(gòu)的建立
基于近地表電磁探測發(fā)射系統(tǒng)需求，系統(tǒng)選用buck+全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).總體框圖如圖1所示，直流電源通過斬波穩(wěn)流電路和逆變橋路輸送到發(fā)射天線（其中：IL為buck回路中電感電流，i0為流過負(fù)載天線的電流）.針對發(fā)射矩波動(dòng)大的問題，在電路中引入雙環(huán)反饋[7]，其中內(nèi)環(huán)電流環(huán)檢測點(diǎn)選取buck電感電流IL ，根據(jù)基爾霍夫電流定律，IL可以時(shí)時(shí)反應(yīng)負(fù)載電流值I0的變化，克服了直接測量天線電流時(shí)，由于非線性負(fù)載引起的不規(guī)則電流波形，平均值計(jì)算困難的問題[8]，同時(shí)，IL為標(biāo)準(zhǔn)的鋸齒波，便于均值的計(jì)算.外環(huán)電壓環(huán)通過時(shí)時(shí)檢測輸出電壓vo構(gòu)成電壓反饋，防止電路出現(xiàn)過壓，并提供短路保護(hù).
系統(tǒng)采用電壓電流并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)，其參數(shù)整定更容易，響應(yīng)速度更快.如圖2所示為反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)環(huán)電流環(huán)穩(wěn)流，外環(huán)電壓環(huán)穩(wěn)壓，并對電路進(jìn)行保護(hù)[9].當(dāng)逆變橋路工作在低頻時(shí)，由于負(fù)載阻抗小，負(fù)載電流大，系統(tǒng)工作在穩(wěn)流模式下，穩(wěn)流環(huán)工作保證系統(tǒng)輸出電流不至過大，燒毀天線；高頻時(shí)，系統(tǒng)工作在穩(wěn)壓模式.由于天線阻抗增加，若保持原有的輸入電流必須提高輸入電壓，但對于高頻探測，其響應(yīng)多為地表物體，一味提高發(fā)射電壓不僅會(huì)帶來元器件選型問題，還會(huì)造成高壓引起的波動(dòng)較大，故高頻穩(wěn)壓、低頻穩(wěn)流是十分必要的.
2 雙環(huán)反饋電路建模
2.1 電流環(huán)模型建立
對于內(nèi)環(huán)電流環(huán)在考慮電容ESR時(shí)，由小信號模型分析法可得到其輸出電流與輸入電壓的傳遞函數(shù)為式（1）[10-12].隨著頻率的變化，負(fù)載阻抗不斷變化，傳遞函數(shù)模型也隨之變化.圖3所示為Gid在線圈L0=54 μH， R0=0.5Ω時(shí)的傳遞函數(shù)bode圖，負(fù)載只對低頻增益有一定影響，當(dāng)f大于1000rad/sec時(shí)，負(fù)載對于傳遞函數(shù)基本沒有影響.
式中：iL0為輸出電流，vd為輸入電壓，C為輸出濾波電容，Rc為電容C的等效電阻，L為電感，R=（ωL0）2+R20為等效負(fù)載阻抗，其中，L0為線圈等效電感，R0為線圈內(nèi)阻.
在圖3所示的開環(huán)bode圖中，f在1 000rad/sec時(shí)，系統(tǒng)bode圖幅值有明顯的過零尖峰，可見系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)并不穩(wěn)定，需要進(jìn)行頻率補(bǔ)償才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對于電流環(huán)反饋其斬波穩(wěn)流系統(tǒng)框圖如圖4所示.Fm為調(diào)制比較器；GVin為buck拓?fù)淠Ｐ?；Vn為外部噪聲；Vd為buck輸出電壓；通過逆變系統(tǒng)G（z），得到輸出電流io，經(jīng)補(bǔ)償電路Fc，對電流進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算，補(bǔ)償方法如下.
對于數(shù)字控制的離散系統(tǒng)，將系統(tǒng)Gvin（s）進(jìn)行零極點(diǎn)匹配等效法進(jìn)行離散化，得到圖4中Gvin（z），零極點(diǎn)匹配法能夠保證系統(tǒng)的零極點(diǎn)在轉(zhuǎn)化過程中一一對應(yīng)，故對經(jīng)過補(bǔ)償后，系統(tǒng)穩(wěn)定性能夠得到保證，利用雙線性變換z-1=（2-ωT）/（2+ωT）將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到w’平面，對其進(jìn)行bode圖補(bǔ)償法設(shè)計(jì).
為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，需滿足以下條件：，采樣頻率選擇閉環(huán)系統(tǒng)帶寬的10倍，穿越頻率選取為開關(guān)頻率的1/4～1/5；確保開環(huán)增益在穿越頻率處的斜率為-1；要保證穿越頻率小于右半平面的零點(diǎn)（RHP零點(diǎn)）.引入調(diào)節(jié)器Fc（z），F(xiàn)c（z）為具有兩個(gè)極點(diǎn)，一個(gè)零點(diǎn)的PI控制[13]，其傳遞函數(shù)如式（2）所示
式中：ωz1和ωp1、ωp2為理想補(bǔ)償系統(tǒng)的零、極點(diǎn)；Kc為常數(shù)；
利用bode圖法進(jìn)行數(shù)字反饋控制的直接設(shè)計(jì)在f=96KHz時(shí).使低頻段高增益，以減少靜態(tài)誤差；中頻段保證響應(yīng)速度；高頻段滿足抑制高頻噪聲的要求.得到加入控制函數(shù)D（z）后的系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)bode圖，如圖5所示，補(bǔ)償后其相位域度約為50°.
2.2 電壓環(huán)模型建立
對于電壓環(huán)路，其開環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式如下：
其中，R=（ωL0）2+R20，在線圈L0=54 μH， R0=0.5Ω時(shí)的開環(huán)傳遞函數(shù)bode圖如圖6所示，該傳遞函數(shù)不穩(wěn)定，需進(jìn)行補(bǔ)償，對于電壓環(huán)路其穩(wěn)定的補(bǔ)償原則與電流環(huán)路類似，利用雙線性離散化將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到w’域，在w’域進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)f=300 Hz時(shí)，得到的系統(tǒng)傳遞函數(shù)bode圖，如圖7所示，可見系統(tǒng)魯棒性明顯提高.
2.3 仿真模型的搭建
根據(jù)電壓電流反饋參數(shù)，利用SIMULINK搭建了如圖8所示的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，通過控制電流環(huán)和電壓環(huán)，實(shí)現(xiàn)低頻穩(wěn)流高頻穩(wěn)壓控制.
其中，電源電壓為24 V，負(fù)載為0.5Ω/54 μH，電感.開關(guān)管Q5的開關(guān)頻率為50 kHz，開關(guān)管Q1～Q4通過改變脈沖觸發(fā)器調(diào)節(jié)開關(guān)頻率300 Hz～96 kHz中固定l點(diǎn).
對于低頻段，如圖9所示為f=300 Hz時(shí)無buck斬波穩(wěn)流和有雙環(huán)反饋時(shí)穩(wěn)態(tài)發(fā)射電流波形圖，開環(huán)和閉環(huán)發(fā)射電流峰峰值分別為66 A和7 A.由仿真結(jié)果能夠得到，改進(jìn)后的輸出電流變化范圍僅為改變前的10.6%，達(dá)到預(yù)期效果.
仿真結(jié)果對于高頻段，如圖10所示為96 kHz時(shí)線圈兩端電壓波形，由圖可知，高頻段系統(tǒng)工作在穩(wěn)壓模式，輸出電壓峰峰值穩(wěn)定在22 V.
3 數(shù)字控制器設(shè)計(jì)
利用TMS320F2812控制器進(jìn)行穩(wěn)壓穩(wěn)流控制，系統(tǒng)時(shí)鐘150MHz，12位AD轉(zhuǎn)換.數(shù)字控制器部分主要實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)字補(bǔ)償、數(shù)字脈寬調(diào)制，為減輕DSP控制器的計(jì)算壓力，利用FPGA產(chǎn)生逆變橋路的驅(qū)動(dòng)信號.
3.1 電流均值檢測
對于電流均值的計(jì)算，若采用傳統(tǒng)的均值計(jì)算均值計(jì)算方法，對每個(gè)周期進(jìn)行取平均，則需要大量的存儲(chǔ)空間及計(jì)算時(shí)間，對于系統(tǒng)調(diào)節(jié)會(huì)帶來一定的延遲，本設(shè)計(jì)將四點(diǎn)采樣法用于均值計(jì)算[14]，即判斷每個(gè)周期的起始點(diǎn)、峰值點(diǎn)、谷值點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，進(jìn)行均值計(jì)算，實(shí)現(xiàn)降采樣，保證運(yùn)算速度，又能控制平均值的精度.其表達(dá)式（4）如下：
iavg（n）=Vs（n-1）+Vp（n-1）+Vl（n-1）+Vs（n）4（4）
其中：iavg（n）為第n個(gè)周期平均值，is為第n個(gè)周期的起始點(diǎn)值，ip為第n個(gè)周期峰值，il為第n個(gè)周期谷值.每次采樣得到一個(gè)新的有效點(diǎn)后重新計(jì)算平均值，控制算法最多只有半個(gè)周期的延遲時(shí)間，能夠滿足系統(tǒng)的需要.
3.2 控制器補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)
根據(jù)閉環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式（5），將其轉(zhuǎn)換為差分序列（6），即可得到控制器的控制算法.
利用DSP內(nèi)部的存儲(chǔ)器和乘法器，實(shí)現(xiàn)上式（6）的離散表達(dá)式，對于2812型DSP由于其為定點(diǎn)DSP，在計(jì)算中需要進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換，實(shí)際計(jì)算進(jìn)行一次乘法運(yùn)算的時(shí)間為一個(gè)指令周期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于系統(tǒng)的控制工作頻率.
3.3 數(shù)字調(diào)制器設(shè)計(jì)
對于調(diào)制波的產(chǎn)生，相對于電流峰值/谷值檢測，電流的均值檢測無需斜坡補(bǔ)償，但引入了大幅值的三角波調(diào)制信號，滿足誤差信號的下降斜率，小于三角波電壓的上升斜率，兩者比較后產(chǎn)生開關(guān)控制信號，由于誤差信號遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于三角波信號的斜率，所以，平均值電流控制法具有良好的抗干擾能力.
鋸齒波的產(chǎn)生利用自增、自減計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，將每個(gè)周期的鋸齒波均勻分成若干個(gè)點(diǎn)，通過一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，在上升時(shí)間段執(zhí)行加計(jì)算.其數(shù)學(xué)表達(dá)式（7）.
式中：B為三角波幅值，f為系統(tǒng)時(shí)鐘，fc為三角載波頻率，n=0，1，2，3….
4 測試結(jié)果與分析
在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，利用DSP作為控制器，供電電源為24 V，負(fù)載為20匝，邊長為30 cm的圓形印制PCB線圈，參數(shù)為0.5Ω/54 μH，同時(shí)，引入RC匹配電路，其中R=12.8Ω，C=0.1 μF.線圈處串入R=0.1Ω采樣電阻，經(jīng)放大10倍后測得穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出波形如圖11所示.
圖11（a）為f=300 Hz時(shí)流過負(fù)載線圈的電流波形輸出電流峰峰值為7.2 A，圖11（b）為f=96 kHz時(shí)流過負(fù)載線圈的電流波形，由于匹配電路諧振的影響，輸出電流峰峰值為2.2 A.同時(shí)，測試電阻寄生電感的影響，輸出電流波形中引入部分干擾，實(shí)測結(jié)果與仿真結(jié)果相仿，單頻發(fā)射時(shí)滿足電流要求，高頻保證發(fā)射矩，低頻保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作.
（a）300 Hz時(shí)波形
（b）96 kHz時(shí)波形
5 結(jié) 語
采用雙環(huán)反饋控制原理，實(shí)現(xiàn)了低頻穩(wěn)流，高頻穩(wěn)壓控制，通過仿真對比引入雙環(huán)反饋后輸出電流變化量為開環(huán)時(shí)輸出電流變化量的8.5%，實(shí)測結(jié)果與仿真結(jié)果相符，低頻時(shí)保持輸出電流恒定在峰峰值7.2 A.高頻時(shí)保持橋路母線電壓穩(wěn)定電流峰峰值為2.2 A.
基于DSP平臺，將四點(diǎn)采樣法應(yīng)用于均值計(jì)算，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了淺地表電磁探測系統(tǒng)，在滿足系統(tǒng)工作要求的同時(shí)，提供電路保護(hù)，避免了現(xiàn)有系統(tǒng)由于頻帶變寬后負(fù)載電流變化大而引起的一系列問題.通過軟件仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性.
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 電磁兼容；電磁干擾；電磁抗干擾；汽車；零部件；手機(jī)；便攜式無線發(fā)射設(shè)備干擾
中圖分類號 U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0200-01
電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁干擾指電磁騷擾引起的設(shè)備，傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。
1 電磁兼容問題的出現(xiàn)
越來越多電子設(shè)備的出現(xiàn)并集成在一起使用，使得問題越來越突出，相互之間的影響越來越大，多個(gè)電子設(shè)備之間相互影響，尤其是現(xiàn)在的汽車電子設(shè)備的增多，汽車的智能零部件，控制零部件的數(shù)量多樣化，復(fù)雜化，使得電磁兼容問題越來越突出。常常造成電子設(shè)備的性能降低，失效不能工作，誤動(dòng)作甚至損壞等。例如汽車開到某無線發(fā)射塔會(huì)出現(xiàn)某些頻率的收音機(jī)出現(xiàn)很大雜音或不能工作。
2 便攜式發(fā)射設(shè)備與汽車電磁兼容問題的出現(xiàn)以及影響
便攜式發(fā)射設(shè)備由于其可移動(dòng)性，也經(jīng)常在汽車內(nèi)使用，或者汽車經(jīng)常行駛到此內(nèi)設(shè)備附近，如現(xiàn)在最為常見的手機(jī)，無線路由，藍(lán)牙設(shè)備，平板電腦，對講機(jī)等等。如果這些設(shè)備接近汽車的電子裝置，就可以造成汽車電子裝置的失靈誤動(dòng)作等。如某些手機(jī)或者平板電腦放置到汽車的車載導(dǎo)航系統(tǒng)或車載倒車?yán)走_(dá)附近，出現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)顯示圖像異?；蛘叩管?yán)走_(dá)異常鳴叫或失靈。又比如汽車開至高壓線，無線路由器，雷達(dá)站，手機(jī)或電視發(fā)射塔附近時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致汽車遭受到較強(qiáng)的電磁騷擾而可能出現(xiàn)汽車運(yùn)行異常，嚴(yán)重的可能造成安全事故。這些都是常見的電磁兼容性問題。
3 汽車對便攜式發(fā)射設(shè)備的抗干擾檢測
輻射抗擾度的測試主要集中在了頻率為10 kHz-18 GHz的測試，而目前主要各家汽車廠家的輻射抗擾度測試多為200 MHz以上的輻射抗擾度測試并且測試均只進(jìn)行了連續(xù)波以及AM的調(diào)幅測試。對于便攜式設(shè)備由于其頻率及其信號調(diào)制的多樣性，目前的便攜式設(shè)備的電磁抗擾度檢測主要進(jìn)行了常見設(shè)備的一些測試，比如手機(jī)頻段，對講機(jī)頻段，藍(lán)牙，wifi的頻段等的測試，對于一些較少見的頻段并未進(jìn)行測試，同時(shí)由于無線頻率的多樣性，國家及地區(qū)使用頻段的不同，也可能造成測試不全，如收音頻段中國為86 MHz-109 MHz，而日本就為76 MHz-91 MHz。如果某車在86 MHz-109 MHz的頻段抗干擾能力很差，在76 MHz-91 MHz能力正常，那么就有可能出現(xiàn)該車在日本一切正常，但是車開到中國就可能出現(xiàn)在某些廣播信號較強(qiáng)的地方出現(xiàn)異常。
便攜式發(fā)射設(shè)備的抗干擾檢測方法（在專業(yè)電磁兼容實(shí)驗(yàn)室內(nèi)）：
1）構(gòu)造出一個(gè)便攜式發(fā)射設(shè)備，該發(fā)射設(shè)備的功率可以調(diào)節(jié)，使得信號比較強(qiáng)，使汽車電子設(shè)備遭受到比較強(qiáng)的便攜式設(shè)備無線干擾。模擬惡劣情況下的汽車抗電磁干擾的能力。
2）將標(biāo)準(zhǔn)的便攜式發(fā)射天線移動(dòng)挨近汽車或零部件的各個(gè)部位，各位置點(diǎn)做好標(biāo)記，緩慢移動(dòng)便攜式發(fā)射天線，由遠(yuǎn)及近，從一個(gè)位置到另外一個(gè)位置。仔細(xì)的觀察汽車以及零部件的反應(yīng)，是否出現(xiàn)任何異常。測試過程中，詳細(xì)記錄檢測數(shù)據(jù)
3）轉(zhuǎn)變天線的計(jì)劃方向，重復(fù)以上步驟2）。
4）對汽車和汽車零部件的各個(gè)位置以及各個(gè)面重復(fù)步驟2），3）的進(jìn)行試驗(yàn)。
5）更換發(fā)射頻率，調(diào)節(jié)發(fā)射天線的輸出功率，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，再次重復(fù)2），3），4）的步驟進(jìn)行試驗(yàn)。測試過程中均記錄汽車對每一個(gè)頻率的抗干擾能力。直到預(yù)先計(jì)劃的頻率點(diǎn)全部測試完畢。
以上方法的優(yōu)點(diǎn)是，測試非常標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射功率，信號的調(diào)制方式等均可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。測試在電波暗室中進(jìn)行，避免對其他設(shè)備的影響等。但是測試的費(fèi)用昂貴。
便攜式發(fā)射設(shè)備的抗干擾檢測方法（生活中的實(shí)現(xiàn)）：
對于生活中的人們，由于用戶汽車的抗干擾能力的個(gè)體差異以及個(gè)人使用便攜式設(shè)備的個(gè)體差異，可以將設(shè)備。用戶可以將自己的便攜式發(fā)射設(shè)備，以及自己生活中可能會(huì)帶到車上的便攜式設(shè)備移到車上進(jìn)行試驗(yàn)。比如個(gè)人常使用的手機(jī)，筆記本電腦，對講機(jī)等等甚至是移動(dòng)充電器等等設(shè)備。將這些設(shè)備也進(jìn)行試驗(yàn)。以個(gè)人手機(jī)為例，步驟如下：
1）在空曠的地方將汽車緩慢開行。
2）將手機(jī)撥通，進(jìn)入并一直保持正常通話狀態(tài)。
3）將手機(jī)移到汽車的儀表盤上方，停留幾秒鐘，然后緩慢的在儀表盤上移動(dòng)，仔細(xì)觀察儀表盤是否有任何異常。接著將手機(jī)緩慢的移到車載導(dǎo)航系統(tǒng)或車載DVD上面。觀察汽車的各項(xiàng)性能是否正常。測試過程中，請注意更換手機(jī)的朝向。
4）如果有必要，可開啟手機(jī)的其他無線功能，如wifi以及藍(lán)牙的功能進(jìn)行測試。
5）必要時(shí)可更換家人的另外一部手機(jī)進(jìn)行測試。以上的測試目的是為了防止個(gè)人汽車在某些正常情況下，比如高速路上時(shí)突然遭受到你常使用的便攜式發(fā)射設(shè)備的干擾而汽車某些性能出現(xiàn)異常。在日常生活中開車時(shí)也要多注意汽車在某些情況的異常現(xiàn)象并做好記錄。將此類情況進(jìn)行總結(jié)分析，必要時(shí)，需要將該情況向相關(guān)檢測部門咨詢。以避免在車輛的使用過程中出現(xiàn)意外情況。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞： 調(diào)頻技術(shù)； 電磁發(fā)射； 貝塞耳函數(shù)； 帶寬； 接收機(jī)
中圖分類號： TN761.2?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）09?0140?04
引 言
電子產(chǎn)品中，時(shí)鐘頻率及諧波、開關(guān)電源的開關(guān)頻率及諧波是PCB板上的主要輻射源，降低EMI傳統(tǒng)的方法通常采用濾波、屏蔽和減小輻射效率來實(shí)現(xiàn)[1?2]，這些方法均是對EMC三要素中傳播途徑做工作。隨著電子產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸速率的提高，采用濾波來降低電磁輻射發(fā)射的方法已經(jīng)不能完全滿足產(chǎn)品性能的需要，濾波僅對13次以上的高次諧波有效[3]，對于基頻和13次以下的頻率成分沒有抑制效果；濾波電容將會(huì)引起時(shí)鐘前沿變緩，增加時(shí)延[4]；對于系統(tǒng)的高速要求，濾波電容容量將受到限制；面對數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)線，濾波將付出體積、重量和可靠性的代價(jià)。減小輻射效率需要對PCB布線做細(xì)致的工作，具體細(xì)致到什么程度無法量化，如果PCB布線工程師沒有EMC專業(yè)知識，很難做到一次布線滿足EMC要求。調(diào)頻技術(shù)采用擴(kuò)頻原理對周期信號（如時(shí)鐘、開關(guān)頻率等）進(jìn)行處理，利用接收機(jī)采用的標(biāo)準(zhǔn)帶寬和擴(kuò)頻后帶寬的差異，使接收機(jī)不會(huì)接收到周期信號的所有能量，從而降低周期信號的輻射電平，同時(shí)，所有使用該周期信號的數(shù)字電路都能受益，降低了PCB布線、濾波措施、機(jī)箱和電纜屏蔽的要求。本文通過對調(diào)頻技術(shù)原理和接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)帶寬相結(jié)合，定量分析了調(diào)頻技術(shù)在降低電磁發(fā)射中的應(yīng)用。
1 原理分析
【關(guān)鍵詞】地質(zhì) 物探 地基處理
地質(zhì)勘探時(shí)通過各種手段與方法對地質(zhì)進(jìn)行勘查、探測的活動(dòng)，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展的今天，將科學(xué)技術(shù)與勘探技術(shù)完美結(jié)合是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘探現(xiàn)代化的重要舉措，下面結(jié)合相關(guān)項(xiàng)目實(shí)際情況，分析網(wǎng)絡(luò)并行直流點(diǎn)法和瞬變電磁法在工程建設(shè)中的應(yīng)用。
一、項(xiàng)目概況
和平村棚戶區(qū)改造建設(shè)工程位于淮南市八公山區(qū)，西面為八公山風(fēng)景區(qū)，東側(cè)為新莊孜煤礦，和平村項(xiàng)目位于淮南市八公山區(qū)，小區(qū)規(guī)劃總用地面積約38.6公頃?；茨鲜邪斯絽^(qū)為巖溶災(zāi)害高發(fā)區(qū)域，經(jīng)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估和分析，規(guī)劃區(qū)有巖溶塌陷、膨脹土變形二種地質(zhì)災(zāi)害。整個(gè)小區(qū)劃分為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)和中等區(qū)，建設(shè)用地適宜性為事宜性差和基本適宜。
為確保工程建設(shè)安全，在工程設(shè)計(jì)前，對該評估區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘查，進(jìn)一步查明建筑物下巖溶的發(fā)育情況，以便采取合適的防治措施。根據(jù)規(guī)劃情況，初步確定探查區(qū)域?yàn)橐?guī)劃布置的高層區(qū)域，主要探查內(nèi)容如下：采用高密度電阻率法和瞬變電磁法探查該區(qū)巖溶發(fā)育情況，由于本區(qū)住戶密集，對于不適宜采用高密度電阻率法的區(qū)域重點(diǎn)選用瞬變電磁方法；探查地表以下深度為50m以上的巖溶發(fā)育情況。
二、選擇物探方法的探測原理
1、網(wǎng)絡(luò)并行直流電法探測原理
電法探測擬采用網(wǎng)絡(luò)并行電法進(jìn)行探測。探測使用的儀器為并行網(wǎng)絡(luò)電法儀，該儀器的最大優(yōu)勢在于任一電極供電，可在其余所有電極同時(shí)進(jìn)行電位測量，可清楚地反映探測區(qū)域的自然電位、一次供電場電位的變化情況，采集數(shù)據(jù)效率比傳統(tǒng)的高密度電法儀又大大提高，是電法勘探技術(shù)的又一次飛躍，是國內(nèi)率先使用的方法。
2、瞬變電磁探測原理
瞬變電磁法屬時(shí)間域電磁感應(yīng)方法。其探測原理是：在發(fā)送回線上供一個(gè)電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個(gè)向回線法線方向傳播的一次磁場，在一次磁場的激勵(lì)下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦流，其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度，在一次場消失后，該渦流不會(huì)立即消失，它將有一個(gè)過渡（衰減）過程。該過渡過程又產(chǎn)生一個(gè)衰減的二次磁場向地下傳播，由接收回線接收二次磁場，該二次磁場的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況。如按不同的延遲時(shí)間測量二次感生電動(dòng)勢V（t），就得到了二次磁場隨時(shí)間衰減的特性曲線。如果沒有良導(dǎo)體存在時(shí)，將觀測到快速衰減的過渡過程；當(dāng)存在良導(dǎo)體時(shí)，由于電源切斷的一瞬間，在導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生渦流以維持一次場的切斷，所觀測到的過渡過程衰變速度將變慢，從而發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的存在。
三、探測技術(shù)應(yīng)用
1、兩種物探方法的應(yīng)用
（1）電法勘探
根據(jù)地殼中各類巖石或礦體的電磁學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)特性的差異，通過對人工或天然電場、電磁場或電化學(xué)場的空間分布規(guī)律和時(shí)間特性的觀測和研究，尋找不同類型有用礦床和查明地質(zhì)構(gòu)造及解決地質(zhì)問題的地球物理勘探方法。
主要的應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于提防隱患探測；用于水文、工程、環(huán)境的地質(zhì)勘探及高分辨率電阻法工程地質(zhì)勘探；用于煤礦采空區(qū)、人防工程及卡薩特地區(qū)溶洞等勘探；用于金屬和非金屬礦產(chǎn)資源的勘探和地?zé)峥碧健?/p>
（2）瞬變電磁法
瞬變電磁法也稱時(shí)間域電磁法，簡稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。簡單地說，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律。
瞬變電磁法探測具有如下優(yōu)點(diǎn)：由于施工效率高，純二次場觀測以及對低阻體敏感；無地形影響；異常響應(yīng)強(qiáng)，形態(tài)簡單，分辨能力強(qiáng)；剖面測量和測深工作同時(shí)完成，提供更多有用信息；不受高阻層的屏蔽影響，能穿透高阻層，并采用空間多次覆蓋技術(shù)，提高信噪比和觀測精度；剖面測量和測深工作同時(shí)完成，提供更多有用信息，減少多解性。
2、探測方案設(shè)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)場情況，共設(shè)計(jì)10條電法測線，橫測線（東西方向）編號為Res-Y1～Res-Y4，縱測線（南北方向上）編號為Res-X1～Res-X6，電法點(diǎn)距5.5m；全區(qū)電法測線共10條，測線總長為2955.5m，測點(diǎn)總數(shù)為576個(gè)點(diǎn)
瞬變電磁測線布置11條測線，其中縱測線5條，編號為TEM-X1～TEM-X5，橫測線6條，編號為TEMY1～TEMY6。測線總長為3104m，測點(diǎn)總數(shù)為307個(gè)點(diǎn)。
3、數(shù)據(jù)處理與解釋
由于網(wǎng)絡(luò)并行電法數(shù)據(jù)采集方式和常規(guī)電法數(shù)據(jù)有一定區(qū)別，因此在數(shù)據(jù)處理技術(shù)與處理流程上有獨(dú)特的特點(diǎn)。本次數(shù)據(jù)的預(yù)處理在本物探中心和東華測試有限公司聯(lián)合編制“網(wǎng)絡(luò)并行電法解析系統(tǒng)”處理平臺上進(jìn)行。數(shù)據(jù)處理的重點(diǎn)為三維電阻率反演，直接利用地面不規(guī)則測線的空間坐標(biāo)建立三維反演模型，選用EarthImager 3D軟件平臺，可獲得測區(qū)范圍內(nèi)三維電阻率數(shù)據(jù)體，成果圖選用了surf8.0和AtuoCAD軟件進(jìn)行輔助成圖。處理步驟為：數(shù)據(jù)解編――突變電位、電流剔除――AGI格式導(dǎo)出――三維建模――3D電阻率反演――結(jié)果成圖。
瞬變電磁數(shù)據(jù)處理在MSD平臺上進(jìn)行，處理流程為：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換-數(shù)據(jù)點(diǎn)平滑-測點(diǎn)坐標(biāo)校正-晚期視電阻率計(jì)算-時(shí)深轉(zhuǎn)換-剖面成圖。
4、數(shù)據(jù)分析解釋
從地質(zhì)條件上分析地下溶蝕地質(zhì)條件的存在使得灰?guī)r地層的電性發(fā)生明顯變化，電性的變化不僅與溶洞的溶蝕程度及范圍有關(guān)同時(shí)也受溶洞充填物影響。即灰?guī)r溶洞在充水或充泥條件時(shí)阻值較低，而充填物較少或溶洞空腔則為高阻反映，在雨季表現(xiàn)低陰，在枯水期又表現(xiàn)出高阻。由于溶洞、風(fēng)化程度的差異使得灰?guī)r具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)不均性一，因此在介質(zhì)彈性上具有很強(qiáng)的波阻抗差異，并且表現(xiàn)出低頻，衰減變慢等特征?；谏鲜鏊治龅娜芪g區(qū)地球物理?xiàng)l件，以此為解釋原則結(jié)合本工程地質(zhì)條件對本次巖溶探查結(jié)果進(jìn)行初步分析解釋。
本次綜合物探勘查根據(jù)電法、瞬變電磁法電阻率在平面和剖面上分布的均一程度將探查區(qū)劃分為1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)共三個(gè)區(qū)，在平面位置上1區(qū)位于探查區(qū)西南，2區(qū)位于泄洪溝兩側(cè)，3區(qū)位于探查區(qū)東北，在電阻率分布上1區(qū)和3區(qū)均一性差，2區(qū)均一程度相對較好。三個(gè)分帶區(qū)同本區(qū)的地質(zhì)層位基本對應(yīng)，由于不同年代灰?guī)r差異風(fēng)化等因素使得1區(qū)和3區(qū)溶蝕程度較高，基巖界面處溶溝、石芽等溶蝕地貌發(fā)育，2區(qū)溶蝕程度相對低，灰?guī)r完整性相對較好。通過物探勘察，查出了部分異常情況，基本探明地下巖溶分布，為降低受測區(qū)建筑物及其他設(shè)施的影響，對本次物探異常點(diǎn)加強(qiáng)巖土工程勘察驗(yàn)證，進(jìn)一步探明異常區(qū)的具體工程地質(zhì)特征，以便采取更加得當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧?/p>
四、結(jié)束語：
實(shí)踐表明，在工程地質(zhì)勘察中，尤其是在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，單純利用一種勘探手段，往往不能取得良好的勘查效果，而多種勘探手段有機(jī)的綜合使用，往往可取得事半功倍的效果。淮南市屬于巖溶多發(fā)區(qū)，利用工程物探手段，提前探明規(guī)劃區(qū)地質(zhì)條件，尤其是斷層以及巖溶分布情況，對下步工程鉆探具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，避免了工作的盲目性。
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關(guān)鍵詞：電氣二次設(shè)備；狀態(tài)檢修技術(shù)；發(fā)電廠；電力系統(tǒng)；計(jì)劃檢修 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
中圖分類號：TM73 文章編號：1009-2374（2015）30-0127-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.30.066
1 概述
在發(fā)電廠的電力系統(tǒng)中，電氣二次設(shè)備一樣需要檢修，只有這樣才可以與一次設(shè)備同步進(jìn)行，目前計(jì)劃檢修已不能滿足電力發(fā)展的要求。隨著水電站自動(dòng)化元件、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等的高速發(fā)展和應(yīng)用使電氣二次設(shè)備檢修成為可能，并適應(yīng)電力部門向市場化現(xiàn)代企業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，來適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展需要。對電氣二次設(shè)備的檢修是現(xiàn)如今比較熱門的一個(gè)課題。近幾年我國電力市場的改革不斷深入，各個(gè)電力單位之間的競爭也非常激烈，我們對電氣二次設(shè)備的狀態(tài)來進(jìn)行檢修是許多電力企業(yè)所面臨的一個(gè)重要問題，現(xiàn)在的研究方向一般是針對電氣的一次設(shè)備來進(jìn)行研究的，對二次設(shè)備的狀態(tài)檢修分析還是比較匱乏的。
2 二次設(shè)備檢修簡述
以前我們對繼電的保護(hù)，主要是依據(jù)傳統(tǒng)的繼電保護(hù)條例上的規(guī)定來進(jìn)行的，主要內(nèi)容是對繼電保護(hù)、二次回路接線、安全自動(dòng)裝置來進(jìn)行定期的檢測。這樣才能夠確實(shí)地保障供電裝置的功能可以正常運(yùn)行，同樣也保障回路的接線和定值是對的。假如在對設(shè)備進(jìn)行兩次校驗(yàn)之間，我們的保護(hù)裝置出現(xiàn)了問題，不能正常工作，無法對電力設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，只有在下一次檢測才能夠知道，這是非常嚴(yán)重的，因此電氣二次設(shè)備一樣需要檢測，實(shí)現(xiàn)一次和二次設(shè)備檢測保持同步，對電力系統(tǒng)的發(fā)展邁出非常重要的一步。
2.1 簡述二次設(shè)備檢修的作用
在實(shí)際工作中，電氣二次設(shè)備的檢修不僅是在線監(jiān)測與診斷，電氣二次的狀態(tài)檢測還需要對設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)，包括進(jìn)行預(yù)防性質(zhì)的試檢測、對設(shè)備進(jìn)行帶電的測試、對電氣設(shè)備進(jìn)行管理檢修以及驗(yàn)收等，最后我們還需要對所有的設(shè)備進(jìn)行管理，并且把檢測后得出的信息進(jìn)行綜合分析，對出檢測的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行決策。
2.2 二次設(shè)備檢修的作用
我國近幾年對電力系統(tǒng)的體制進(jìn)行了大規(guī)模的改革，電力系統(tǒng)的經(jīng)營理念也發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對供電可靠性的要求越來越高，縮短停電時(shí)間甚至不停電是現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。所以這就迫切地促使電力系統(tǒng)對電力設(shè)備進(jìn)行定期檢修由以前的到期進(jìn)行檢修改為需要時(shí)進(jìn)行檢修，這樣的改革對提高電力單位生產(chǎn)效益有著非常重要的意義。電氣設(shè)備二次狀態(tài)檢修是一種比較先進(jìn)的技術(shù)和檢修管理，在電氣設(shè)備檢修上來說是一次技術(shù)上的革命。狀態(tài)檢修對以前所規(guī)定的定期檢修可以有效地克服其弊病，并且還能夠在保障電氣設(shè)備安全工作的同時(shí)，減少充分檢修的次數(shù)，同時(shí)還提高了電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，也增加了供電可靠性。
3 電氣二次設(shè)備檢修
3.1 電氣二次設(shè)備進(jìn)行檢測
近幾年我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)技術(shù)也廣泛地運(yùn)用于工作學(xué)習(xí)生活中，當(dāng)然電力系統(tǒng)也不例外。隨著計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性都得到了提高，以前的電氣設(shè)備的檢驗(yàn)規(guī)范已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在的需要了。我們可以根據(jù)功能將電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。二次設(shè)備主要包括繼電保護(hù)、故障錄波和自動(dòng)裝置、就地監(jiān)控與遠(yuǎn)動(dòng)。二次設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地工作，是保障整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定安全運(yùn)行的一個(gè)最基本的條件。在實(shí)際工作中，一次設(shè)備的狀態(tài)檢修技術(shù)不斷提高，不停電檢修技術(shù)不斷推廣發(fā)展，使得現(xiàn)在停電的時(shí)間越來越少。我們對電氣二次設(shè)備的檢修要求也提高了，電氣二次設(shè)備檢修的規(guī)范、檢修的方法以及檢修的期間都需要改革，如果對電氣二次設(shè)備也實(shí)行狀態(tài)檢修，那就可以大大地提高二次設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，對電力系統(tǒng)的發(fā)展提供了有力的基礎(chǔ)。如果對電氣二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修，那么我們就要對二次設(shè)備進(jìn)行全方位的了解，還要對二次設(shè)備現(xiàn)在的狀態(tài)給出正確的評估，我們需要根據(jù)評估的結(jié)果來對下次檢修進(jìn)行合理的安排。
3.2 電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測
在工作中對電氣二次設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測是其狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，對二次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測主要就是對二次設(shè)備的工作運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測，保障二次設(shè)備性能的安全可靠，并對其的使用效期進(jìn)行評估。二次設(shè)備所監(jiān)測的對象主要是整個(gè)單元或者整個(gè)系統(tǒng)，并不是這個(gè)單元的某個(gè)元件。我們需要監(jiān)測所有元件之間動(dòng)態(tài)的信息，有些元件是需要離線才能夠進(jìn)行監(jiān)測的，也就是說電氣二次設(shè)備的離線檢測信息是對電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)診斷與監(jiān)測的基本條件。
3.3 如何進(jìn)行電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測
電氣的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測在技術(shù)上還是比較經(jīng)濟(jì)的。我們在不增加投入的情況下，需要對現(xiàn)有的測量手段進(jìn)行充分的利用，以進(jìn)行設(shè)備的二次檢測，比如對直流回路進(jìn)行絕緣監(jiān)測等。在進(jìn)行電氣設(shè)備二次監(jiān)測的過程中，一般采取的都是設(shè)備校驗(yàn)法、設(shè)備對比法、設(shè)備特征字法和編碼法這幾種方式。在監(jiān)測保護(hù)裝置的時(shí)候，需要我們通過對設(shè)備或者部件進(jìn)行加載來監(jiān)測和診斷程序的自動(dòng)測試能力。隨著計(jì)算機(jī)的自我保護(hù)能力和計(jì)算機(jī)的自動(dòng)裝置所具有的診斷能力在不斷更新完善，將會(huì)使得電氣的二次設(shè)備監(jiān)測技術(shù)變得更加完善、
可靠。
4 電氣二次設(shè)備檢修容易出現(xiàn)的技術(shù)問題
4.1 在電氣二次回路的監(jiān)測階段容易出現(xiàn)的問題
我國目前的保護(hù)裝置計(jì)算機(jī)化，形成了對二次設(shè)備的監(jiān)測比較容易實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測。由于電氣的二次回路的設(shè)備組合較為分散，是由一些繼電保護(hù)和每臺設(shè)備相連的電纜組成，通過在線來監(jiān)測繼電保護(hù)的觸點(diǎn)與回路接線是比較困難的，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也體現(xiàn)不出來，電氣的二次回路要從設(shè)備的管理方面開始著手，最后我們還要根據(jù)在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行判斷。
4.2 電力系統(tǒng)二次設(shè)備的電磁抗干擾監(jiān)測問題
就我國的目前情況來看，現(xiàn)場的電磁環(huán)境監(jiān)測與管理并不在所規(guī)定的檢測規(guī)范內(nèi)。電磁兼容性進(jìn)行考核試驗(yàn)是二次設(shè)備的狀態(tài)檢修內(nèi)一個(gè)極其重要的檢測工作?，F(xiàn)如今我國微電子元件與高集成的電路在電氣二次設(shè)備中的運(yùn)用非常廣泛，導(dǎo)致電氣二次設(shè)備對電磁干擾非常敏感，這樣就很容易造成二次設(shè)備在電磁波干擾下通訊信號不穩(wěn)定和自動(dòng)裝置出現(xiàn)波動(dòng)以及元件受到損壞。
4.3 簡述二次設(shè)備檢修與一次設(shè)備檢修
在實(shí)際工作中，電力系統(tǒng)中一次設(shè)備與二次設(shè)備的檢修并不是沒有聯(lián)系的。一般情況下，二次設(shè)備檢修主要是在一次設(shè)備進(jìn)行停電檢修的時(shí)候才可以進(jìn)行檢修的。我們在對二次設(shè)備進(jìn)行檢修之前，要對這次檢修做出決策，決策時(shí)我們還要密切關(guān)注一次設(shè)備此時(shí)的狀態(tài)，同時(shí)對這次檢修還要進(jìn)行技術(shù)上的分析。在進(jìn)行檢修時(shí)既然需要停電進(jìn)行檢修，我們就要盡量減少停電給電力企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上造成較大的損失，我們還需要減小設(shè)備檢修的次數(shù)，盡量降低檢修費(fèi)用，來保障二次設(shè)備檢測的順利進(jìn)行。
5 結(jié)語
我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了電力系統(tǒng)這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，為了跟上電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，我們需要對電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修，這是電力系統(tǒng)向現(xiàn)代化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)信息化在電力系統(tǒng)的廣泛使用，電氣二次設(shè)備的狀態(tài)檢測技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟了。
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【摘要】二次設(shè)備作為發(fā)電廠電氣系統(tǒng)主要構(gòu)成內(nèi)容之一，它的運(yùn)行狀態(tài)對于總體發(fā)電廠生產(chǎn)和運(yùn)行具有決定性的影響。一定要加大對于二次設(shè)備狀態(tài)檢測的力度，同時(shí)選擇合理有效的檢修方式，減少二次設(shè)備出現(xiàn)故障的次數(shù)，增強(qiáng)發(fā)電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定程度。因此，本文主要闡述了發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修技術(shù)，旨在給其提供一定的參考和幫助。
【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠 電氣二次設(shè)備 檢修 技術(shù)
最近幾年，由于通信和計(jì)算科學(xué)等技術(shù)以及自動(dòng)化元件等不斷加快發(fā)展的速度，發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修手段和策略產(chǎn)生了極大的改變。針對發(fā)電廠電氣二次設(shè)備具體運(yùn)行的特點(diǎn)，使用科學(xué)的檢修技術(shù)，確保故障檢測和診斷工作的真正落實(shí)。充分發(fā)揮出維護(hù)和檢修工作的作用，讓發(fā)電廠電氣二次設(shè)備一直處于一個(gè)理想的運(yùn)行狀態(tài)，增強(qiáng)其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，下面將進(jìn)一步闡述發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修技術(shù)。
一、發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修概述
以往我們對于繼電保護(hù)，通常是完全按照繼電保護(hù)調(diào)理上面的要求實(shí)施的，關(guān)鍵內(nèi)容就是對于繼電保護(hù)和二次回路接線，安全自動(dòng)設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間里進(jìn)行檢測。進(jìn)而可以保證供電設(shè)備功能的良好使用，并且還可以確保回路接線及定值是正確的。若在對于設(shè)備實(shí)施二次核對期間，保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障，無法順利的運(yùn)行，沒有辦法保護(hù)電力設(shè)備，只有在下一次進(jìn)行檢測的時(shí)候才能夠發(fā)現(xiàn)，這是十分嚴(yán)重的。所以，電氣二次設(shè)備也需要定期進(jìn)行檢測工作，保證和以此設(shè)備檢測一致，這也是電力發(fā)展的必經(jīng)之路。
二、發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修的必要性
由于我國最近幾年電力系統(tǒng)體制的改革，促使其經(jīng)營理念也產(chǎn)生了極大的變化。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于供電可靠程度方面提出了更高的要求，減少停電的時(shí)間，甚至達(dá)到完全不停電，這也是社會(huì)快速發(fā)展所提出的基本要求。因此，這就急切的讓電力系統(tǒng)對于電力設(shè)備實(shí)施定期檢修，由以往到期組織檢修，轉(zhuǎn)變成需要時(shí)便組織檢修，這樣的轉(zhuǎn)變有利于提高電力單位生產(chǎn)的效益。電氣設(shè)備二次狀態(tài)檢修屬于十分先進(jìn)的一項(xiàng)技術(shù)，和檢修管理，狀態(tài)檢修能夠有效彌補(bǔ)之前定期檢修存在的不足之處，同時(shí)還可以在確保電氣設(shè)備不停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，降低檢修的頻率，有效提升供電的可靠程度。
三、發(fā)電廠電氣二次檢修技術(shù)及方法
（一）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的判斷出二次設(shè)備部分比較復(fù)雜的故障，合理預(yù)估其故障嚴(yán)重性，判斷其可能存在的故障問題。在具體使用的過程中，BP網(wǎng)絡(luò)診斷方式有著良好的實(shí)用性，利用其對于二次設(shè)備故障進(jìn)行診斷的時(shí)候，關(guān)鍵是借助傳感設(shè)備去收集其噪音和電流以及故障等一系列的信息，之后依照傅里葉變換原理對于二次設(shè)備故障數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理，最終在BP網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中當(dāng)中錄入特征信號頻率峰值，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)出故障的種類，并且其還有聯(lián)想記憶和自主學(xué)習(xí)以及映射二次設(shè)備反映故障種類以及輸入特征信號的功能，進(jìn)而能夠快速準(zhǔn)準(zhǔn)確的診斷出二次設(shè)備存在的故障。
（二）信轉(zhuǎn)變技術(shù)。使用數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)變方式，比如，小波變換法，能夠調(diào)整二次設(shè)備故障及電氣信號，對于其進(jìn)行具體的分析。在分析發(fā)電廠電氣監(jiān)督控制設(shè)備工作過程中故障的情況，可以在多尺度環(huán)境借助小波轉(zhuǎn)變特殊檢測二次設(shè)備部分地方突變點(diǎn)能夠得到其故障信息，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的改變情況。這樣小波轉(zhuǎn)變診斷的方式可以在其正常工作下進(jìn)行，可靠性和穩(wěn)定性均比較強(qiáng)。
（三）收集數(shù)據(jù)。工作人員應(yīng)運(yùn)用現(xiàn)代化信息管理方法，全面、詳細(xì)地記錄發(fā)電廠電氣二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并定期進(jìn)行測試，加強(qiáng)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測，形成二次設(shè)備的原始數(shù)據(jù)資料。通過這些分析這些資料和數(shù)據(jù)，全面、科學(xué)、客觀地判斷二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，有針對性地進(jìn)行設(shè)備檢修。
（四）狀態(tài)監(jiān)測。狀態(tài)檢測屬于發(fā)電廠電氣二次設(shè)備故障檢測的基礎(chǔ)，其重點(diǎn)是通過二次保險(xiǎn)斷開報(bào)警，紙簍回路絕緣測試，TV與TA斷線檢測等檢測的方式。電氣系統(tǒng)智能故障診斷系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)備自診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用給其狀態(tài)檢測提供了可能。目前，計(jì)算機(jī)保護(hù)設(shè)備內(nèi)部所有模塊能夠循環(huán)診斷保存設(shè)備，A/D轉(zhuǎn)換等一系列插件的條件下，使用特征字和監(jiān)控定時(shí)以及編碼等方法進(jìn)行檢測。發(fā)電廠電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢測對象重點(diǎn)涵蓋自檢和信號系統(tǒng)以及直流掌控等，其核心內(nèi)容是檢測邏輯分辨系統(tǒng)軟件的作用和硬件邏輯，判斷回路和信號系統(tǒng)以及直流控制系統(tǒng)信號回路和掌控操作的精準(zhǔn)程度等。對于其實(shí)時(shí)性能進(jìn)行檢測。比如，電壓和電流互感設(shè)備的實(shí)時(shí)變化，收集離線監(jiān)測數(shù)據(jù)，使用在診斷電氣二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測工作。
（五）科學(xué)預(yù)測設(shè)備狀態(tài)。針對發(fā)電廠電氣二次設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)，對其狀態(tài)進(jìn)行分析，參數(shù)和數(shù)據(jù)二者的關(guān)系，同時(shí)經(jīng)過分析其啟動(dòng)和停運(yùn)的次數(shù)，和工作的時(shí)間等，具體分析其運(yùn)行的詳細(xì)情況，判斷二次設(shè)備存在的故障，之后采用針對性的檢修維護(hù)策略。
（六）加大機(jī)械設(shè)備管理力度。在電力工程施工的時(shí)候，有關(guān)工作人員必須要認(rèn)真檢查設(shè)備，保證其性能和幸好以及質(zhì)量這些方面都能夠符施工規(guī)定。若發(fā)現(xiàn)施工設(shè)備的問題，必須要采取有效的方法進(jìn)行維修，或者是更換，嚴(yán)禁存在以此充好這類問題。施工單位必須要聘請專業(yè)性較強(qiáng)的操作人員，買入高精細(xì)化設(shè)備。同時(shí)，在施工的時(shí)候，安排專業(yè)的技術(shù)工作者檢查設(shè)備工作的具體情況。
結(jié)束語：通過本文對電廠電氣二次設(shè)備檢修技術(shù)的進(jìn)一步分析和闡述，使我們了解到電氣二次設(shè)備狀態(tài)檢修作為電力系統(tǒng)使用和發(fā)展的前提，計(jì)算機(jī)保護(hù)自診斷技術(shù)應(yīng)用促使設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)提供了進(jìn)行的可能。并且，因?yàn)橐恍┍Ｗo(hù)擁有的PLC功能，促使保護(hù)的檢測范圍能夠拓展到設(shè)備之外的回路當(dāng)中，給見識保護(hù)系統(tǒng)有關(guān)回路奠定了良好的基礎(chǔ)，也可以說由保護(hù)設(shè)備的檢測變成了有關(guān)回路的檢測，進(jìn)而讓繼電保護(hù)狀態(tài)檢修有了實(shí)施的可能。因此，希望通過本文的闡述，能夠給發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修方面提供一定的參考和幫助。
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