蓄电池在线监测系统范文
时间：2023-03-21 15:10:33
导语：如何才能写好一篇蓄电池在线监测系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
系统硬件设计
系统硬件结构
蓄电池在线监测系统是以STC89系列的STC89C58RD+微控制器、XILINX的XC9572-84为核心，电路主要由电压采集电路、A／D转换电路、显示驱动电路及键盘电路等几部分组成的，如图1所示。A／D转换芯片采用10位ADC TLCl549。显示驱动芯片采用MCl4489B，它可以驱动5位共阴极数码管，微控制器的P1口的低5位作为键盘输入口，扩展的RS485接口用于多机通信 。下面详细介绍系统中STC89C58RD+、XC9572-84器件和电压采集电路、A／D转换电路的设计与实现。
微控制器STC89C58RD+简介
STC89C58RD+是STC89系列的微控制器，它不但与80C51完全兼容，而且还有新的特点：片内含有Flash程序存储器32Kb，DataFlash数据存储器32Kb，RAM数据存储器1208B，同时内部还有看门狗(WDT)，由于ALE信号开关状态可设置，从而降低了EMI，具有可编程的8级中断源4种优先级，具有系统可编程(ISP)和应用可编程(IAP)等特点，片内资源丰富、集成度高、使用方便。STC89C58RD+对系统的工作进行实施调度，实现外部输入参数的设置、电池电压的测试和显示、电池工作状态的指示。
逻辑编程器件XC9572-84(CPLD)
由于监测的电池节数较多，所需要I／O口较多，用传统的设计方法，需要74HC273、74HC00、74HC138、CD4514等多种芯片来实现，器件种类和数量多，使PCB的尺寸加大，也增加了系统的不稳定因素。本系统选用XILINX系列的CPLD器件XC9572-84，其共有72个宏单元，69个I／O口，1600个门，72个寄存器，可以对上述多种芯片进行集成。该器件具有在系统可编程能力，含有先进的数据保密特性，它可以完全保护编程数据不被非法读取和擦除，每个I／O口都有一个可编程输出摆率控制位从而可减小系统噪声，采用具有较低功耗的快速闪存技术，每个I／O口的驱动能力强，负载电流可达24mA。XC9572-84接收单片机传来的数据和地址，控制各个固态继电器(G3VM-402C)的选通以及A／D转换的进行，达到采集电压的功能。采用了CPLD器件后，减少了系统所需器件的数量和种类，简化了PCB的排版和布线，减小了系统体积和节约成本，方便了系统调试，有利于批量化生产。
电压采集电路
电压采集电路直接影响到电压测试的精确程度，因而采集电路设计得是否适当对整个系统至关重要。对每节电池电压进行测量，有两种方法：①对每节电池电压直接采集。②采集(n+1)节电池的总电压，减去n节电池的总电压得第n／1节电池电压。第一种电压采集精确而且安全。第二种虽然电路比较简单但是当电池节数多时采集的电压太高，不安全而且会出现较大的误差。因此选用第一种方法。电压采集电路要求要安全，采集的电压要是够的稳定。本系统的蓄电池组采用串接方式，BATl＋接第一节电池的正极，BAT2＋接第二节的正极(第一节的负极)，如此依次连接，最多可达41节。经过XC9572-84模拟开关选通G3VM-402C后，将1～n节电池电压依次释放到电压总线BUSl+、BUS1―上，电路选用运算放大器LM358作为信号放大器件，它的前级为差分式放大器，后级为电压跟随器，使TLC1549得到一个稳定的采样电压，如图2所示。1VD0和1VDl采用FRl04高速开关管来保护运算放大器的内部电路。差分式放大倍数为A=0．2，具体推导如下：
(Ua-Up)／1R12：=Up／1R14；①(Ub-Un)／1R11=(Un-Vo)／1R13；②
注意运放的“虚短”特点，有Up=Un，结合①、②两式得到Vo=((1R11+1R13)／1R11)・(1R14／(1R12+1R14))・Ua-1R13／1R11・Ub；选取电阻满足：1R13／1R11=1R14／1R12的关系，输出电压可简化为：Vo=1R13／1R11・(Ua―Ub)，故电压放大倍数A=Vo／(Ua-Ub)=1R13／1R11＝0．2。
A／D转换电路
本系统A／D转换采用片外串行总线10位高速高精度专用集成电路TLCl549，其功耗低、体积小、占用单片机的资源少，具有连接方便、编程简单的特点。电压采集电路的输出电压与TLC1549的A／D转换通道相连接，在时钟脉冲信号作用下，TLC1549将电压转换成10位二进制数字信号，并把上次A／D转换的结果以10位二进制数的形式依次输出，再通过光电隔离传送到单片机进行处理，如图3所示。
硬件设计过程中的注意点
1 系统用多路电源，要考虑系统的功耗选择适当的电源，电源电压应比较稳定。
2 电压采集部分使用固态继电器(G3VM-402C)，由于电池节数较多，电压比较高，故应注意对内部电路的保护，可以采用适当功率的电阻。对放大 电路的电阻精度要求较高，可选用精度为1％的金属膜电阻，电路设计应避免出现因多个固态继电器同时开通的直通现象，这样会使多节蓄电池短路，造成电压采集电路的损坏。
3 A／D转换芯片的基准电源要十分稳定，基准电源与芯片工作电源应采用不同的共地电源，以保证A／D转换芯片基准电源的稳定性。为了减少干扰，时钟和片选信号与单片机、CPLD之间进行光电隔离。
4 器件的布局和PCB图的布线采用模块化，交流与直流分离，强电与弱电分离，数字地和模拟地分开，注意电源线和地线的布局。
系统软件设计
在单片机的软件编程上，以Keil C编译器的Windows集成开发环境μvision2作为软件开发平台，采用C51高级语言编写。该语言是80C51系列单片机的专门的高性能的程序设计语言。它采用符合ANSI标准的C语言编程，便于改进、扩充和移植，可以对硬件进行操作，能够产生极高速和极其简洁形式的目标代码，在代码的效率和执行速度上完全可以和汇编语言相媲美，并且有十分丰富的库函数可以供用户直接调用，从而极大地提高了程序的编写效率，能提供给用户高质量的程序代码。采用硬件描述语言Verilog HDL对CPLD进行编程。
单片机软件编程注意点
1 键盘在定时中断服务程序中读取，用中断间隔时间实现键盘的去抖，不必编写另外的延时程序，提高了CPU的利用效率。键盘值存人数据缓冲区，在主程序中读数据缓冲区的内容，执行键盘功能散转子程序。
2 电池电压的采集在中断程序中执行，因固态继电器的开通与关断时间均需1ms，故通道选通时要有一定的延时，使电池采集电压建立并稳定后再启动A／D转换。
3 根据A／D转换芯片TLCl549的工作原理，当前输出的数据是上一次A／D转换的结果，故对一节电池电压采样的首次A／D转换结果应丢弃，其余几次转换结果保留并加以处理。
4 根据STC 89C58RD+的DataFlash的特点，数据写入时必须启动ISP／IAP命令，CPU等待IAP动作定时后，才继续执行程序，要先关断中断(EA)。要使数据写入DataFlash存储器，不能跨越扇区，如果要对某个扇区进行擦除，而其中有些字节的内容需要保护，则需将其先读到单片机内部的RAM中保存，再将该扇区擦除，然后再将保存的数据写回该扇区。
CPLD的Verilog HDL编程
篇2
关键词：蓄电池；智能视频；分析
1 概述
在当前的生产生活中，为保证重要设备和应急使用时的不间断供电和可靠安全运行，蓄电池组作为交流失电或事故应急时的唯一能量供给设备已广泛应用在各行各业的大型计算机网络系统中，承担了越来越重要的紧急电力备份任务。蓄电池组作为整个直流系统的后备电源，是整个电源系统的最后一道供电保障，当交流电失电时蓄电池组一旦不能正常工作，整个直流系统将停运，会造成比较大的运行事故。
当前对于蓄电池管理和运维的技术手段比较有限，变电站多分布于比较便远的地区，且数量较多，现场巡检人员成本较高。对于蓄电池的维护，如在线核容实验要求步骤较多，一担工作人员操作失败，就会造成不可挽回的灾难。
现如今，模式识别和计算机视频为基础的视频分析技术是比较成熟的，能够做到在非人工分析的情况下准确分辨、识别以及获取重要目标的有价值信息，并且这一技术在复杂繁多的视频图像中也能够有效的运用。根据目前视频分析技术的优点，把这一技术应用于蓄电池在线监测系统。使其可以连续不断的非人工分析监控画面，及时的向监控人员反馈有价值的信息。对于现有监控系统的作用与能力，不但可以更加有效的发挥而且极容易拓展，使得智能化无人值守变电站蓄电池远程巡检变为现实。
2 相关背景研究
智能视频分析技术：智能视频分析是以计算机视觉技术为基础的，是人工智能研究领域的重要分支。这一技术可以有效的建立图像和图像描述之间的一一对应关系，故其数学映射关系能够使计算机简单有效地把复杂视频画面翻译成数字图像，然后进行处理和分析。基于计算机图像视觉分析技术的智能视频分析技术，可以将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标。根据智能视频分析技术的原理，用户想要充分利用视频的内容分析功能，就可以在每个摄像机的场景中预先设定一种报警规则，当摄像机场景内出现的目标违反了预定义规则，系统会机械地发出报警，监控工作站自动收到报警信息并且发出警示信号，反馈给监控人员。用户可以通过查看报警信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。
视频监控中所提到的智能视频内容分析主要指的是非人工的分析和抽取视频源中的有价值信息。假如把摄像机比喻为人的眼睛，而人的大脑就是智能视频系统或设备。智能视频技术有效的利用计算机可以高效处理数据，高速分析视频画面中的海量数据，把用户不关心的信息剪裁掉，只把监控人员所需要的有价值的信息反馈给监控人员。
智能视频分析主要目的是主动监控而不是被动监控――事前预警；实时监视的任务交给计算机完成而不是人工――事中处理；目标与事件可以在大量的视频数据中实现快速搜索――事后取证。
3 技术要求及设计
3.1 技术要求
站端硬件部署主要实现以视频智能算法的任务计算负荷，承担系统整体运行的稳定性和实时传输性。因变电站现场环境复杂，为防止事故发生需要站端系统硬件处理能力和计算能力满足视频智能算法的所需资源负荷，针对智能算法的几种数学模型类型如下。
3.1.1 单高斯背景模型法
对于室内环境和没有复杂背景的室外环境可以使用单高斯背景法。该模型的使用主要由两大步骤组成：初始化背景图像；更新背景图像。
初始化背景图像。读取一段时间内视频序列图像中每一像素的灰度值，计算其平均灰度值以及平均灰度值及像素灰度值的方差，然后构成初始背景图像的高斯分布图，如式（1）所示：
（1）
简化如下：
（2）
（3）
更新背景图像。如果场景变化的情况发生，则背景模型需要根据背景图像的变化而发生相应的变化。实时信息是由视频序列提供的，而背景模型进行更新的算法就是利用这一实时信息，如式（4）所示。可以表示时刻的背景图像和实时图像，背景更新率是固定值，可以看出当前对象对背景图像的更新速率。
Bt（x，y）=？籽Bt-1（x，y）+？籽F（x，y） （4）
3.1.2 基于区域法跟踪
模板匹配的目标跟踪算法，通过距离加权、模板更新及局部匹配的方法来提高不同光照条件及变形情况下的鲁棒性，不再采用简单的平方差度量、相关匹配度量和相关系数度量，而是采用如式（5）所示的相似性度量函数：
硬件平台的技术与设备都应当使用目前国际上比较前沿而且成熟的技术和设备，这是考虑到了网络的发展日新月异，所以硬件平台技术与设备应当使得网络环境非常开放，网络服务非常丰富，升级潜力大，扩展性好。采用主干1000Mbps的以太网作为信息传递和数据传输的媒体以及相应的网络设备、接口设备、应用服务器、工作站和计算机终端设备等。
3.2 系统设计
本系统基于原有蓄电池在线监测装置总站系统，把智能视频图像分析服务器添加在前端变电站，把报警管理平台添加在中心运行管理所。智能视频图像分析服务器不间断的检测前端变电站的视频，报警管理平台反馈报警信息给运行管理所监控人员，然后由监控人员处理报警信息和现场证据收集。这样组成的系统主要功能和实现方式如下：
变电站蓄电池室内蓄电池运行状况检测。一旦确认蓄电池出现运行故障时，如冒烟、着火、爆炸，及时报警并上传到监控中心。
在变电站现场对蓄电池进行在线实验时，一旦确认操作人员操作有误，变电站现场报警灯亮起，并触发警铃，并上传到监控中心。
远程进行蓄电池在线实验时，实验过程中一旦确认蓄电池出现运行故障，会及时报警并上传到监控中心，且将视频信息进行存储，以备事后的故障追忆和事故分析。
本系统是建立在原有的电力变电站监控系统基础上的，只需要把原有的监控摄像机信号源分出2路，智能视频分析服务器接受其中一路视频，就是以现有监控系统为基础实现迅速、平滑的升级为智能视频监控系统。
在前端变电站，摄像机把视频图像输入智能视频分析服务器，使其可以根据人工设定的规则处理视频图像，并且对设定目标完成非人工跟踪和预告报警，当发现目标违反了预先设定的规则，立刻通过电力专网发出告警信息到运行管理所。在管理所监控人员收到报警信息的方式为：视频弹出，声音提示+文字提示。在原有平台基础上，新系统可以实现实时视频浏览，同时实现了人员入侵实时报警及抓拍，使得现有系统报警的误报率和准确率较高的问题得到有效的解决，并且由于报警发生时的实时抓图所需要的存储资源较小，从而使得监控管理效率有了很大的提高。
本方案主要目的是提高变电站监控系统的智能化水平，为蓄电池在线监测提供准确可靠的报警并尽量减少漏报，并及时提供和保留报警现场证据。
3.3 系统实现
系统主要实现了以下业务功能：
前端检测规则设置：主要为报警区域、触发方式。
系统管理：设备管理、用户管理、地图管理、系统设置、布防设置。
报警视图：电子地图、报警视频、报警图片、报警类型。
报警历史信息查询：报警图片、报警视频、报警类型、报警时间。
地图查看：查看布置点位、点位报警状态。
篇3
关键词：CTC中心机房；监测；报警
CTC中心机房电源监测系统由采集单元、通信接口机、监测主机组成，采用开放的标准接口设计，可接入信号集中监测系统的中心服务器和终端。
1 系统结构
CTC中心机房电源监测系统由外电网监测单元、蓄电池监测模块、通信接口机、以及监测主机等构成。系统结构如图1所示。
2 系统功能
2.1 外电网监测
外电网监测单元采用高可靠性的电磁隔离传感器，对电力引入外电的电压和电流信息进行高速采集，采用数字信号处理技术对采样信号进行综合分析处理，实现了外电网的运行参数的监测。包括外电网输入的相电压、线电压、电流、频率、相位角、功率；波形曲线、故障曲线、日曲线、日报表等。
2.2 电源屏监测
系统通过电源屏智能接口，经过隔离通信，分类显示、记录电源的电压、电流、频率及报警开关量等信息，及时进行报警。
2.3 蓄电池监测
蓄电池信息采集采用了模块化安装，每节电池采集充分考虑施工和应用的方便性，采用Kelvin四线测试方法测试电池阻抗，专用的高隔离耐压的通信总线，实现电池的电压、温度和内阻信息。
2.4 监测主机
监测主机通过通信接口机实现与外电网监测单元、电源屏智能接口、蓄电池监测模块的通信；对监测信息进行处理、记录、统计、报表等；并通过网络将本地监测信息全部上传至监测服务器和各终端。
3 系统硬件
该系统中所有的采样和通信，全部采用了隔离技术。
外电网监测电流采样采用了开口的穿芯互感器，与采样对象无电气连接关系；电压采样，在采样的输入上采用了保险丝，在极端情况下，可以断开连接，避免问题进一步扩大。
在蓄电池监测模块上，模块工作在12V（最高15V）的电压范围内，模块的供电激励线上串接保险丝，在极端情况下，如内部短路等，保证模块不会出现安全风险。
4 系统软件
监测系统软件是监测系统的核心，负责监测系统的数据采集、分析处理、报警、数据统计、汇总存储回放等功能，主要功能如下：
（1）监测系统按设备分类进行查询及维护，支持模拟量的实时值、日报表、日曲线、月趋势、年趋势。
（2）v史数据、回放文件的管理和导出，支持离线回放功能。
（3）曲线及各类报表的打印管理和和导出曲线保存功能。
（4）根据预定义的逻辑，实现一、二、三级实时报警和预警，声光报警，报警历史信息的查询。
（5）系统运行状态显示，包括各设备的工作状态和各种接口的通信状态图。
（6）用户登录、修改配置、标调等权限的管理。
（7）软件采用开放的标准接口设计，具备接入信号集中监测系统的中心服务器和终端，便于设备的日常调看和维护。
5 结束语
该监测系统自应用以来，稳定可靠，能够如实反映出CTC中心机房电源系统的工作状态，并在异常时及时进行报警。该系统有效弥补现有维护模式的不足，填补了CTC 中心机房电源系统无监测的空白，符合铁路发展的需求。
参考文献
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篇4
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0306-01
一、充电功能
蓄电池快速充电机采用正脉冲、间歇、负脉冲相结合的均衡充电方式给电动叉车蓄电池快速充电，通过反复冲放电，实现每个电池组中每个蓄电池电量相同，使电池组每个蓄电池充电达到均衡；并完全充满充电机还具有自动监测电池充电功能，保证充电过程中电池组的安全，解决铅酸电池在充电过程中产生的失水、极化、不均衡、鼓起等问题，还能消除电流的硫化现象，提高蓄电池的容量和使用寿命。
二、充电机整体设计方案
充电机以单片机为核心，通过对蓄电池组相关参数的检测、计算处理，控制DC/DC变换器和蓄电池组充放电路，由充电机输出满足蓄电池快速充电的正、负脉冲电压、电流信号。
总体方案框图如下：
充电机整体方案框图
交流电通过EMI滤波器（electromagnetie intyference 电磁干扰）滤除来自电网的电磁噪声干扰信号，抑制充电机工作时自身在输入端产生的终端噪声。再通过功率因数电路进行功率因数补偿，将功率因数值提高到0.9以上。由于充电机采用大电流正负脉冲充电，要求供电电源具有很高的稳定性和可靠性，方案采用DC/DC变换器为蓄电池充放电路供电。
单片机通过对蓄电池的充电电压、充电电流、温度等参数的检测，并计算处理来控制DC/DC变换器及蓄电池充放电电路，使充电机输出波型达到快速充电要求。单片机与显示屏、输入键盘模块及电量管理模块进行相互通信，使得人机界面更加人性化，收费方式更加灵活。
三、充电机控制系统
充电机控制系统框图如下：
充电机控制系统框图
采样电路完成对蓄电池的充电电流、充电电压等参数的采样，采用单闭环PI（proportional integral 比例积分）调节的PWM（pulse width modulation 脉宽调制）控制方式来控制DC/DC变换器中的开关管的开通与关断，从而得到充、放电路所需的恒流限压供电。同时根据产参数的设定，单片机输出控制信号，控制充、放电路的开关管的开通与关断，实现对蓄电池的整个充电、停电和放电过程。通过单片机与显示和键盘模块之间的相互通信，实现对充电电压、充电电流等充电参数显示。
三、结论
本设计以单片机芯片为核心，通过电压变换电路，以实现不同类型的电池充电。在充电过程中实时检测电池的充电情况，电池充 满后能自动报警及停止充电， 且设备中带有自检及多种保护功能，从 而提高了充电效率和充电容量，延长了电池的使用寿命。
参考文献
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篇5
【关键词】架空线路；监测系统；电源
1.前言
近年来，各行各业对电力的质量要求越来越高，相应高压输电线路的安全性和稳定性显得尤为重要。这也就迫切的需要进行高压线路在线实时监测，以保证高压输电线路的安全稳定运行。随着技术的发展，高电压输电线路污秽绝缘子串的泄露电流，导线覆冰监测，导线温度在线监测等设备大量使用，但其电源的供给是个问题。
低压线路取电需要从杆塔下面牵引导线，对实际的工程施工不利，同时存在高压线路串扰的安全隐患。由于大多数的输电线路都地处偏远，难以按常规办法解决电源供给问题，因而这些设备普遍采用太能供电。由于太阳能电池受气候环境、地理因素的影响较大，需要蓄电池进行进行电能的存储。太阳能电池和蓄电池寿命问题，使得设备的维护成本大大增加。
在这里我们的研究重点是小功率设备电源的设计，侧重于提高取电装置的电流适应范围和保护电路的设计。经实际调查二次接地线中存在20A左右的接地电流，可以提供一定的能量。
2.感应取电的原理
其基本原理是：电源取能线圈通过电磁感应方式从二次接地线上感应一定的交流电，再经过整流、稳压和电池充放电管理电路为监测终端供电。方案的总体框图，如图1所示。
高压感应取电是一个金属线圈套在导线上，在高压线上固定线圈有诸多问题函需解决：产生涡流，从而引起取电装置发热；在线路电流的宽范围变化情况下，电源输出不稳定；在大电流的情况下取能铁心易于深度饱和，铁芯过热，外壳温度升高，设备内部绝缘损坏；在短路及冲击电流下电源的可靠运行得不到保障。
在这里我们选电流相对较大且稳定的高压线路二次接地线作为取电的母线。对于采用本线路电流感应取能供电方式来说，电源的能量是来自高压线路的，取能途径是通过在导线上套装取能线圈将导线能量转换到二次侧，实现隔离式供电。装置以蓄电池为储能元件。这种方式可以为用电设备提供稳定的电源，以及较大的瞬间电能，更适合用在电源质量较高的场合。当线路电流过低或者需要瞬间大电流的时候，将接入电池以辅助供能。
防雷保护电路用来避免因雷电冲击造成电源电路损坏。在取电线圈后加TVS管，限制因雷击或者线路瞬时大电流造成的瞬间高电压。
整流滤波电路将感应到的交流电转换为直流电。升压稳压电路将整流之后的较低的直流升压到15V左右。
使用电池作为后备电源，为了延长电池的使用寿命，合理的充放电管理非常重要。充放电管理电路采用电单片机采样信号。单片机判断电池充电状况，充放电管理电路通过恒流、恒压、浮充三个阶段为蓄电池充电。当电充满后，控制电路工作，控制分流线圈导通，停止取能。
3.理论分析和参数设计
3.1 取能装置中磁芯材料的选取
二次接地线的电流在20A左右，磁芯材料选择的原则是效率高，损耗小。磁芯的启动电流越高越好，换言之，需要选取初始磁导率较高的磁性材料。另外，实际的可供输入的能量和系统的负荷需求相差不大，这就需要磁芯的充磁和放磁的效率高，即BH特性曲线所围成的面积越小越好。在查阅大量的磁芯材料的参数特性手册之后，选取微晶磁芯。
3.2 磁芯的尺寸和线圈匝数的确定
由于磁芯材料工作在非饱和电流的情况下，存在一个最大的输出功率点，且最大功率点仅和磁芯的磁导率、磁路长度及截面积、一次侧电流有关，与副边线圈的匝数无关。在上面的材料确定之后，需要确定磁芯的磁路长度（周长L）和磁芯的横截面积（窗口面积S）。本方案中的系统功率设计在10W左右，经计算得L=6cm，S=580mm2。副边线圈的匝数和后面的DC/DC的输入电压的变化范围有关。
3.3 升压稳压电路的设计
升压稳压电路如图2所示。输入电压经过升压电路上升到15V左右，为蓄电池充电。在这里，输入电源为直流电流源。与普通的boost电路不同，相应电路为电流-电压型boost电路。
3.4 充电管理
单片机通过采样得到电池电压，当检测到电池两端电压小于13.5v时，开关管始终导通，采用全通方式充电。如果检测到蓄电池电压大于13.5v并小于14.4v时，采用脉宽调制方式充电。当蓄电池了两段电压达到14.4v时，停止充电。这种方式能够达到延长蓄电池寿命的目的。
3.5 蓄电池的选取
系统中的监控终端中的摄像头设备，在操作时的功率不少于在10W左右，不操作时其它设备的待机电流也在300mA以上，日耗电量大于10Ah，为了满足频繁操作云台的需求，同时也为了系统供电留一定的裕量，实际选取20Ah。
4.实际的设计中应考虑的因素
由于该电源工作在室外环境，除满足一般电源的基本要求外，电路的防护也是电源安全性的重要保证。电源的防护设计既要使电源能够在温差范围大的环境正常工作，还要使电源具有防火、防潮、防雨、抗震、防雷电浪涌、抗电磁干扰的能力。
5.结束语
针对在线监测开发了感应取电装置，采用通常的10w模拟摄像头对电源输出，电池充电等情况进行测试。设备在二次接地线各电流状态线均能输出稳定的12v电压，并且没有发热状况出现。在短时间的电压跌落然后恢复的情况下，设备稳定工作。
由于缺乏电源装置，目前高压输电线上的设备一般都采用太阳能电池供电，太阳能电池效率低，影响设备的工作效率，因而开发在线取电装置时非常必要的。本文通过理论分析和实验，开发了一种应用于高压输电线路上的供电设备。通过单片机对取能、保护、充电等过程进行管理。从实际应用中来看，在一定程度上解决了高压输电线路上的取能问题。
参考文献
[1]徐青松，季洪献，侯炜等.监测导线温度实现输电线路增容新技术[J].电网技术，2006（S1）：171-176.
篇6
关键词：直流电源 阀控式蓄电池 电解液干涸
中图分类号：TM911文献标识码： A
极板开路 运行维护 故障处理
引言：在电力变电站中，都拥有各自的直流系统，平时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流电失电时，蓄电池必须能向事故性负荷提供能量。如事故照明、交流不停电电源、事故停电过程中的断路器跳合闸负荷等，同时也必须为事故停电过程中的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供能量。显然，在交流失电的事故状态下，蓄电池是电厂及电力变电站的唯一的能源供给者，是电厂及电力变电站赖以运行的动力心脏。所以，对蓄电池的合理的、有效的运行管理与维护一直是人们所关心的课题。尤其在信息技术迅速发展的现代社会，人们对电力供应的可靠性要求越来越高，哪怕是瞬间的断电，都可能造成无法估量的损失。
目前阀控铅酸蓄电池电力系统中得到了广泛的应用。
1 阀控铅酸蓄电池内部“开路”实列
2011年5月9日，邯郸供电公司名关变电站蓄电池进行核对性放电试验，发现13#蓄电池内部接近开路。该组蓄电池情况如下：
表1 故障蓄电池参数
蓄电池型号 1GFM-200
容量 200AH
投运时间 2005年6月
类型 阀控
数量 1组（108）
上次容量试验时间 2008年
1.1故障背景及现象
3月份直流普查时发现13#蓄电池浮充电压为2.77V，明显高于其他电池电压 (正常浮充电压为2.20-2.25V)。经检查其他电池电压均正常，连线接触良好。
5月6日-8日蓄电池容量试验。
6日对蓄电池进行补充电。将整组电池电压增加为254V，蓄电池单体电压应为2.30-2.38V之间。测量13#蓄电池电压为3.57V。
7日早5：00开始对蓄电池组进行放电（放电电流为20A）。正常情况下应放电10小时至电池组电压最低值190V。可是刚刚开始放电1分钟，放电装置报警提示电压低于190V，同时听到“噗”的电池放气的声音。我们立即停止放电，进行检查。结果发现13#蓄电池严重发热，并有一股刺鼻的烧焦味。
1.2故障分析
将13#蓄电池壳体打开发现电解液干涸。这样以来内部接近开路状态，但并非完全开路，只是电池内部形成一个很大的电阻。即蓄电池内阻增大，造成13#蓄电池本身的压降增大，所以电池电压高。当大电流充电、放电时，电池本身的压降更大。
a.蓄电池组
蓄电池型号 1GFM-200
容量 200AH
投运时间 2005年6月
类型 阀控
数量 1组（108）
上次容量试验时间 2008年
负荷
正常情况下蓄电池组对负荷放电示意图
b.蓄电池组 13#蓄电池形成的电阻
阀控式铅酸蓄电池 标称电压（V）
2 6 12
运行中的电压偏差值 ±0.05 ±0.15 ±0.3
开路电压最大差值 0.03 0.04 0.06
放电终止电压 1.80 5.25
（1.75×3） 10.5
（1.75×6）
负荷
故障蓄电池组对负荷放电示意图
放电时，电流突然增加到20A。使13#电池内部很快发热，发热的后果造成13#电池内部电阻再次加大，然后更加发热。如此恶性循环使蓄电池内部严重发热、内阻急剧增大，直至完全开路。这样以来，放电时由13#电池形成的大电阻分担了蓄电池组的大部分电压，造成负荷电压急剧下降。
1.3可能造成的严重后果
1.3.1充电机故障由蓄电池组供电时（直流负荷电流一般为4~5A），在数分钟内
直流电压将低于190V，在很短的时间内将造成直流失电。
1.3.2电磁机构的断路器合不上闸。
1.4处理结果更换13#蓄电池
1.5警示
直流规程明确规定阀控蓄电池容量试验周期为：新投运第1年进行容量试验，以后每2-3年进行一次容量试 验，运行6年以后，宜每年进行一次容量试验。
容量试验是检查蓄电池容量的唯一手段，同时容量试验的过程还能发现蓄电池潜在的许多隐患。目前，我们已有很多单位不重视蓄电池的容量试验工作，甚至根本就没有此项工作。目前各厂家的质量存在差异，只要有个别电池存在质量问题，就会造成整组蓄电池不能满足运行要求。
2 一组电池内如何辨别开路电池
当一组蓄电池内有开路电池时，可用采用以下方法对电池组进行检测：
2.1电压测量法：在线情况下，对单节电池进行测量，电压较大的电池往往属于开路电池。测量设备可以是万用表、高特电子的智能蓄电池监测系统、无线蓄电池检测系统等。
2.2蓄电池组离线状态下，对电池组做电压检测，会发现某单体电池无电压显示，电池组端电压为零。
2.3放电测试时，空开合上后放电负载无电流流过。
2.4还有一种情况，电池在平时均充、浮充情况下正常，当大电流瞬间放电时，栅板与汇流排的焊接处由于焊接工艺不好，根据热量Q=I2Rt，会产生熔融现象。时间久了，栅板与汇流排可能会断开，这样一来，其他栅板就承担了更大电流，熔融加速，引起恶性循环，最终导致栅板与汇流排的完全断开，电池形成开路。因此，蓄电池大电流瞬间放电（动态放电）是一种检测开路电池的较好方法。
3开路电池对安全生产，设备有哪些影响
当电池组中存在着开路电池时，我们分以下两种情况下讨论其对安全生产及设备的影响。
3.1交流不失电时：变电站的电磁合闸需使用到蓄电池供电，当存在开路电池时，会使得设备无法正常合闸，影响到安全生产。
3.2交流失电时：由于开路电池存在，整组蓄电池与直流设备，无法为变电站的直流设备提供电源，情况严重将造成重大事故。
4 蓄电池内部有哪些因素会导致电池开路和短路
由于蓄电池自身原因造成的电池开路和短路，主要原因有以下几方面：
4.1蓄电池厂家的生产工艺和原材料的品质原因。
4.2工程实施过程中，蓄电池的安装工艺问题，如电池接线时螺丝与极柱的拧紧程度。过松则容易引起接触不良使用时电池电压偏低；应力过大则容易引起极柱变形，电池密封性变差，使得电池出现漏液、爬液等现象。
4.3当蓄电池的日常维护不当情况下（如过充、过放、环境温度过高），蓄电池会表现出失水、鼓胀等现象。这些往往是造成电池早期失效的重要原因。
4 阀控蓄电池维护
对阀控式铅酸电池的维护有严格的要求，切莫因为“密封”、“免维护”而有所松懈。
在通信与电力两个大行业中都极为重视电池(包括阀控式铅酸电池)的运行与维护。一般认为要做以下工作：
5.1经常检查项目
a)检测蓄电池端电压；
b)连接处有无松动；
c)极柱、安全阀周围是否有渗酸与酸雾逸出；
d)电池壳体有无渗漏和变形；
5.2如有以下情况之一应进行充电
a)浮充电压有两只以上低于2．18V；
b)放出20%以上额定容量；
c)搁置不用时间超过三个月；
d)全浮充运行达三个月；
5.3蓄电池核对性放电
a)每年（新安装或大修后）应做一次核对性额定容量放电试验，对不能停运的蓄电池组，做额定容量50%的核对性放电容量试验；
b)蓄电池放电期间，每半小时应测量一次端电压、放电电流，直至单体电池电压下降至电池下限，终止放电；
5.4运行中的维护
a)应经常检查电池浮充状态是否正常，电池的浮充电压(25℃)应按说明书规定值进行；
b)蓄电池端子应用螺栓、螺母连接，蓄电池间的连接电压降ΔU＜8mV；
c)电池组中各单体电池间的开路电压最高与最低差值不大于20mV；浮充时单体电池端电压的最大差值应不大于50mV；
5.5阀控式铅酸蓄电池的电压偏差值及终止电压值：
表2 蓄电池电压偏差值
阀控式铅酸蓄电池 标称电压（V）
2 6 12
运行中的电压偏差值 ±0.05 ±0.15 ±0.3
开路电压最大差值 0.03 0.04 0.06
放电终止电压 1.80 5.25
（1.75×3） 10.5
（1.75×6）
交流失电的事故状态下，蓄电池是电厂及电力变电站的唯一的能源供给者，是电厂及电力变电站赖以运行的动力心脏。对蓄电池的合理的、有效的运行管理与维护，尤其对蓄电池的开路检测是十分重要的。
参考文献：
篇7
关键词： PWM整流器 EPS应急电源 工作原理
1.引言
GB50045―95（2001年版）规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。”常用的应急电源有下列几种：（1）独立于正常电源的发电机组；（2）供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路；（3）蓄电池。应急电源包括柴油发电机组、EPS和UPS。EPS尤其适用于当高层建筑消防设施没有第二路市电，又不便于使用柴油发电机组的场合。PWM整流器具有功率因数可为“1”，交流侧电流为正弦波和电能可以双向传输等优点。下面先介绍PWM整流器的工作原理，再提出把充电电路与逆变电路集为一体的新型EPS电源。
2.PWM整流器工作原理
PWM整流器采用全控型开关管取代传统的半控型开关管或二极管，以PWM斩控整流取代了相近整流或不控整流，具有以下几大优良性能：
（1）交流侧电流这正弦波。
（2）交流侧功率因数可控（如单位功率因数控制）。
（3）电能双向传输。
（4）较快的动态控制响应。
显然，由于电能的双向传输，PWM整流器不是传统意义上的AC/DC变换器。当PWM整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态，作为整流器工作；而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于逆变状态，作为逆变器工作，所以PWM整流器是集整流与逆变于一身的新型变换器。PWM整流器模型电路图如图（1）所示：
图（1） PWM整流器模型电路图
其中E为电网电压，L是网侧电感，R是网侧等效电阻。交流侧电压具有如下关系：
E=VL+RI+V (V为整流桥交流侧电压)
在稳态条件下，各电压的矢量关系如图（2）所示：
图（2） 电压矢量关系
电网电压E作为实轴坐标系，即有功分量。从图上可知，RI，VL都是由电流I决定的。控制电流矢量I与E的夹角φ就可以进行网侧功率因数控制，当电流矢量I在第一、四相限时，有I*E*cosφ＞0，PWM整流器吸收电网有功功率，此时PWM整流器是真正意义的整流器；当电流矢量I在第二、三相限时，有I*E*cosφ＜0，PWM整流器则向电网提供有功功率，此时，PWM整流器则是逆变器。只要控制电流I的大小和φ，就可以控制PWM整流器的工作状态（整流/逆变）和功率因数。电流|I|一定时，|VL|也一定，忽略R的影响，电压矢量关系如图（3）所示：
图（3） Φ=0（整流）；φ=π（逆变）
3.传统的EPS应急电源
3.1应急电源
工程供电设计中对于一二类重要负荷需要考虑供电连续性的措施，除了双电源、双回路供电外，还配有应急电源。应急电源是与电网在电气上独立的各种电源，包括柴油发电机组和蓄电池，其中蓄电池又分为EPS和UPS。柴油发电机组作为传统的备用应急电源，输出功率大，供电时间长，但切换时间相对较长，有噪音干扰，供电质量不高，成本高，广泛应用于宾馆、饭店及其它重要负荷的供电场所。UPS是在电网正常供电时，电网经过整流电路给蓄电池浮充，同时，逆变电路工作，给负载提供电能，当电网异常时，逆变电路继续工作，切换时间小于10ms，由于UPS一直处于工作状态，效率约为80%―90%，成本比较高，主要应用于银行、证券和电信等重要场合。
3.2EPS
EPS应急电源是以CPU为核心，加上整流充电模块、逆变放电模块、旁路切换模块和蓄电池组成的智能供电模块，采用高电子集成模块化结构的强弱电一体化系统，是一种高科技环保产品。它在紧急的情况下作为重要负荷的第二或第三电源供给，可望替代不少场合的柴油发电机组和UPS。它采用智能芯片控制，维护简单，自动操作，市电异常时，即市电小于187V或高于242V，自动切换，切换时间小于0.5s，可无人值守；采用IGBT逆变桥PWM控制，供电电压稳定，逆变频率稳定，波形好；平时处于睡眠状态（浮充），逆变桥不工作，电能损耗小，放电效率高。它主要适用于电梯、消防、安防、应急照明、医院手术室和实验室等重要场合。传统的EPS采用后备式结构，如图（4）所示：
图（4） 传统EPS工作原理
从图中可以看出，充电电路与放电电路是分开的，当市电正常供电，切换开关Ks接通市电，应急电源处于整流状态，蓄电池浮充，逆变电路不工作。当市电异常时，切换开关接通逆变电路，应急电源进入逆变状态，并停业充电；同时，检测蓄电池组端电压，当端电压小于放电终止电压时，蓄电池放电完毕，停业放电。再加上蓄电池组过压、欠压保护；输出交流过压、过流、高温、短路保护等功能就组成了传统EPS应急电源的全部功能。
4.新型EPS应急电源工作原理
根据传统的EPS应急电源，任何时候充电电路与逆变电路都只有一个电路工作，是一种互斥关系，而且需要配置两套驱动电路，分别驱动整流桥和逆变桥。在结构上有一定的臃肿，控制复杂，功耗高，成本高。充电电路与放电电路都是由IGBT及二极管组成的桥路，它们的驱动电路都是由IGBT驱动芯片及其一些电路组成，结构完全相同。如果可以把充电、放电两部分电路合为一体，则结构简化，控制简单化，系统可靠性也相对提高，更重要的是产品成本低，功耗也相对减少一半。而PWM整流器则提供了理论依据，这两者都就是设计新型EPS应急电源的出发点。
4.1新型EPS工作原理
新型的EPS应急电源工作原理如图（5）所示：
图（5） 新型EPS工作原理
从图中可以看出，它也是后备式电源。只是在结构上“充电电路”与“逆变电路”合并为一个“整流/逆变桥”，比传统的EPS应急电源简单。其中，整流逆变桥是PWM整流器。具体的工作原理是这样的：当市电正常时，Ks合并，即市电同时给负载和电池供电，PWM整流器工作于整流状态，蓄电池浮充。当市电异常时，为了防止电能回馈电网，Ks断开，由电池给负载供电，PWM整流器工作于逆变状态，蓄电池放电。同时，检测蓄电池端电压，直到端电压下降到放电终止电压时，即蓄电池放电完毕，自动关闭PWM整流器。重新充电才能重新使用。由于PWM整流器能够控制功率因数，因此给定电流信号应与电网电压同相（整流），或者反向（逆变），可以单位功率因数控制，净化电网，提高效率。
4.2系统结构
新型EPS具有传统EPS应急电源的功能，各种报警、参数设置与显示和通讯功能等。新型EPS还可以对蓄电池进行更全面的监控，如单节电池电压检测，容量检测，更理想的充电过程等。系统结构框图如图（6）所示：
图（6） 系统结构框图
4.2.1辅助电源
PWM整流器担任了两重任务，给蓄电池充电与放电，为了能够持续工作，驱动电路绝不能出现断电现象。开机时，首先“辅助电源1”给驱动电路供电，蓄电池充满电后，“辅助电源2”同时给驱动电路供电，以防电网突然停电。市电异常时，“辅助电源1”自然也断电，但是“辅助电源2”照常供电，不会影响PWM整流器的工作。
4.2.2电量检测
在EPS工作期间，我们应同时检测以下几个电量（电流或电压）：
（1）市电电压E，以便决定PWM的工作状态。
（2）PWM整流器交流侧电压V，作为逆变时输出电压的反馈信息。
（3）PWM整流器交流侧电流I，用于功率因数控制，以及作为整流时电流内环的反馈信息。
（4）蓄电池端电压Vdc，作为整流时电压环外环的反馈作息，也对蓄电池进行各种操作的依据（恒流充电，恒压充电，浮充，停止放电）。
（5）PWM整流器直流侧电流I′，蓄电池容量检测的主要参数，蓄电池容量为放电电流与放电时间的乘积。
4.2.3容量检测
蓄电池在使用过程中，容量是不断下降的，当电池容量衰减至初始值的80%时，进入快速失效期，容量衰减加快，普遍认为容量低于初始值的80%的蓄电池为失效电池。若没有发现失效电池而继续使用，将埋下安全隐患。可见电池容量是很重要的一个参数，应不定期检测。进行容量检测时，控制放电电流I′为一指定的恒定值，并计时，当电蓄电池电压下降到放电终止电压时，即放电完毕，停止放电和计时，并立刻对蓄电池充电。
4.2.4工作状态切换
由于该EPS电源添加了蓄电池容量检测功能，此时，PWM整流器工作于有源逆变状态，那么PWM整流器就有三个工作状态：整流，有源逆变和无源逆变，它们之间的关系如下：
（1）市电正常时
整流：依次给蓄电池恒流充电、恒压充电和浮充，控制对象是PWM整流器直流侧电压和交流侧电流波形。
有源逆变：容量检测时间到，控制对象是PWM整流器直流侧电流和交流侧电流波形。
（2）市电异常时
无源逆变：断开开关Ks，控制PWM整流器交流侧电压为220V，电流为正弦波，频率为50HZ。
4.2.5控制电路
这是EPS应急电源的控制核心部分，实现各种工作状态的切换控制，以及各种控制算法。对各种采样进行转换和存储，键盘输入信息能够修改程序中的参数，并把一些重要变量的实时值送给显示单元，还能进行各种必要声光报警，有需要时，还得与上位机进行通信，实现更为友好的人机交互界面，或者远程通讯，实现远程监控与管理。
5.结语
根据PWM整流器能够双向传输能量并且同时进行功率因数校正，把传统EPS充电功能与逆变功能统一由一个PWM整流器完成，控制还是由一片智能芯片完成，同时增加了单位功率因数控制和电池容量检测功能，降低了系统的功耗和成本，功能却更加强大。因此，新型EPS应急电源具有更广泛的应用前景，是应急电源研究和开发的一个重要方向。
参考文献：
［1］伍永华.阀控式铅酸蓄电池运行维护分析.安全用电，2005，5：35-36.
［2］李立伟.邹积岩.蓄电池在线监测系统的设计与实现.电工技术杂志，2002，11：7-9.
［3］卢其威等.一种新型三相应急电源（EPS）的研制.电气应用，2005，24（7）：74-76.
［4］陈志萍.应急电源.科技情报开发与经济，2004，14（11）：323-324.
［5］任红.EPS智能应急电源系统的应用.建筑电气，2003，2：18-19.
篇8
【关键词】城市局部环境噪声;在线监测;系统建设
【 abstract 】 local environmental noise city is a complex system of noise pollution, involving lots of environmental information, in addition to its timeliness and dynamic character of outside, still have obvious the space distribution features; Therefore, the city local environmental noise monitoring must use powerful computers and information technology, establish the whole city of network monitoring mechanism is online noise must be.
【 keywords 】 city local environmental noise; Online monitoring; System construction
中图分类号： TB533+.4文献标识码：A 文章编号：
本文探究工作结合城市区域环境噪声在线监测系统的开发,对城市区域环境噪声在线监测的一系列新问题进行了探究。本文对当前城市声环境状况以及城市区域噪声监测状况进行了分析,指出了存在的新问题;本文介绍了地理信息系统技术、数据库技术等相关计算机信息技术;阐述了采用计算机信息技术建立城市区域环境噪声在线监测系统的必要性和可行性;通过系统的调研、分析以及和国内外噪声监测系统的分析对比,确定了城市区域环境噪声在线监测系统的设计目标、设计原则、系统架构、系统的主要功能、系统的软硬件开发及运行环境等相关事项。
篇9
混合动力车空调充注卫士Airsept公司
大多数空调维修技师都知道空调四位一体机(回收、过滤、抽真空、加注)管路中残留的合成聚合酯(PAG)油(PAG油是R－134a空调系统所用的油)决不能进入混合动力车的电动空调压缩机里。混合动力车电动空调压缩机采用的是多元醇脂(POE)油。即使混进1％的PAG油，也会降低厂家规定的POE油的电阻率。POE油电阻率的降低有可能使技师面临高压电击的危险。
尽管这个危险是在混合动力车的空调系统经过多次维修后才有可能出现，但汽车维修业正设法通过一些规程来积极防范这个危险。美国汽车工程师学会(SAE)规定混合动力车空调系统每次维修时所混有的PAG油量最高不能超过0.1％。解决这一问题的典型方式是在维修中使用电动压缩机的空调系统前，先用制冷剂清洗空调四位一体机的软管和管路系统。虽然许多新的机型都有本机管路的清洗功能，但绝大多数在用的空调四位一体机都需要改进。
混合动力车空调充注卫士(ChargeGuard)是一种外置的脱油装置，采用这种外置的脱油装置就无需对在用的空调四位一体机进行改进。实际上，某些新机型的生产商甚至用充注卫士来替代空调四位一体机的管路清洗功能。这种连接方便的脱油装置采用一种复杂的过滤系统，其工作速度比清洗管路快，而且从生产商处了解到，与典型的清洗空调四位一体机管路的方法相比，这种装置所降低的PAG油混有量比美国汽车工程师学会规定的0.1％还低90％。
对于有多台空调四位一体机的大型修理厂来说，拥有了这套装置，随便哪一台空调四位一体机都可用于混合动力车空调系统的维修。
汽车电器诊断组件Silvertronic Limiled公司
这套综合组件中有各式各样的插接引线，可用于进口车和美国国产车上几乎所有的电器接头。该组件中包括一套6.3毫米的平面插头和1.5毫米圆形插头。每种尺寸的插头都是公母成对的。每根引线都是由明黄色双绝缘硅线缆制成的，线缆的一端是工业标准的4毫米插头，上面标有专门的件号。这种硅橡胶线缆不会被发动的高温部件损坏。它的插头与4毫米的仪表插孔兼容。这套综合组件中还包括一对硅橡胶绝缘的测试线，一个带有6米长导线的可伸缩卷线筒，配套的T型套筒，几个鳄鱼夹，几个直的和有角度的背探针，几个刺线夹和一个防护箱。
电子式点火波形拾取器Automotive Test Solutions公司
利用点火波形来快速诊断与发动机有关的行驶性故障已经有许多年了。如今。大多数当动机都采用了点火线圈火花塞一体式(COP)的点火系统。在这种点火系统中，点火模块的驱动电路是装在点火线圈内的。由于这些点火系统没有初级点火信号，因此无法获取点火波形，从而技师就难以诊断发动机的行驶性故障。
电子式点火波形拾取器(E―COP)是一种创新性的工具，它可以快速地附着在COP式点火圈的壳体上，其专门设计的示波器可以采集火点波形。每个COP点火线圈都可装一个电子式点火波形拾取器，通过一个多通道的电脑式数字存储示波器就可观察各个缸的点火波形。
机油滤清器拆卸套Strategic Tools and Equipment公司
许多技师都有过滚烫的脏机油流到小臂上的经历，因而都不愿这种事情再发生在他们身上。很显然，机油格拆卸套解决了这个问题。看到这种工具，人们不禁会赞叹道：为什么以前从未有人想到呢?这种工具不但能将旧机滤松开，而且还能将溢出的脏机油收集起来。
机油滤清器拆卸套的用法很简单，只需将其套在车上的旧机滤上就可以了。其内侧的细齿能牢牢地卡住机油格的外侧，而柔性的伸缩套管则可以紧贴着缸体。将3／8英寸(1英寸=2.54厘米)的棘轮扳手插入该工具底部的方槽里就可松开机滤，随后将机滤和工具一起取出。溢出的旧机油被收集在机油滤清器拆卸套里，这样就不会烫到人了。接下来就可将拆卸套内的旧机油安全地倒在容器里。这种工具适合目前所用的大部分旋装式机油滤清器。
KTS 340故障检测电脑Bosch Diagnostics公司
利用博世ESI(Tronic)最新的全球汽车维修信息系统，KTS340故障检测电脑可以快速有效地诊断汽车故障，它适用于北美市场的美国车、亚洲车和欧洲车。这种检测电脑的主要特点是：采用8.4英寸的触摸屏、具有双通道图形万用表的功能、能自动或手动识别车型，也可以通过一步步的选择来确定所要诊断的车型。如果车辆有故障码存在或要对车上所有系统进行快速检查，可以选择“车辆健康状况快速检查”功能，这种检测电脑装有博世ESI(Tronic)维修信息软件并享有12个月的软件免费更新服务。自动下载功能开启后，每次将KTS340检测电脑连到互联网上时，将自动更新相关的软件。
火花塞防尘罩取出器SP Tools／Schlty Products公司
当今车辆的火花塞更换周期通常都较长，而且火花塞的安装位置都较深(特别是采用COP式点火系统的发动机)，因此，更换火花塞的用时较长。在更换时，技师都希望能顺利取下火花塞的防尘罩。如果由于长时间高温的影响，在取下的过程中防尘罩往往容易断在火花塞的陶瓷体上。遇到这种情况时，先得将断掉的防尘罩从火花塞陶瓷体上一点一点地取出，然后才能把套筒套在火花塞上。最常遇到这种问题的发动机是1997年以后的福特“modulars”采用的4.6升和5.4升V8发动机以及1999以后的6.8升V10发动机，还有克莱斯勒5.7升HemiV8发动机和3.7升V6发动机(编者注：克莱斯勒的Hemi是源于“hemispherical”一词的缩写，是由于发动机采用了半球形燃烧室而得名，Hemi发动机自上个世纪50年代起就已经诞生，至今已繁衍了半个多世纪。其特点是发动机汽缸的进排气门采用倾斜角度布置，以更好地利用气流提升汽缸的进排气效率，汽缸燃烧室因此而呈半球形，这种汽缸结构设计一直沿用至今)。N068450火花塞防尘罩取出器能插入断掉的防尘罩和火花塞陶瓷体之间并使断掉的防尘罩脱离火花塞的陶瓷体，随后便可将其取出。尽管是为上述发动机专门设计的，但这种工具也能用于陶瓷体直径为0.432英寸或更小的火花塞上。
CarDAQ-M汽车电脑用编程仪
Drew Technologies公司
CarDAQ－M汽车电脑用编程仪是世界上首款模块化、可现场升级并符合J2534标准的(J2534是美国汽车工程学会对汽车电脑编程方面的规定)闪存编程仪。这种电脑编程仪目前有四个模块，他们分别是J2534-1模块、J2534-2模块、Mega-CAN模块和Mega-Kline模块。现在可购买并使用其中任何一个所需模块，以后可根据需要再添加其他的模块。这样就可以随着J2534-2的发展和汽车技术的进步来升级编程仪。
这种汽车电脑用编程仪可安装多达7个扩展模块，根据技术的发展，该公司将会推出新的模块。给编程仪升级时只需旋下仪器背面的4个胶垫，插上扩展的模块。再装上新的胶垫就可以了。这些模块都是防静电的。所以用一把起子就可将编程仪在车间里进行升级。
Y型举升机Rotary Lift公司
YAl2型平板举升机设计巧妙。它采用Y型的支架，适用于小到迷你灵巧型两座车、大到轻卡和SUV等各种车型的维修和四轮定位，最大的举升质量可达12000磅(约6吨，1磅=0.45千克)。与剪式举升机升举时向前运动不同，这种举升机的Y型支架以及它的机构结可以使举车台板垂直升降，因此，举升机所需的工作范围就小。转角盘的尺寸为：长17.75英寸、宽17.75英寸、高2英寸，轴距从71.5英寸到158英寸的车都可以在这种举升机上做四轮定位，宽达88英寸的车也可以使用这种举升机。
该举升机可以感知汽车的重量并能根据重量调整升降的速度。举升用时平均为37秒。即使在最大负荷的情况下，Y型的支架也能在50秒内升高至68.2英寸的最大高度。包括工作缸在内的关键部件都受到举升台板的保护。YA12型举升机还有加长型的(EL1型)，这种加长型的可以给轴距长达17.5英寸的车做两轮定位(另一种加长型“L”型可以给轴距长达164.5英寸的车做两轮定位)。
TPL16长柄卡簧钳Mac Tools公司
每家修理厂都有卡簧钳，实际上可能有直嘴和弯嘴几种不同用途的卡簧钳。但有些内轴承座上的卡簧位置很深。拆这些卡簧就需临时想办法或额外地拆下一些东西或者干脆就不拆。
这种新式的16英寸长柄卡簧钳能解决维修重型车时经常遇到的一些问题(如福特的重型手动变速器和自动变速器；道奇公羊HD柴油车的自动变速器及后轮油封)，甚至轿车也能用到这种工具(如更换安全气囊)。增加5个一套的钳嘴就可增加这种卡簧钳的功能。这套钳嘴中有0.038英寸和0.047英寸直口和90度弯口钳嘴各两个，还有一个0.070英寸的直口钳嘴。这种卡簧钳的钳口上有细齿，因此还可作为加长的普通钳子来用。
45665G2柴油机喷油器测试仪 Hickok公司
在诊断福特Powerstroke／Navistar6.0、Navistar4.5 V6柴油装备卡车和16车的第2代(G2)液压电子式柴油喷射系统时，没有技师想犯错误，但特别是在无故障码的情况下，要想准确找到行驶性故障(难启动、冒白烟、缺缸等)的原因绝非是件容易的事。
将这种G2柴油机喷油器测试仪连接到发动机电脑线束和个人电脑就可以看到所有喷油器的实时喷油曲线图。曲线图是用专利型的算法通过计算喷油器电磁滑阀的工作时间而得出的。低质柴油和脏的油通常会使喷油器电磁滑阀的打开时间延迟，而电磁滑阀延迟打开是喷油嘴器故障的最根本原因。如果所测的喷油器中有故障，那么该喷嘴器的喷油曲线图就有别于其他正常的喷油器，这样的话就可以避免为解决问题把所有的喷油器都换掉(通常情况下，遇到喷油器出问题而造成行驶性故障，只需换掉一两个喷油器就可以了)。测试仪要在发动机冷机或热机时使用，这一点很重要，因为许多故障只有在发动机温度低时才会出现。
与检测仪配套的软件还可以做断缸试验，读取燃油系统故障码(如果有故障的话)以及为向客户说明故障原因而存储曲线图。虽然这种检测仪与个人电脑连用时最为方便，但它也能独立使用。独立使用时，检测仪能显示喷油器电磁滑阀的工作数值，所以就能找出问题的喷油器。
6007A型专业自动化蓄电池充电／检测仪 ASSOCiated Equipment公司
由于一台蓄电池专用设备不能同时满足各种不同的需求，因此市面上有许多各式各样的蓄电池测试仪和专业充电机。多功能的6007A专业智能自动化蓄电池充电／检测仪的最高充电电流可达40安培，并且还具有蓄电池检测的功能。这种设备的充电电压稳定，这一点对于给汽车电脑编程和接上检测电脑、打开点火开关做长时间的故障检测来说非常重要。不给蓄电池充电而进行上述两项工作时有可能会把蓄电池的电用光(或导致与低电压有关的故障码出现)。该设备的充电功能适用于所有的12伏蓄电池，包括湿式蓄电池、AGM蓄电池(AGM蓄电池是指用超细玻璃纤维做隔板的铅酸蓄电池)和胶体蓄电池(Gel cell)(编者注：胶体蓄电池是指在硫酸中加胶凝剂使硫酸电液变为胶状的铅酸蓄电池)。另外还有两种智能程序，一种是尝试恢复放电过度极板的存电功能，另一种是在无人看管的情况下给AGM蓄电池充电。
233／A型分体式汽车用万用表 Fluke Corporation公司
这种仪表的名称本身就已说明了一切：也就是说，这是一种数字式万用表，它的显示屏可单独放置在工作范围内(约10英尺)的任何位置上。如此一来，即使测量那些不易测量的地方，也无需考虑探针引线如何走线才能看到表上的读数。表身将测量读数通过无线传输的方式传到显示屏上。显示屏的背面是平的并且有磁性，可放置在适合看清读数的位置上。例如：测量制动灯电路时，可将表身置于车辆的后部，显示屏放在车辆的仪表板上，再踩制动。这样的话，只需一个人就可以检查制动灯电路了。这种万用表分三级和四级两种，三级的可测量1000伏的电压，四级的可测量600伏的电压，因此，它适用于采用高电压的混合动力车。
TC575免撬杆式扒胎机Hunter Enginrreing公司
TC575免撬杠式扒胎机将旋台式车轮夹紧装置和侧置式胎边松动铲的功能结合在一个装置上，它适用于所有低档到高档的轮胎总成。这种开关控制的免撬杠装置可平稳插入胎边和钢圈缘的结合处，然后再将胎边拉到钢圈缘的上方。不用胎边撬杠可以降低技师的压力，从而防止技师无意中损坏胎边和钢圈缘。双缸的旋台式夹紧装置适用于12-30英寸的轮胎总成，并有两个工作位置可调。这种旋台式夹紧装置能在保持大型轮胎总成稳定的情况下轻易松下下部的胎边。自动旋臂不需要很大的空间，为了提高相同尺寸轮胎的维修速度，可根据所修轮胎的直径和宽度用按钮将自动旋臂锁在预先设定的位置上。维修难以拆装的轮胎总成时，为了防止损坏钢圈和胎边，这种扒胎机的220伏电机和两速驱动系统可以低速、大扭矩工作，拆装易于拆装的轮胎时可选择快速
模式。对于较重的轮胎总成，还可以选配气动轮胎升降机。
Mini-DuctorⅡ电感应加热器Inductiorl lnnovations公司
Mini―DuctorⅡ是一款1000瓦的大功率手持式电感应加热器。它具有符合人体工程学的外形，防滑的握把和用于照明工件的超亮发光二极管灯。这种工具比气割枪快，也比气割枪安全。它采用高频磁场来加热咬死的螺帽、轴承、皮带轮以及其他金属或机械构件，从而可以在没有明火的危险情况拆下这些东西。用这种工具可以彻底消除通常由于明火而带来间接危险。
选配的组件中有各种不同尺寸和长度的线圈，这些线圈可以给那些难以加热到的地方进行加热，例如角落周围和深凹之处。另外还可选配Mini-Pad，用来去除乙烯树脂图案和其他车身上的装饰物。
举升机活动托臂防护罩 Mohawk Lifts公司
凡被举升机活动托臂撞着头的技师都可能觉得郁闷，往后在举升机下工作时就会十分小心，但有时一不小心就又会撞着头。假设如你遇到这事肯定就会希望举升机活动托臂上应有防护罩。如果用胶水把一块块的橡胶皮黏在举升机活动托臂棱角上，那么其结果会喜忧参半，因为车间里的化学物品会渗透进粘接处，从而使胶水失效。无论想什么办法都不尽如人意，就连如何长时间固定防护物都会成为令人头痛的问题。最终，一家举升机生产商想出了办法，他们推出了一套外形合适的防护罩，这种防护罩适用于该公司两柱举升机活动托臂(据称也适合其他品牌的两柱举升机)。
3834轮胎气压传感器归零仪SPX／OTC公司
自从美国立法规定要逐步采用轮胎气压监测系统后，技师们已经意识到最少要有一种可检测胎压传感和给传感器归零的轮胎气压传感器归零仪。NO.3834轮胎气压传感器归零仪采用导航键来执行一些常用功能，另外，通过无线连接(蓝牙方式)与该公司的Genisys检测电脑连为一体时还具有许多复杂的功能，因此这种仪器能通过Genisys来调用轮胎气压传感器归零程序和一些增加的诊断功能。该仪器适用于2009年以前所有的轮胎气压监测系统，一Ea Genisys装了新的软件，NO.3834就可通过无线连接的方式进行升级。
Ottotest车辆通信接口模块 Biue streakes ectronics公司
Ottotest车辆通信接口模块(VCI)是一种用个人电脑(如：触屏式手持电脑、平板电脑或笔记本电脑)作平台的汽车检测电脑。它的处理器功能强大并具有未来的扩展功能。通过从互联网下载程序，这种检测电脑很容易更新。与车辆的链接也很简单，只需将它接到标准的OBD lI接口上就可以了，不需要任何电钥匙或转接头。该检测电脑支持的通信协议有：CAN、J2534、J1850、ISO9141、ISO14230、KWP2000、ISO15765、CCD和UART。
技师可用该检测电脑的无线宽带(WiFi)功能可一边遥控车辆的执行器，一边观察执行器的动作。这种检测电脑还能保存大量的数据流，每个文件所含的数据帧可达10000幅，这些保存的数据流可供以后再看。触摸式导航菜单是专为平板电脑设计的。使用起来非常直观。这种检测电脑还可以进行车身电脑、底盘电脑或发动机电脑的软件更新，无需其他辅助设备。
DIA-4点火分析仪Dynamic Auto Teat Engineering公司
与基于电脑的示波器连用，DIA-4点火分析仪可直接获取3种工况下的点火火花持续时间供技师诊断故障用，这三种工况分别是怠速工况、2000转／分空转工况、有负荷工况。接上分析后，所有的测试会在3分钟内完成。只需在导线一端装上不同的夹头，这种分析仪就可用于点火线圈、火花塞一体式(CoP)的点火系统和无分电器式的点火系统。该分析仪只用示波器上的两个通道就可成对显示多达8缸的波形。将示波器的时基设置为1毫秒时，技师能清楚地观察到燃烧室内电火花工作的情况。如果某一缸的点火性能与预先设定的值有偏差，那么分析仪上与该缸对应的指示灯就会呈红色。这种点火分析仪能将每个点火线圈的工作情况分开单独显示，这样就无需将重叠的直列波形恢复原状。
内置的阻尼电路可以防止示波器受初级感应电压的冲击，也可抑制次级电路泄漏出的高压电。技师坐在驾驶座上用该分析就可以控制所有汽缸的工作，其中包括对采用COP式点火系统的发动机进行断缸试验，或者改变无分电器式点火系统的极性。
在线式故障诊断仪Autoland Scientech公司
许多人都熟悉云计算的概念。云计算就是通过共享互联网资源进行计算。在线式故障诊断仪(DOL)将这一概念用到了汽车故障诊断上。通过互联网技师可以获取40种不同品牌车的故障诊断信息。这些故障诊断信息中包括发动机故障诊断信息，自动变速器故障诊断信息，ABS故障诊断信息，安全气囊故障诊断信息以及其他许多系统的故障诊断信息。这种诊断仪连接快速而方便，具有无线蓝牙通信功能并能用低网速的网络。
诊断信息存储在一个专用的服务器上，通过简单地操作视窗系统(Windows)就可以连接此服务器。这种诊断仪兼容最新版本的视窗系统，具体的功能包括读取和清故障码、读数据流以及驱动执行器。该诊断仪不能给汽车电脑编程，也不是专用的检测电脑，但用它能获取主要汽车生产厂家的专有诊断数据，不过要支付一小笔费用。实时的远程帮助功能可对诊断疑难杂症提供额外的帮助。
Hammerhead气动棘轮扳手 IngersoⅡ-Rand英格索兰公司
篇10
关键词：输电线路；闪络电流；绝缘子；无线网络；在线监测
作者简介：董京胜（1968-），男，北京人，北京市电力公司昌平供电公司，助理工程师；李干（1988-），男，河南商丘人，北京市电力公司昌平供电公司，工程师。（北京 102200）
中图分类号：TM75?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）36-0152-02
高压输电线路中绝缘故障引起的断电次数较多，而输电线路的绝缘子是高压网络中绝缘的薄弱环节。[1]绝缘子长期暴露在空气中，并长期工作在骤冷骤热、强电场、风吹雨打、潮湿、污秽物（酸、臭氧、灰尘等）的恶劣环境中，易出现绝缘强度降低、内部裂纹和污闪等故障。据统计，国内110kV以上的线路大多数都发生了不明原因的闪络，造成了输电线路绝缘性能下降，导致了重合闸动作失效，其所占电力系统故障的比例高达22%，对电力系统的稳定性有很大影响，引起了国内外的广泛关注。[2-5]传统的监测方法包括：离线的盐密度监测法、绝缘电阻测定法、分布电压测定法、交流耐压法等，以往的都是定时检修方法，工作量较大、测量精度不够高，不能实时在线监测绝缘子的状态，无实施细则，具有一定的盲目性。[6]
随着科技的发展，市场上也出现了绝缘子闪络的在线监测产品，大多数产品采用监测绝缘子的泄漏电流的方法判断绝缘子闪络，利用GSM、CDMA、GPRS等卫星通信网络实现了绝缘子在线监测，然而这类型监测设备成本较高，后期维护价格更是昂贵，未能大范围的推广应用。因此，探讨高压输电线路上绝缘子闪络在线监测技术，是解决该问题的有效方法之一。本文提出了一种基于无线自组网的绝缘子在线监测系统，在某些程度上大大降低了设备运行和维护的成本，实现了输电线路绝缘子全范围的在线监测，能够迅速确定绝缘子的故障位置，大大提高了检修工人的工作效率。
一、在线监测系统的设计
高压输电线路绝缘子闪络在线监测系统由闪络电流传感器、信号处理单元、太阳能供电单元、无线通信网络单元组成，如图1所示。太阳能充电储能系统保证了监测设备能够长时间运行，无线网络实现了故障发生时能够及时通知工作人员故障的原因及地点。
绝缘子发生闪络故障时，发生绝缘子击穿，引起电力系统对地的工频续流，造成短时间的工频接地故障。输电线路接地杆塔流过较大的工频续流，能产生一个工频交流电磁场。本文提出的监测系统利用电感线圈直接测量工频电磁场来识别绝缘子是否发生闪络。这种故障定位方法简单、可靠，而且不依赖于任何测距算法，原理上没有故障定位误差。一旦发生故障，监测装置会主动唤醒周边的其他监测装置，并发送故障数据信息，然后数据信息以“手牵手”接力的方式传送到数据汇集单元，最后汇聚节点通过GPRS网关传输到监控中心。如果中间某一个监测单元因故障不能实现“手牵手”通信链路，则监测单元会自动搜索周围其他良好的监测单元，通信单元的冗余度提高了监测系统通信网络的可靠性和稳定性。监控中心分析上传的数据以直观的方式反馈给用户，同时将数据保存或者打出报表。
输电线路上获取能源成本较高且安装复杂，本文提出的系统采用Atmel公司的低功耗atmega8单片机、TI公司低功耗传输网络芯片CC1101以及无源闪络电流传感器，降低了系统整体的能耗，监测设备在无光照或光照强度不够时不能对监测设备的电池进行充电，电池自身电量可以使监测设备工作4个月，当阳光充足的时候，太阳能对蓄电池充电，连续8个小时可以充满电，保障了系统供电的可靠性。
二、信号调理处理设计
输电线路存在大量的谐波和电晕现象，监测装置在这种强磁场高电压干扰下，易造成传感器信号的失真。滤除高次谐波、提取工频50Hz的工频信号为绝缘子在线监测系统提供了一定的科学数据，为识别和判断绝缘子闪络提供了可靠的保证。为了尽可能多的获取信号中真实的数据和减少CPU处理数据的负担，本文采用 Butterworth有源低通模拟滤波器滤除信号中的300Hz以上的信号成分，如图2所示。滤波器是通过RC滤波电路和相同比例放大电路的压控电压源二阶低通滤波电路来实现的，该电路的小信号分析结果如图3所示，具有良好的滤波效果，达到了现场环境的要求。
为了提高监测系统的灵敏度，将滤波后的低频信号进行10倍放大，再利用运放开环电路实现了电压比较器功能，通过调节可调电阻提供的参考电位可以改变故障电流的整定值。当发生故障时，传感器耦合的信号经过滤波、放大后与故障电流整定值比较输出高电平，触发MCU外部中断0唤醒单片机，比较器输出波形如图4所示，图4中正弦信号是闪络电流传感器测量的信号，直流为故障电流整定值，通过调节可调电阻比例值改变故障电流整定值，方波信号是传感器测量信号和整定值比较的结果，可将输出信号传给MCU。单片机经过计算分析故障电流，通过无线传输模块传送到终端服务器，以便工作人员能够准确确定闪络电流发生的位置，尽快检修绝缘子恢复供电。
三、无线通信网络设计
随着无线传感网络技术和Zigbee技术的发展，大量传感器网络通过自组网方式构成星型、网状、环形等多种网络拓扑结构，各种网络结构均包括路由节点、协调节点、设备终端节点，其中路由节点、协调节点要求一直或者间歇处于接收状态并要求实时供电，终端节点可以处于休眠或者待机状态。而电力系统输电线路属于链状结构，要求各个节点都要完成路由节点、终端节点、协调节点的功能，且节点要求低功耗、低成本，因此，Zigbee技术不能完全移植到输电线路绝缘子的在线监测系统。本文针对输电线路在线监测自身特点提出了一种新型的无线传感网络，能够实现实时监测输电线路绝缘子闪络，如图5所示。
无线收发芯片CC1101是一种低成本、低功耗、无需申请频点、传输可靠、支持无线传感网络技术的单片可编程UHF收发芯片。其工作频段灵活，可以设定在315MHz、433MHz、868MHz和915MHz的ISM工业科学、医疗和SRD频段。CC1101收发器集成了一个可配置的调制调解器，其可编程数据的传输速率可达500kBaud。无线收发空旷的传输距离达300～500m，且该模块具有无线远程唤醒功能，支持低功率电磁波激活功能，利用该模块的无线唤醒特性可以方便的实现自组网、低功耗的功能。[7]
在输电线路无故障状态下，各个闪络电流监测设备处于休眠状态，功耗小于50uA。现假设7号杆塔发生绝缘子闪络，有工频续流流过杆塔，此时监测设备检测到电流产生的工频磁场，触发和唤醒MCU，单片机通过数字信号分析处理，判断是否是由于绝缘子闪络造成的故障，如果判断为绝缘子闪络，唤醒该监测设备的无线通信模块，该模块发射低功率的电磁波唤醒周边的3、5、6、8节点，按照预先设定的模式将故障信息发送到3号节点，CC1101带有硬件地址检测功能，5、6、8节点由于地址不匹配忽略收到的数据。如果3节点出现故障不能自组网，7号节点依次将数据发送到5、6、8节点，直到收到对方的应答，表示信道良好。这样在某种程度上大大降低了网络的盲点，当数据传输到汇聚节点时，通过GPRS模块将数据传输到终端服务器，实际运行中可以每间隔10～30公里加装一个GPRS模块，降低了设备维护和运行的成本。绝缘子在线监测设备具有硬件自检功能，当发现监测设备电池电量低时，相邻的监测设备通知服务器及时更换该节点，以保证监测设备无线自组网的健壮性和可靠性。
四、结论
第一，绝缘子闪络的在线监测系统可以及时掌握绝缘子的运行状况，实现了状态检修，节约了成本也提高了工作人员的工作效率。
第二，绝缘子在线监测设备采用了低功耗的MCU和无线射频模块，同时利用无线唤醒特性和太阳能充电储能系统，降低了监测设备的功耗和保证了工作电源的可靠性，实现了绝缘子实时在线监测，提高了电力系统供电的可靠性。
第三，监测设备具有数据远传功能，解决了长距离信号采集传输的问题，同时也降低了设备和后期维护的成本，实现了全范围、低成本的绝缘子在线监测系统。
参考文献：
[1]于万聚.高速电气化铁路[M].成都：西南交通大学出版社，2005.
[2]顾乐观，孙才新.电力系统的污秽绝缘[M].重庆：重庆大学出版社，
1988.
[3]Amarh F. Linear stochastic analysis of polluted insulators leakage current[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2002，17（4）：1063-1069.
[4]Tomotaka.Frequency characteristics of leakage current waveforms of a string of suspension insulators[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2005，
20（1）：481-487.
[5]Piah MAM，Darus A.Modeling leakage current and electric field behavior of wet contaminated insulators[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2004，
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[6]陶元忠，包建强.输电线路绝缘子运行技术手册[M].北京：中国电力出版社，2003.
