智能单元（共8篇）
智能单元 篇1
0 引言
随着智能变电站的大规模建设，合并单元、智能终端等二次设备得到了大量应用。智能站合并单元是用以对来自二次转换器的电流/电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元接收电压/电流互感器的信号，并将采集到的信号处理后上传到间隔层。智能终端是一种智能组件，负责采集与断路器、隔离开关、地刀相关开入信号，并负责控制断路器、隔离开关、地刀的操作。通过智能终端实现一个间隔内相关一次设备的就地数字化[1]。
智能变电站中保护交流采样通过合并单元实现，保护跳闸通过智能终端实现。由于合并单元、智能终端等智能电子设备问题造成的智能站保护误动事故影响恶劣[2,3,4]。合并单元和智能终端等智能二次设备的质量直接关系到继电保护等二次系统的可靠运行，对于采用不合格合并单元、智能终端产品的智能站，均需要进行整改更换为经权威检测部门检测合格的型号[5,6]。合并单元、智能终端是智能变电站的关键设备，此项整改工作直接关系到智能变电站的安全稳定运行。
本文结合西北某750 k V智能变电站线路间隔合并单元、智能终端整改更换工作，分析智能变电站合并单元、智能终端改造技术方案、安全措施和整改升级方法，并通过现场试验的方法来验证合并单元、智能终端等智能设备功能，检验整改的成效。
1 整改内容
1.1 线路间隔改造概况
西北某750 k V智能变电站建设规模:1台主变压器，750 k V出线6回，3台线路固定并联电抗器，2台线路可控并联电抗器，750 k V系统为一个半断路器接线方式。变电站750 k V部分接线图如图1所示。全站750 k V二次系统采用三层两网的典型标准化设计。750 k V电流/电压采用常规互感器经过模拟式合并单元转换为数字量输出，合并单元、智能终端按断路器双重化配置，线路配置双重化电压合并单元。
本次针对SY线线路间隔相关合并单元、智能终端进行升级改造。包括7530双套合并单元、智能终端，7532双套合并单元、智能终端，SY线电压合并单元A、B套以及高抗合并单元。以上使用的合并单元、智能终端设备均为未经检测合格的产品型号。
1.2 合并单元、智能终端整改内容
合并单元、智能终端整改工作涉及插件更换、外部端子变化、ICD(IED capability description)文件变化、虚端子变化和兼容性升级等内容。具体整改内容如表1、表2所示。
1.3 整改停电范围及设备
合并单元、智能终端整改工作除了进行二次装置的整改外，还需要对整改完的装置进行性能测试。整改工作停电范围需要合理考虑。通过对合并单元、智能终端改造技术方案的比较，确定采用单间隔全部停电的方式进行。
SY线线路间隔整改的一次设备停电范围为:SY线、7530断路器、7532断路器和线路高抗。涉及的二次设备包括:SY线线路保护双套、7530断路器保护双套、7532断路器保护双套、7530智能终端双套、7532智能终端双套、7530合并单元双套、7532合并单元双套、线路电压合并单元双套、线路可控高抗保护双套、线路可控高抗非电量保护、线路可控高抗智能终端、线路可控高抗网侧合并单元双套、线路可控高抗控侧合并单元双套等。
2 改造安全措施
合并单元、智能终端改造前，必须充分考虑存在的安全隐患，执行相关智能二次设备安全隔离措施[7]。不同于常规变电站明显断开点的安全隔离措施方法，智能变电站需要研究根据虚端子连接关系的改造安全措施[8,9]。
继电保护和安全自动装置的安全隔离措施一般可采用投入检修压板，退出装置软压板、出口硬压板以及断开装置间的连接光纤等方式实现。应该充分考虑采样隔离、跳合闸(包括远跳)、启失灵等与运行设备相关的联系，并保证安全措施不影响运行设备的正常运行[10]。根据虚端子连接情况，考虑变电站一个半断路器接线方式，需要对相邻线路、断路器测控、母线保护、稳控以及失步解列等装置采取必要安全措施。
以7532合并单元、智能终端A套为例介绍整改过程的安全措施。图2、图3所示给出了利用SCD(substation configuration description)配置文件解析工具得到的虚端子连接示意图。
合并单元的安全措施主要为隔离SV(sampled value)采样链路。具体措施为退出与7532合并单元关联的线路保护、断路器保护、Ⅱ母保护、失步解列、稳控等智能电子设备的SV接收软压板。
智能终端通过投退相应的GOOSE(generic object oriented substation event)软压板，可以实现相应回路的隔离功能。智能终端接收相关联设备GOOSE信息的链路，退出关联设备的GOOSE输出软压板。对于智能终端发布GOOSE信息的链路，退出关联设备对应的GOOSE输入软压板，对于未设置GOOSE输入软压板的，采取拔掉输出光纤作为隔离安全措施。另外与一次设备可靠隔离，退出智能终端与一次设备控制回路中的出口硬压板。具体措施包括退出线路保护、断路器保护测控、稳控、失步解列、母线保护、高抗保护等装置与智能终端间GOOSE跳合闸、失灵链路的输出软压板;退出线路保护、断路器保护、测控等装置与智能终端间GOOSE开关位置信号GOOSE输入软压板。
通过以上安全措施，将需要更换的二次设备完全隔离，解除了相邻保护与装置的关联，保证了更换过程的安全。
3 改造技术措施
3.1 合并单元改造
合并单元A套装置的模型文件需要变动，会导致该装置的ICD文件也发生变化，使得SCD文件里相应的虚端子连线需重新配置，相应的智能电子设备配置文件也需重新下装。将间隔合并单元置为检修，拆除间隔合并单元的光纤以及交流插件与端子排之间的硬连线，更换间隔合并单元插件并完成交流插件到端子排之间的连线。更改装置程序为检测合格版本并确认，下装新的装置配置文件并设定装置定值。由于合并单元下装新的CID(configured IED description)文件，必须通过装置联调、保护传动等工作，逐一验证装置之间的通信是否正常，各SV采样值是否正确。另外全站SCD文件更改后，需要对监控后台、网络报文分析仪等设备进行升级处理。
合并单元B套改造相对简单。将间隔合并单元置为检修，备份间隔合并单元中的配置文件。拆除间隔合并单元的光纤以及交流插件与端子排之间的硬连线。更换合并单元为检测合格的装置并完成交流插件到端子排之间的连线。检查装置程序版本确为合格的版本程序。下载原配置文件并设定装置定值。通过试验，检测SV采样和光纤链路正确性。
3.2 智能终端改造
智能终端由于ICD文件、虚端子和外部端子均不需要更换，仅需兼容性升级和更换插件，不涉及全站SCD文件的变化。投入智能终端A套装置检修硬压板，备份需更换的智能终端的配置文件，升级装置程序并设定装置定值。通过试验，检查智能终端运行正常。投入智能终端B套检修硬压板，备份需更换的智能终端的配置文件，更换智能终端的主CPU插件，升级装置程序为国网版智能终端程序并确认，下载与现场原功能一致的配置文件并设定装置定值。通过测试，检查智能终端运行正常。
4 试验验证
为保证合并单元、智能终端改造完成后各保护功能的正确，整改完成后开展相关保护的试验验证工作。
4.1 装置功能试验验证
核实合并单元所需的TPY、5P绕组与二次CT接线对应关系正确性。
依次加量于7532合并单元、7530合并单元、线路电压合并单元、线路高抗两侧合并单元，验证相关线路保护、断路器保护、高抗保护等采样显示正确性。
验证7532智能终端、7530智能终端上送保护开关位置、闭锁重合闸、压力低闭重等信号正确性，传动验证断路器保护、线路保护、高抗保护和失步解列等跳7532、7530开关回路的正确性，并核对与监控后台的遥信、遥控功能。
接入母线合并单元级联光纤，检查7532合并单元同期电压显示正确性。
4.2 相邻间隔试验验证
采用A、B套分别试验的方法，验证两套改造的合并单元、智能终端功能。申请退出A套保护相关所有运行二次设备，试验设备均投入检修压板进行验证，试验仅传动至智能终端，退出涉及传动的智能终端出口硬压板。
在7530、7532合并单元、线路电压合并单元和高抗两侧合并单元加采样，检查SD线线路保护、Ⅱ母母差保护、高抗保护、稳控、失步解列、断路器测控、故障录波、网络分析仪、行波测距、监控后台等的显示正确性，并测试合并单元采样额定延时。
验证7532、7530智能终端至Ⅱ母母线保护、SD线路保护等开关位置GOOSE链路的正确性。验证Ⅱ母母线保护、SD线路保护、断路器保护至智能终端的失灵链路的正确性。采用传动试验的方法，验证线路保护、高抗保护、失步解列、稳控等跳合闸7532、7530开关链路的正确性。
投运时检查电流极性的正确性。变电站首先通过7530断路器空充SY线路，通过充电功率验证保护差流，核查7530合并单元至所有保护的电流极性正确性。待7530断路器极性检查正确后，通过7532断路器再次空充SY线路检查7532合并单元相关保护极性的正确性。
完成A套相关设备验证核对后，按相同步骤对7530、7532、线路电压的B套合并单元、智能终端B套等装置进行采样检查、回路验证和极性验证。
5 结束语
智能变电站保护正确动作高度依赖合并单元、智能终端等二次设备的性能。未经检测合格的合并单元、智能终端，应及时列入二次设备整改计划进行改造，消除运行安全隐患。采用半接线的智能变电站合并单元、智能终端整改工作涉及范围广，牵扯设备多，需要准确评估可能存在的安全风险。
合并单元、智能终端整改工作应根据具体整改内容确定停电方式。改造安全措施需要根据智能电子设备间虚端子关联关系，采用投运GOOSE软压板、SV接收压板、检修硬压板等方式实现。合并单元、智能终端整改涉及虚端子、ICD文件变化时，需要注意SCD文件变化后带来的影响。为确保合并单元、智能终端的功能，改造完成后需要通过功能测试、回路验证、传动试验等方法来检验整改的成效。合并单元、智能终端整改及试验方法可作为智能变电站的智能电子设备改造调试及故障处理的参考。
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智能单元 篇2
关键词：智能变电站；合并单元；现状
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0089-02
近年来，随着建设坚强智能电网战略的深入实施，数字化变电站的数量不断增多，合并单元作为智能变电站的核心设备其重要性日益凸显。伴随智能化变电站技术的发展，“直采网跳”和“直采直跳”等方式的出现，也给智能化变电站合并单元发展带来新的方向。下文将就此展开分析和讨论。
1 合并单元及其主要功能分析
MU是合并单元的简称，合并单元属于智能变电站中的数据采集、传输、数模转换设备，是智能变电站的核心设备，通过合并单元能够实现电流、电压的信息数据采集，并且对采集的数据信息进行处理，通过 IEC61850标准将信息数据传递给保护设备及后台监控系统，保护设备根据数据信息正确动作，保护变电站一次设备及电力系统安全运行。
当前MU可接入互感器的类型众多，既有电子互感器、光电互感器，也有传统互感器，能够通过多种方式实现信息的采集转化，实现模拟量数字转换，对数据能够进行全方位的分析、整理。通常情况下，MU中含有12个数据转换器，每一个数据采集单位都是一个相对独立的系统，能够对每一组数据信息进行收集、整理，比如，一个110 kV线路间隔的电流互感器二次绕组含有三相保护绕组、测量绕组和计量绕组，共有9位数据信息，及单相的电压互感器，可以通过一台MU合并单元实现对数据的采集。
与此同时，MU接口还提供有数据保护功能，能实现对数据信息传输以及接送的有效保护。MU能够通过相关的数据信息传递，对开关进行信息指令的传递，当电压不稳或电流过大时能够及时的对相关系统下达指令，对异常数据及时纠错，做出正确的数据处理，确保变电站可靠运行。在具体的操作流程中，MU会根据会通过传感器对信息数据进行及时的收集，并且将数据信息进行打包上传，相关数据会组成SV报告，保护设备会根据此数据进行数据分析，然后根据数据情况以及设定的标准对当前的电压、电流进行评估，一旦满足保护条件，就会发送GOOSE跳闸报告，智能开关一旦受到命令就会实行跳闸。
另外，MU能够实现数据采集的及时性以及同步性，能够将数据第一时间传送给保护系统，并由保护系统做出及时的分析整理，这样保护系统能够及时的将数据结果传递给各个保护装置，实现设备的有效保护。在同步的过程中，不仅需要不同间隔之间电流的同步，而且也需要同一模拟量之间的同步，这样能够有效的实现差动保护，有效的计算出阻抗和功率。
2 智能变电站合并单元的发展现状
2.1 合并单元生产设备厂家
合并单元最初是包含在电子式互感器中的，但是由于目前合并单元的需求量增加，并且重要性不断提升，因此为了方便使用，将其进行了单独分离，因而成为了单独设备。目前，随着社会经济的发展，科技创新速度提升，我国一些大型的变电站厂家开始推出新的合并单元，并且还有部分厂家能够对数字化变电站提供新颖的解决办法。
随着变电站的开发和运行，对合并单元的要求也在不断提升，合并单元不仅要能够输出满足需要的接口，而且还要满足计量、录波、测控以及继电保护等需求。另外，还要根据接入系统传输的方式提供对应的网口，满足不同传输方式的不同需求。比如，如果接入系统采用的传输方式为对点式，那么合并单元要提供能够满足其使用的接口模块；如果接入系统传输方式为采样值，那么合并单元要提供与其相关的以太网口。
2.2 合并单元在应用中的数据质量
2.2.1 数据采集的准确性
实现高精度采样同步对数字化保护功能实现有重要的意义，因此，合并单元的数据质量至关重要，首先，合并单元应能精确采集现场模拟量数据，并经过数模转换传递给数字化保护。其次，合并单元传递的模拟量应该三相平衡，并实现数据同步，这样数字化保护才能准确的计算功率、阻抗等电气量。此外，不同间隔合并单元间的电流也需要同步，这是差动保护正确动作的前提。
2.2.2 数据采集的同步问题
同步问题是合并单元面临的一大问题，合并单元对电流的采集一般是分布采集的，这种方式采集电流虽然能够完成一定的需求，但是容易造成延时的问题，这种状况的发生与软件和硬件之间都有一定的联系。如图1所示。
通过上图我们可以发现，当合并单元与传统互感器接入的时候，所经过的电缆是直接性接入的，这样他们的延时就相对来说比较固定，并且时间比较短，甚至可以忽略掉。而当其通过光缆与电子互感器接入的时候，在进行一定的转化之后，我们可以发现在数据发送、数据处理、信号采用以及信号调制方面都有了一定的延时，这样延时的状况就比较严重，并且不同的合并单元也有不同的延时状况，因此对其延时状况的确定比较困难。
另外，在交换机中也有一定的延时，包括解包延时、排队延时和传输延时。将这些不同方面的延时组合起来，就成为了一个整体的延时，因为延时的模块和设备比较多，因此会影响传递结果。就上图中的方式来说，电压互感器的二次电压通过MU进行数字量的转换，并将电压传递到MU的下一级，然后对二次电流进行采样，同时同步电压数字量，并重新整合为新的数字量，最终将其送至相关的设备。其传输延时的结果如下：
传输延时 = 上一级MU延时+ 同步处理延时+ 报文输出延时。
2.3 合并单元应用中的可靠性问题
通过我国相关的调查报告可知，在2015年一整年内，我国智能变电站的设备所发生的缺陷次数为310次，这是一个非常庞大的数字。与普通变电站进行对比可知，智能变电站的缺陷率超过了普通变电站，并且智能变电站出现缺陷的主要设备为合并单元，合并单元的可靠性成本智能变电站发展的重要问题。
因此应加强对合并单元的检测，寻找能够解决合并单元问题的方法，并进行问题改正和预防成为了目前必须要解决的问题。相关单位要针对合并单元中出现的问题，进行分析和总结，找出问题的关键原因所在，并进行相应的预防，采取有效的方法对合并单元问题进行解决，保证合并单元的运行质量，同时要加强监测，做好维护。
3 智能变电站合并单元的发展方向
3.1 合并单元的精度、速度和系统功能不断发展
目前，随着科学技术的不断发展，合并单元的组合设备也在不断更新，数据处理能力逐渐提升，并且模块处理的速度和数据采样的速度都在提升。同时，其设备也在不断完善，设备的复杂性程度更加深了，也因此可以进行更深一步的功能拓展，提升合并单元的功能，增加更多有用的功能，可以对其工作状态和量值输出进行检测。
另外，以上所说的合并单元采样报文问题、网络延时问题以及硬件和软件设备问题等随着目前科学技术的发展都已经有了妥善的解决办法，相信不久的将来合并单元会越来越好。
3.2 接口规范会更加完善
电子互感器和合并单元的信息交互在当前还没有确切的标准，因此这就造成了互联中工作量的提升。目前运用比较多的是IEC60044-8串行数据接口标准，但是因为通讯量比较大，对数据的需要比较及时，并且需要处理的任务比较多，电子互感器和合并单元之间基本是采用光纤通道接口。
在合并单元与保护设备的接口中，不仅可以运用交换机组网方式，还可以使用点对点通信。就当前的状况来看，IEC 61850-9-2通信方式是最主要的，目前，由于合并单元的现场故障率较高，国网公司提出了“常规采样GOOSE跳闸”方式，合并单元的未来发展方向尚不明晰。
国家科技不断创新，智能变电站也在不断发展，设备创新的速度越来越快，计算机不断普及，保护测控装置通信与合并单元最终的目的是实现网络共享。同时，合并单元与相关设备的接口规范也在逐步健全，网络共享的实现已经指日可待。
3.3 同步方式逐渐发展
当前，合并单元的同步仍然是以变电站主时钟为主，将GPS发送的秒脉冲作为基准源，将GPS作为时钟源，这种方式的优点在于所产生的误差比较小，能够更准确地同步。但是，在采用这种方式的时候，要在变电站内加设一个光缆或者光纤，这就提升了硬件设备的复杂程度，并且如果在设备运行中一旦出现失去GPS秒脉冲信号的问题，那么合并单元就可以能会暂停同步。
IEEE 1588发布于2002年，是一种比较精确的时钟同步协议，该协议具有相当精确的同步系统，不仅能够适用于网络化和本地化的系统，而且可以通过以太网进行同步，并且时钟工作的状态有三种：无源时钟、从时钟和主时钟。因为IEEE 1588有比较明显的优点，并且具有高精度，因此它将会是以后同步技术发展的主流。当然，在运用该设备的时候要注意，保护测控单元、合并单元和传感器等等都必须要能够支持这种协议，因此在使用之前要对相关设备的支持协议程度进行验证。
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智能单元 篇3
在智能变电站的不断研究和实践探索过程中,气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)作为智能变电站过程层重要的一次设备,凭借自身结构紧凑、可靠性高、占地面积小等优势在当前变电站建设当中应用越来越普及,GIS的智能化研究与设计是实现智能变电站的前提与基础。
为了实现变电站一次设备的智能化,目前比较理想的设计方案是引入智能终端装置。它采用计算机技术、电力自动化技术、通讯技术等多种高新技术,集监测、控制、通讯、联锁和时间记录等多种功能于一体,实现面向间隔的监测与控制设备。智能终端采用光纤代替传统电缆,不仅简化了现场一次设备(如GIS等)接线方式,同时增强了信号的抗干扰能力[1]。
目前国内外各电气设备生产厂家相继研发出符合电力系统自动化IEC61850标准的变电站智能化电子产品。国外电气设备生产厂家如ABB、SIEMENS、GE等研发生产的产品大部分是以成套的系统设备出现,与智能终端相关的功能基本上是在保护和监测装置上得到体现。国内相关企业生产的产品有国电南瑞的NSR351D智能终端设备、南瑞继保的PCC-222C智能操作箱设备、国电南自的PSIU600系列智能单元基本上都能够达到QGDW 428—2010《智能变电站智能终端技术规范》的要求[2]。
由于以上相关企业生产的智能化产品本身技术上的特点,未能与一次设备在集成化程度以及融合程度上充分得到体现,而且大多数国内生产的与智能终端相关的产品与一次设备之间还存在着传统点对点的硬接线方式,大量的电缆布线不仅增大了GIS产品体积,而且导致信号干扰等问题的出现。因此本文设计了一种基于ARM9(S3C2440A)的智能终端前端智能电子设备(Intelligent Electronie Device,IED)——智能控制单元,完成了系统软硬件设计,最终嵌入到GIS中实现对断路器等开关设备实时逻辑闭锁控制,以及开关量、非开关量状态的实时数据采集,并将采集到的数据就地数字化,通过光纤传输给智能终端的主控部分,由主控部分对数据以IEC61850规约封装后并通过GOOSE网络传输给间隔层设备进一步对数据进行分析处理[3],不仅实现与一次设备的完美融合,减少大量电缆布线,而且提高数据采集及传输的可靠性。
1 智能终端的功能特点
依据国家电网标准《智能变电站技术导则》中对变电站信息数字化、通信平台网络化的要求,当前智能变电站的结构体系如图1所示。
1.1 智能终端
依据《智能变电站继电保护技术规范》中对智能终端相关产品定义如下:一种智能设备,与一次电气设备采用电缆相连接,采用光纤与保护、测控等二次设备相连接。实现对一次设备(如断路器、隔离开关等)的测量以及控制等功能。
智能终端从功能角度讲是一种继电保护装置,同时也是一种执行元件,与变电站间隔层设备如负责数据采样的合并单元、保护控制器等共同构成保护平台。它的控制对象可以是断路器、隔离开关等一次电气设备。图2为一款传统智能终端产品[3]。
1.2 智能终端功能分析
本文所研究的数字化智能终端是在现有智能终端相关功能的基础上,进一步用光纤代替传统电缆提高智能终端的数字化及一次设备一体化智能化水平,因此把智能终端功能分割为2部分:一部分是智能终端主控部分,一部分是智能终端前端——智能控制单元。本文主要设计实现智能终端前端——智能控制单元,所以重点描述该部分设计,对智能终端主控部分功能简要概述。图3为传统智能终端与数字智能终端在变电站中结构对比。
1.2.1 智能终端主控部分功能
(1)能够实现数据信息采集与转换以及通信功能,支持以GOOSE方式上传一次设备的状态信息,同时接受来自二次设备的GOOSE下行控制命令,实现对一次设备的控制功能。
(2)具备GOOSE命令记录功能,并能够提供便捷的查看接口。
(3)装置内部异常警告功能。
(4)具备接收B码始终同步信号功能
(5)具备状态监测信息采集功能,能够接收安装于一次设备就地控柜中的智能终端前端——智能控制单元的输出的开关量(DI)和模拟量(AI)等信号,比如一次设备开关位置状态以及温度、湿度特征等信息。
1.2.2 智能控制单元功能
(1)能够实现对一次设备中开关输入量(DI)和模拟输入量(AI)的数据采集功能,输入量点数可根据实际情况需求进行配置,能够实现以强电方式采集输入量数据。
(2)具有开关输出量(DO)输出功能,输出点数可根据实际情况需求进行配置。
(3)具有对断路器等开关设备的控制功能。
(4)具备上述采集信息就地数字化,并通过光纤将数字采集信息传输给安装于汇控柜中的智能终端主控部分[4]。
2 智能控制单元IED的设计
2.1 硬件设计
2.1.1 硬件核心器件选择
根据该智能控制单元IED在整个数字化智能终端的功能需求,所设计的硬件框架包括CPU(ARM)模块、电源模块、开关量采集模块、开关量输出模块、模拟量采集模块、光纤以太网通信模块、存储模块、看门狗模块、RS232/485通讯接口、液晶显示模块和RTC等。为了满足设备对硬件的高要求,设计采用三星公司生产的ARM920T系列S3C2440A芯片作为主控芯片,该芯片是32位精简指令集(RSIC)的微处理器,功耗小,稳定,可以正常工作在400 MHz下,具有高速处理计算及控制能力,对实时多任务有很强的支持能力,能够快速实现各监测单元的数据采集及处理。
由于所设计的智能控制单元应用环境处于GIS电磁场环境中,为了提高抗电磁干扰能力和设备的稳定性,采用金属外壳方式比较可靠。并采用电气性能良好的接线端子及专用插头,留有RS232/485接口便于设备调试维护。该智能控制单元IED电源采用多级共模电感串联,以便更好地隔离电磁的干扰。在信号采集部分采用光耦隔离实现完全的电气隔离[5]。
2.1.2 数据采集及传输硬件设计
在整个硬件设计中智能控制单元硬件主要对GIS断路器、隔离开关的分合闸状态进行数据采集,通过接入断路器常开、常闭辅助触点来实现。以分合闸线圈电流、温度、湿度、压强等一些模拟量信息经信号调理、隔离滤波、A/D转换为数字量信号。信号传输方面选用抗电磁干扰能力强并且安全性能高的光纤,光纤的应用大大简化了现场接线,并且让GIS设计更加紧凑美观。最后通过主控芯片S3C2440A将采集上来的数字信息通过光纤(这里选择多模ST接口)以太网传输到智能终端主控部分,进一步对数据以IEC61850规约封装后通过GOOSE网络传输到间隔层设备进一步分析处理,并实现接收来自间隔层设备下达的对开关设备的控制命令,实现对断路器或隔离开关的控制功能。图4为整个智能控制单元硬件框图[6],这里智能控制单元加上LCD液晶显示,是为了对试验采集数据有一个更直观的显示,实际产品可以不用。这里主要介绍智能控制单元实现功能,对智能终端主控部分不多介绍。
2.2 软件设计
2.2.1 数据采集软件主要完成的功能
(1)通过串口轮询的方式定时读取各独立数据采集模块的实时参数,并将数据按照相应的协议重新组帧发送至智能终端主控单元,同时接收来自智能终端主控单元下达的控制指令;
(2)将实时采集的实时数据在LCD显示屏上数字显示;
(3)进行数据存储,并能够进行查询;
(4)该智能控制单元与智能终端主控部分采用光纤以太网通信。
整个系统软件设计主要完成对ARM应用软件的设计,为了提高智能控制单元的数据采集及信号传输的能力,增加系统的稳定性、实时性,系统在ARM控制芯片中嵌入Linux操作系统。该操作系统是一种功能强大高效、性能稳定、源码开放的操作系统,能够大大提高系统的功能,方便应用程序软件的设计[7]。图5智能控制单元软件设计总框图。
2.2.2 数据采集软件设计流程
该智能控制单元最基本的功能就是数据采集,这是实现其他功能的基础。智能控制单元首先初始化串口,接着依次轮询各采集模块,接到握手信号的采集模块将采集的实时运行数据上传,然后读取串口数据至事先开辟的内存缓冲区中,最后发送读写完成信息,将接收到的数据进行解析显示以及存储,串口轮询采集数据的流程图如图6所示。
2.2.3 数据通信软件设计
该智能控制单元还有一个基本功能就是将实时采集到的数据通过TCP/IP协议上传到智能终端主控部分。该功能的具体编程通过Socket函数实现,智能终端首先与主控部分建立TCP连接,连接成功后开始数据轮询召唤,完成一次轮询后,将断路器等开关设备运行的状态数据按照相应的协议标准进行组包,然后发送给主控部分进一步处理。TCP发送数据的流程图如图7所示[8,9]。
3 智能控制单元的软硬件测试
基于以上方案设计并制作了一款智能控制单元装置,通过对该装置软硬件调试并进行功能测试,试验验证了该智能控制单元满足基本功能设计要求,如若工程需要可以增减开入开出量以及模拟量接口。同时为了更加直观地反映该装置的功能,在本装置上面加装了LCD液晶显示屏[10,11,12,13,14,15]。
测试系统如图8所示,智能终端智能控制单元实验运行直观反映数据采集情况。对该装置进行2组开关量、以及部分模拟量如温度、湿度的测试。该装置接通直流电源后,装置能够正确实时地接收到开入传感器所采集的开关设备此刻的打开或关断状态,并在LCD液晶显示屏上面直观显示;通过给定开出信号,驱动开出继电器开合,继电器动作正确。同时温湿度传感器采集的模拟量信号,经过A/D转换最终以数字量信息显示在液晶屏上,实时反映所测量设备的运行状态。
与此同时对所采集的信号数字化处理后通过RS232/RS485转光纤信号装置将数字信号传输到智能终端主控部分进行进一步处理,此部分不是本文研究重点不作具体阐述。
4 结语
本系统设计针对目前智能变电站的发展现状,以及传统智能终端未能完全解决一次设备数字化问题,提出了应用于变电站过程层一次设备GIS的数字化智能终端前端一智能控制单元,该智能控制单元采用ARM+Linux架构,稳定、高效、快速的信号处理及控制能力,完成对GIS中断路器及隔离开关设备运行状况的数据采集及控制信号就地数字化,并且实现信号采用光纤传输取代传统铜线一对一硬接线带来的布线繁杂,信号干扰等问题,保证数据的可靠传输。最终将采集的信号传输给数字智能终端主控部分,进一步对数据以IEC61850规约封装后通过GOO S E网络传输到间隔层设备进一步分析处理。系统模拟试验表明该设计能够实现对一次设备运行的状态量进行数字化采集,如开关状态,及设备周围温湿度等状态量,在LCD显示屏上面精确显示,并且实现对开光量的有效控制。相信随着科学技术的不断发展进步,应用于高压电气设备的智能电子装置产品的不断创新,必然会推动高压开关设备朝着更加智能化方向不断前行,为实现坚强的智能电网打下坚实基础[16]。
摘要：为了实现变电站一次设备的智能化,研究了智能变电站过程层中的智能终端,并研制了一种数字智能终端系统的前端——智能控制单元。该智能控制单元设计采用嵌入式处理器ARM9(S3C2440A)作为主控芯片,主要实现对GIS中断路器、隔离开关等开关设备开关量、非开关量状态的数据采集与控制,并将采集到的数据就地数字化,通过光纤传输给智能终端的主控部分,进而对数据以IEC61850规约封装后通过GOOSE网络传输给间隔层设备进一步对数据分析处理。该智能控制单元直接嵌入到GIS中,大大减少了现场电缆的使用,并应用光纤传输增强了信号的抗干扰能力,为以后研究设计更加智能化、小型化、一体化GIS产品打下基础。
智能单元 篇4
单元计划是计划的中间环节，它们反映了长期计划中的几个目标，也是教学大纲详细组织的手段。没有单元计划来组织思维和教法，教学很可能缺乏内聚力、连贯性和相关性。
进行单元教学计划当然要考虑另一个重要因素，也就是人们广为关注的：布罗菲和古德（Brophy and Good,2003）所提出的关于学生拥有的智力和才智理论。霍华德·加德纳（Howard Gardner,2004）的多元智力理论认为，传统学校所强调的语言和数理逻辑，还有另外六个相互独立的智力：视觉空间、音乐节奏、身体动觉、人际交往、内省自知和自然感知。多元智力理论说明对不同的学科内容采用不同的方法教授，这就要求教师根据学生的学习方式来设计课型和方案。
在英语教学中，如何利用学生与生俱来的六大智能，促进和发展每个学生的各种潜能呢？笔者将依据《牛津初中英语》七年级上册Unit One的Vocabulary部分，通过自己的亲身实践，演示一个单元计划的样本。设计它的目的是实实在在地把多元智力理论运用于英语课堂。
单元计划案例：
Unit One 7A上单元计划
年级：7年级上
单元重点：学生借助一般现在时的用法，口头和书面地用英语表达体育运动项目、设备、场所以及喜爱的运动员，增进相互的了解。
单元计划时间：1周
一、目的
学生能够：
(1)把英语词汇与他们的生活相联系。
(2)用英语指出并描述体育运动项目、设备、场所以及喜爱的运动员。
(3)使用一般现在时来表达。
(4)把他们的多元智力用于不同的学习环境。
教师要求：
通过大量创设各种不同的教学活动来鼓励学生学习英语。而且设计的初衷是为了适合多元智力理论。
二、教学过程
单元计划：
第一课：教师让学生快速设想他们见过的运动项目和体育设备或场所，然后让学生写一个清单，再把他们的想法呈现给班级或同伴。（语言、人际交往）
教师使用多媒体设备，呈现Vocabulary中的体育项目和设备：badminton,football,swimming,volleyball,badminton court,football field,swimming pool，把上述词汇交给学生。然后学生把所学的生词复写到他们手中印有图片的活页上。接下来他们练习词汇，由一个学生拿出一张印有体育项目或体育场所的图片问道，“What’s this？”别的学生回答，“It’s．”（人际交往、视觉空间）
第二课：复习第一课所学的生词badminton,football,swimming,volleyball,badminton court,football field,swimming pool，教师出示印有生词的卡片，再组织学生在规定的时间内进行竞赛。将全班分成若干小组，对抗赛在两个小组中进行，教师宣布游戏开始后，第一组的第一位学生立即用中文说出一个单词（如：volleyball），第一组的第二位学生应立即将这个单词说出来，说错或不能迅速说出单词的记负分，最后哪组扣分最少为优胜。教师也可以进行“记忆和集中注意力”游戏。接下来教师再新授一些新词，如：volleyball,golf,rugby,race,110 meters hurdle,weightlifting等。这些新词可通过播放多媒体课件图片的形式来传授给学生，再通过学生的形体表演来加以巩固，如：weightlifting可通过学生演示举重的姿势来表达。接下来教师可把上述单词变成一首歌曲，让学生把他们唱出来。这样学生便会进一步加深对词汇的理解，教师可对此作出适当的评价。（身体动觉、音乐节奏、人际交往、视觉空间、语言）
第三课：结合所学的有关运动类的单词，创设情境，介绍和新授一般现在时的用法。
例如：学生们可通过图片和识字卡，玩纸牌游戏。学生可相互问答，如问：Do you like？答：Yes,Ilike/No,I don’t like游戏的目的是通过从其他人那儿获得图片，使每个参与者把其所学的词语与句型配对。学生练熟上述句型后，教师就可以通过一只动物，一只鸟或昆虫运动的卡通形象，让学生进行句型操练。（语言、人际社交、自然感知）
第四课：教师在黑板上贴一些著名运动员的照片，结合所学的与运动有关的词汇创设情境，复习一般现在时的用法，并且介绍“it,he or she”后接谓语动词的变化。
学生学习完动词第三人称单数的不规则变化后，教师选一张刘翔的照片，可通过刘翔的情况创设下列情境：Liu Xiang is a famous sportsman in China.He is good at 100meters hurdle.He likes basketball too.He doesn’t like wrestling.He is my favorite star.I learn a lot from him.My classmate,Zhang Tao,also likes him very much．学生可根据老师的范例，先写出他们熟悉的体育明星，再写出他们的句子，然后让他们在班级同学前面呈现出来。教师也可让学生根据某一同学的描述去猜贴在黑板上的运动员。（人际交往、视觉空间）
第五课：复习本单元所教的词语，每个学生将得到一份活页习题，上面列有英语字母。每个字母都用美元为单位表明了货币价值。学生可利用每个字母的货币价值来计算每个单词的价值。（语言、数理逻辑）
然后可让学生演示事先准备的词汇，在准备过程中，教师作为一个指导者必须参与学生活动，提供必要的帮助和指导。使用词汇和语法学写歌曲、诗歌或创作表演一个舞蹈，或用绘画的形式描绘出他们心目中的明星，写一段文章来进行叙述。（所有智能）
由此可见，利用合理有效的单元计划，可以激活学生的潜能，使学生的多元智能得到发展。多元智力理论所倡导的尊重个体差异、尊重每一个体发展的思想，与这次新课程改革的方向是一致的，为我们挑战传统、形成新的有时代特色的课程设计思路提供了有意义的借鉴，它启发我们的教师“为多元智力而教”、“通过多元智力来教”。“为多元智力而教”要求我们在进行学校课程设计时，摈弃设计的惯有思路，充分认识到不同学生的不同智力特点，对学生的多种智力一视同仁，强调使每一个学生的智力强项得到充分发展，并从每一个学生的智力强项出发，促进学生其他各种智力的发展。如果长期运用多元智力理论来指导我们的教学设计和教学活动，并坚持各种智力的开发和训练，学生学习英语的兴趣和自信心一定会得到有效的提高，学生的综合语言运用能力一定会明显提高，学生的多元智能一定能得到有效激活和迅速发展。
参考文献
智能单元 篇5
PLC具有工作可靠、编程简单、使用方便等特点,已成为工业自动控制的主流设备之一。本文从设计电力系统智能变电站智能单元自动测试系统入手,介绍PLC在智能单元自动测试系统中的功能和应用。
1 系统实现方案
1.1 系统软件结构和各模块功能
智能单元自动测试系统主要用于检测智能变电站中的智能单元,检测项目包括开入回路、开出回路、GOOSE通信等。它实现了真正的全闭环测试,避免了人为因素对测试过程的干扰,排除了测试的随机性和盲目性,降低了冗余,减少了遗漏;而且能规范产品测试程序,降低测试工作复杂度,大大提高测试工作效率,确保产品测试品质。
智能单元自动测试系统采用模块化设计,主要包括测试主控制模块、测试数据库、MMS解析模块、PLC通信模块以及其它设备接口模块。系统模块组成结构如图1所示。
测试主控制模块通过从智能单元和微机测控装置读出的CID模型生成测试任务,并与其它模块通信,控制测试进程;通过对比智能单元动作行为与测试任务,分析判断测试结果,对测试失败给出提示信息,并自动生成测试报告。
测试数据库的主要任务是将从智能单元和微机测控装置读出的CID模型进行分类存储,并给测试主控制模块提供有关的测试数据和参数。
MMS解析模块的主要任务是解析微机测控装置采集到的智能单元开关量和测试主控制模块下发的控制命令。
PLC通信模块的主要任务是处理PLC采集到的开关量信息和测试主控制模块下发的控制命令。
1.2 系统硬件结构和各组件功能
智能单元自动测试系统硬件主要由自动测试控制计算机、微机测控装置、PLC组成,如图2所示。
自动测试控制计算机是整个测试系统的核心。它通过以太网和系统中的其它硬件进行信息交互:通过控制PLC的输出实现对智能单元的开入量测试;通过控制微机测控装置向智能单元输出GOOSE报文,接收PLC采集的开关量信息,实现对智能单元的开出量测试。
微机测控装置接收自动测试控制计算机的控制命令,并向智能单元转发;接收智能单元上送的GOOSE信息,并转发给自动测试控制计算机。
PLC是自动测试系统中的关键组件,直接与智能单元的开入/开出回路联系,是整个测试的重要执行机构。PLC接收自动测试控制计算机发来的命令,并向智能单元输出开关量信号,为智能单元提供连续有效的开入量采样数据;将检测智能单元开出触点输入的采样数据上送自动测试控制计算机,完成对智能单元的开出量测试。
1.3 测试流程
在设计测试系统时,针对智能单元的特点,将智能单元自动测试系统分为开入检测子系统和开出检测子系统。开入检测子系统负责检测智能单元的开入量;开出检测子系统负责检测智能单元的开出量。
测试开始时,由测试主进程根据读取的微机测控装置和智能单元的CID模型文件建立测试数据库,自动生成测试任务列表。首先启动开入检测子系统程序;当智能单元开入量检测完毕后,开入检测子系统程序退出,启动开出检测子系统;当智能单元开出量检测完毕后,自动生成测试报告,程序退回初始界面。测试流程图如图3所示。
2 PLC应用
根据本系统要求和智能单元特点,PLC的开入模块需要满足触点检测和定时扫描的要求。
2.1 瞬动型触点检测
智能单元动作继电器触点可分为常开瞬动型、常开保持型、常闭瞬动型和常闭保持型。对于保持型触点,普通的测试设备和PLC开关量输入采样功能都可满足要求;但对于瞬动型触点,普通的测试设备通过继电器回路很难捕捉到其动作行为,而PLC就容易实现。PLC输入采样功能的扫描周期与系统硬件配置、用户程序指令数量密切相关,一般超过10ms,而瞬动型触点导通时间一般为50～100ms,远大于PLC扫描周期,所以PLC可实现瞬动型触点的检测。
2.2 定时采样
为了保证自动测试控制计算机获得智能单元开关量信息的连续性,必须慎重设定PLC定时采样参数和自动测试控制计算机定时查询时间参数,否则将出现PLC保存的采样数据在被自动测试控制计算机读出前被新的采样数据覆盖的现象,导致自动测试控制计算机得到的采样数据不连续、不真实,且采样数据的时序无法恢复。
定时采样时间和采样点数、自动测试控制计算机与PLC的通信协议规定传输的最大报文长度、自动测试控制计算机定时查询采样时间间隔密切相关,采样点数越少,通信协议规定传输的最大报文越长,自动测试控制计算机定时查询采样时间越短,定时采样时间就可设置越短,但最短定时采样时间不能小于PLC扫描周期时间。
3 结束语
本文介绍了智能变电站中智能单元自动测试系统的原理和实现方案,阐述了PLC在其中发挥的重要作用。实践证明,基于PLC的智能单元自动测试系统测试效果佳,测试结果可靠,测试时间比人工测试短。
参考文献
[1]王治国,李兴建,等.基于统一建模的继电保护测试装置开发研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(19):180～184
[2]张丽娟,宗国萍,等.继电保护装置智能测试系统的软件设计[J].微计算机信息,2009,25(10):312～314
[3]廖常初.可编程序控制器应用技术[M].重庆:重庆大学出版社,2007
[4]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2008
[5]刘振亚.智能电网技术[M].北京:中国电力出版社,2010
智能单元 篇6
《智能变电站技术导则》定义智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备, 以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求, 自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能, 并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能, 实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。智能变电站的采样信息在网络中共享, 其在时间上的一致性是保护能否正确动作的关键。本文针对某500kV JC变电站一起由合并单元采样值不同步引起的保护误动事件进行分析, 找出了采样值不同步的原因, 并给出了解决此类问题的方法。
1 JC变电站基本情况
1.1 智能变电站概述
智能变电站由智能化一次设备和网络化二次设备按过程层、间隔层、站控层三层结构体系分层构建。其中, 过程层通常又称为设备层, 主要指变电站内的变压器、断路器、隔离开关及其辅助触点、电流/电压互感器等一次设备;间隔层一般按断路器间隔划分, 具有测量、控制单元或继电保护单元;站控层包括监控主机、远动交换机等, 通过现场总线或局域网实现各主机间、监控主机与间隔层间的信息交换[1]。
1.2 JC变电站基本情况
JC变电站是一座500kV智能变电站, 其一次采用GIS设备, 装设常规电磁式电压和电流互感器。站内现阶段有500kV主变1台, 其500kV系统采用3/2接线方式, 共有6回出线;220kV系统采用双母线接线方式, 共有3回出线。事故时, JC变电站运行方式为:500kV系统6回出线均运行, #2主变运行, 220kV南母、北母经J东220开关合环运行, #2主变、II JX线运行于J220kV北母, JM线、IJX线运行于J220kV南母, 如图1所示。黑色断路器表示事故后在合位, 白色断路器表示事故后在分位。
JC变电站利用合并单元进行交流采样, 其保护装置采用“直接采样, 直接跳闸”方式。该变电站的保护装置从所保护对象的合并单元直接获得所需交流电压、电流量, 不经过GOOSE交换机, 每个设备间隔保护装置及合并单元均为双套配置, 合并单元均为长园深瑞PRS-7393-1和PRS-7393-3系列产品。JC变电站分层分布结构如图2所示。
2 事故过程及保护动作情况
2.1 事故过程
某日, 与JC变电站相连的特高压直流站外进行500kV ZG II线C相人工短路试验, 这对JC变电站是穿越故障, 但J#2主变三侧J5031、J5032、J222、J662开关跳闸, 220kV II JX1、J东220开关跳闸, 220kV I JX1开关跳闸, 重合成功。
2.2 保护动作情况
现场检查保护动作情况, 发现J#2主变第一套保护和第二套保护分侧差动跳闸;J220kV北母双套母线差动保护动作跳闸;I JX线第一、二套光纤差动保护C相纵联差动动作跳闸, 重合闸动作成功;II JX线第一、二套光纤差动保护纵联差动动作, II JX1断路器A、B、C三相出口;J5031、J5032、J222、J662、II JX1、J东220开关在分位, 一次设备均无异常。
3 保护动作过程分析
3.1 录波图形分析
通过分析对比该站故障录波图, 可知#2主变中压侧电流波形比高压侧滞后一个周波, II JX线、母联J东220电流波形均滞后J222 (主变中压侧开关) 一个周波, I JX线本侧电流波形滞后对侧一个周波, II JX线本侧电流波形滞后对侧一个周波, 500kV系统故障录波中电压波形滞后电流波形一个周波。
3.2 保护动作行为分析
通过波形分析和现场实测 (实测时在主变中压侧间隔合并单元的母差保护电流输入端子和变压器保护的电流输入端输入同一交流电流量, 测试其输出数字量, 结果两个数字量之间存在一个周波 (20ms) 的延时) , 认定合并单元提供的电流量不同步是造成JC变电站各差动保护动作的原因。#2主变220kV侧变压器保护用电流波形滞后500kV侧电流一个周波, 造成变压器差动保护动作, 主变三侧跳闸。220kV母差保护中的线路间隔电流滞后运行于220kV北母的#2主变间隔电流波形一个周波, 造成220kV北母差动保护动作。而220kV南母母线差动保护用各间隔电流均同步 (实际均滞后统一时标一个周期) , 故南母差动保护未动作。220kV线路保护电流滞后线路对侧电流一个周波, 造成线路差动保护动作。运行于220kV南母的I JX线线路保护动作, 为单相故障, 重合闸动作。JM线实际差流在400A左右, 达不到线路差动最小动作门槛, 故JM线线路保护未动作。
4 原因分析及对策
4.1 造成合并单元数据不同步的原因
经过厂家 (长园深瑞) 及建设单位分析测试, 造成合并单元数据不同步的原因如下。
(1) 合并单元程序设计缺陷造成不同电流、电压量之间不同步, 且此次工程应用的合并单元程序在入网测试版本基础上进行了改动而未再次经过测试。
(2) 由于不同步量为整周波 (20ms) , 因此稳态下的调试项目无法发现该问题, 而现场调试也没有暂态调试项目。
4.2 解决方案
首先, 应加强产品出厂前的测试工作, 采用经入网测试合格的产品;其次, 应改进现场调试方法。由于现场调试中合并单元延时的测试方法实际测试的不是合并单元绝对延时, 而是合并单元角度偏差在工频下换算成的时间值[2], 无法测出这种延时量为整周波的设备缺陷, 因此在现场测试中应改进测试方法。例如采用便携式录波仪或带有录波功能的合并单元校验仪测试合并单元的绝对延时, 或利用多间隔合并单元暂态同步性测试的方法测试合并单元的绝对延时, 以杜绝此类事故的再次发生。
参考文献
[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社, 2009
智能单元 篇7
主要内容
DX系列发射机控制单元TCU智能切换系统的研发着眼于解决DX系列发射机故障高发的公共部位, 通过采用硬件冗余技术和TCU智能切换技术后, 可将此类故障处理时间由几个小时缩短为5min之内, 对于改善不间断安全播出具有非常重要的意义。它主要包括五个切换分系统:TCU子机柜切换系统、CCU子机柜切换系统、PLC子机柜切换系统、TCU电源切换系统、CCU电源切换系统和一个SIMENS PLC控制中心组成。作用是将进口的发射机控制单元TCU柜和国产化的发射机控制单元柜间故障时具备本地切换/远程切换/智能切换的功能。
主要技术创新点
DX系列发射机控制单元TCU智能切换系统
TCU切换系统采用以PLC为控制核心的智能切换系统, 外围整合了计算机科技应用技术、过程监控和无线监测报警技术等。为真正意义上实现了中波台发射机房“有人留守, 无人值班”的新运维模式奠定坚实的基础。
主要技术特性有:
高可靠性:主备用TCU控制柜在物理上相互隔离, 避免了两套控制系统间相互串扰, 保证了主、备柜之间各自的完整性、独立性和可靠性;
高效率性:TCU柜故障判断处理时间由几个小时缩短为3min之内, 对于不间断安全播出具有非常重要的意义;
功能齐全:有本地切换、远程切换和智能切换三种切换模式可供选择;
扩展性强:采用积木化设计, 适用于DX-400/600/800/1000/1200全系列并机中波发射机。
安装便捷:充分考虑DX系列发射机布局的特点, 利用发射机闲置的空间, 合理布局, 安装方便, 具有一定的通用性。
DX系列发射机MMI人机控制接口屏主要是用来控制和监测并机网络的所有功能, 用来对功放单元进行较高级别控制以及用来对整流器机柜和冷却系统进行监测。其作用是提供一个中心控制和监测位置。
我们通过采用普洛菲斯 (PROFACE) 触摸屏GP-2501S-24V, 编写出MMI人机控制接口屏程序, 各项性能、指标均符合要求, 技术指标达到甲级, 取得了完全替换进口Quick Panel Operator Interfaces (23万) 的目的。
详细技术内容
由于发射机控制单元TCU是DX型发射机控制的核心, 系统相当复杂, 近些年来, 由于该系统故障而引发了多起重特大停播事故, 给发射机控制单元TCU智能切换系统的研发提出了迫切的要求。
发射机控制单元TCU智能切换系统
系统设计要求
为了让全国产化的发射机控制单元TCU柜和原机的TCU柜之间能有机地结合起来, 当进口的TCU柜出现故障时, 可快速通过智能切换系统使主、备TCU柜的各相关功能柜之间互相切换, 大大缩短了故障处理时间。
切换系统的硬件组成
如图1所示。
TCU智能切换系统的工作原理
“TCU SUB SWITCH SYSTEM”TCU子机柜切换系统板主要功能是TCU分机柜出现故障时, 通过切换, 将主用TCU快速切换至备用TCU, 实现将故障的TCU机柜进行物理隔离, 继续维持正常播出。切换系统的主要器件为继电器, 需要将涉及TCU子机柜中的所有出入“8A1A10-TCU INTERFACE BOARD”的控制信号都采集到TCU子机柜切换系统板上, 然后通过继电器NC节点和NO节点实现主用TCU柜与备份TCU柜之间的切换。
继电器采用的是日本Omron公司生产的G6A微型继电器, 该继电器具有:抗电磁干扰性能强, 可实现高密度安装;耐冲击电压1, 500V FCC规格标准, 实现耐高压;包金双接点, 而且低接点振动, 可以发挥高接触可靠性。该继电器内部共有4组接点, 可以提供4路信号的切换, 其参数如表1所示。
TCU智能切换系统的软件
TCU智能切换系统包括几个相对独立的子单元:SLC 5/04 PLC故障判断及开机单元、西门子S7-200切换单元、上位机HMI监控及操作单元、无线报警系统单元。
切换S7-200为整个智能切换系统的核心。它与主/备DX型系列发射机控制单元TCU的SLC 5/04之间通过接线的方式 (DI/DO) 传递信号和命令。切换S7-200通过DO控制PLC SUB……CCU PS, 共5个部分的切换电路, 实现这5个子单元的主/备切换。通过DI/DO接口和通讯接口, 就将上述的4个子系统连结为一个整体, 达到发射机控制单元TCU控制单元 (TCU) 智能切换的目标。
故障判断模块通过对本机柜的5个子单元:PLCSUB;TCU SUB;CCUSUB;TCU PS;CCUPS故障点进行判断。当检测到其中一个有故障时, 输出故障信号给切换S7-200做出相应的动作。
S7-200切换程序包括:故障确认模块、运行图判断模块、切换模块以及开机程序模块。各个模块顺序执行, 一个模块执行完毕后输出执行结果, 下一模块根据上一模块的结果判断是否满足执行条件。最后完成输出开机命令到SLC 5/04, 启动发射机控制单元TCU。
TCU智能切换系统
DX系列发射机控制单元智能切换系统概述
主备TCU机柜通过智能切换系统进行主备切换, 工作原理如图2所示。
S1~S5分别控制TCU POWER SUPPLY、CCU POWER SUPPLY、TCU SUB、CCU SUB和PLC SUB子机柜5个部分的单独切换, S6 (未画出) 控制TCU柜的整柜切换。他们的切换过程由智能切换系统模块进行控制。智能切换系统模块采用西门子 (SIEMENS) 公司的S7-200, 通过编程实现。
S7-200为通用的PLC, 本身集成了I/O, 并且可通过扩展增加I/O的数量, 采用标准的梯形图编程。
DI点接收主/备DX系列发射机控制单元TCU控制柜中的SLC 5/04 PLC的故障检测信号。当接收到故障信号后, 根据编写的程序判断主或备的哪部分产生故障。在判断发射机因故障原因已经造成停机, 发出切换命令到相应的切换电路 (如TCU SUB故障, 则发送到S3) 。切换电路将这部分的子机柜切换到备用机柜。
在切换系统将子机柜切换到备用后, S7-200通过DO点发出复位/开机指令给PLC SUB单元的SLC5/04。在发射机运行图期间, SLC 5/04自动对发射机系统进行一系列的复位与判断, 达到符合开机条件后自动控制发射机开机。
以上的一系列动作均在主/备SLC 5/04、切换系统的S7-200 PLC之间完成, 通过预先编制的程序实现, 无需人工参与。
另外, 为了检修过程中切换的灵活性, 在智能切换系统中还设置手动切换功能, 实现分别对TCU子机柜的单独切换或整个TCU机柜的全部切换。
智能切换控制主电路的组成及作用
智能切换控制电路板主要S7-200、交流接触器, 开关电源、端子等组成, 与主/备DX控制系统中的SLC 5/04 PLC组成智能控制中心。
智能切换控制主电路
TCU智能切换系统控制信号原理如图3所示, 主要由S7-200 PLC可编程控制器及外围电路组成, 分别实现手动切换、远程切换和智能切换功能。S7-200上设置S1~S9对应的切换开关、手自动切换开关。当手自动切换开关处于手动状态时, 可由操作人员独立对S1~S6进行手动切换。手动分体切换主要应用于检修和故障排队情况, 利用各单元分体性, 通过各种组合, 实现快速查找故障点。
S7-200 PLC与主/备DX控制系统中的SLC5/04 PLC构成智能切换控制中心
S7-200 PLCDI点接收主/备DX控制系统中的SLC 5/04 PLC的故障状态信号。当接收到故障信号后, 根据编写的程序判断主或备的哪分单元出现故障, 在判断发射机已经出现停机, 发出切换命令到相应的S切换电路 (如TCU SUB故障, 则发送到S2) 。切换电路将这部分的子系统切换到备用。其主要构造如图3所示。
交流接触器
由于TCU电源控制箱和CCU电源控制箱由于电流较大, 故采用交流接触器完成切换。
维护
为了保证本产品能正常运行, 需对它进行定期检查和维护。
定期检查紧固件、连接件是否松动, 保证各端子接触良好。
定期使用压缩空气吹风机, 清除电路板上灰尘, 以防聚集太多。
定期检查两路+24V电源是否正常工作。
结束语
综上所述, 发射机控制单元备份系统投入一年多来, 在2016年3月PLC子机柜中的PLC突然死机导致发射机关机, 值班员利用切换系统倒到备份使发射机迅速恢复正常播音。处理此故障用了不到20s间大大缩短了停播的时间, 说明这套系统在实际应用的效果很明显。
智能单元 篇8
以新目标九年级上册第一单元为例。本单元标题为How do you study for a test?本单元主要话题为讨论如何学习, 在第一、第二课时以学习为话题, 全面涉及如何学习英语, 如何通过制作卡片, 阅读报纸, 杂志, 广告, 听英文歌曲, 组织英语角练习口语, 用英语通过网络发展各种感官去感知英语。在通过用英语做事, 强调学习过程, 重视语言学习的实践性和应用性。提倡在学习英语的过程中, 避免直接告知, 死记硬背和机械训练的模式。帮助学生发现和分享有效地学习英语的策略, 注重激发学生积极学习英语的情感, 从而使学生建构起综合语言运用能力。所以本单元的课程设置并非简单地学习词汇、句型、语言点。更加侧重强调提高学生有效的学习语言学习途径与方法。鼓励学生根据自己的需要, 选择恰当有效地学习英语的方式, 尽可能的自己创造学习英语的机会。引导学生尽量在真实语境中, 通过体验、实践、参与、探究和合作的方式, 发现语言学习的规律, 培养学习英语的兴趣。逐步掌握语言知识和技能, 在使用英语的过程中加深对语言的理解, 提高运用语言的能力。引导学生明白学习风格因人而异, 并无绝对的优劣之分, 学习者应该结合自己的学习风格探索最适合自己的学习策略。
本单元第三课时中, 通过一位学生学习英语时一开始有困难, 后来通过不懈的努力, 最后在考试中得到A, 并得到老师同学由衷的赞赏这样的故事, 着重强调学习英语需要的坚持不懈的情感态度, 强调学生培养积极向上的学习动机, 浓厚的学习英语的兴趣和大胆实践的精神有利于提高学习英语的效果, 自信心有助于学生客服外语学习中遇到的困难。同时值得注意的是, 教师在教学中这些情感方法, 价值观的渗透其实与教学内容是相辅相成的关系, 情感, 态度价值观的渗透有利于激发学生学习英语知识的兴趣。
本单元第四课时, 内容进一步拓展和深化, 谈及如何解决学生容易遇到的问题, 如人际交往困惑, 如何处理与父母, 同学, 老师的关系。当遇到问题时, 学会交流, 学会善忘, 指导学生千万不要因为小事挫伤美好的亲情、友情、师生情。还谈到在遇到生活, 学习的压力时, 视问题为挑战, 引导学生在学校接受教育是人生重要的组成部分, 作为学生, 应该尽力主动接受各种挑战, 同时面对生活中的各种困难, 也将其视为挑战, 磨炼自己的意志与坚强的品格。这一部分还谈到要有自己的幸福观, 与那些情况比自己还要糟糕却勇于挑战自己并取得成功的人做比较, 激励学生战胜困难的勇气与方法。这一部分即教会学生如何面对生活中的困难, 又很好的引导学生来了解英语在民族地区作为第二语言, 甚至第三语言学习时, 不可避免地要进行各种尝试, 走弯路, 遇到困难是很正常的, 让学生认识到英语学习中表现的情感态度与学习英语的结果有密切的关系, 作为学生应该有积极的态度去克服各种困难。而勇于去克服这些困难才是勇者, 是胜者。
总之, 人际交往智能与语言不仅与有着千丝万缕的联系, 还在很多方面直接或者间接影响语言学习, 对外语的影响则更加明显。积极向上, 活泼开朗的个性有助于学生积极参加语言学习活动, 获得更多学习的机会, 坚强的意志和较强自信心有助于克服外语学习遇到的困难。
作为英语教师, 以语言技能, 语言知识, 人际交往智能, 学习策略和文化意识五个方面共同构成的英语课程总目标, 既注重体现英语学习的工具性, 也体现其人文性;即关注学生发展语言运用能力, 又重视学生发展思维能力, 从而达到有效提高学生的综合人文素养的目的。
摘要：人类语言的重要功能之一是促进人际交往, 人际交往就要涉及到情感态度。而情感态度在很大程度上需要通过语言来表达与传递。英语课程不仅要发展学生的语言知识和语言技能, 而且有责任培养学生积极向上的人际交往智能。