隔离装置（共9篇）
隔离装置 篇1
0 引言
配电网故障情况下一般利用保护器快速动作切断电源,实现故障隔离[1,2]。由于传统漏电保护器在配电网故障情况下可能存在拒动或延时动作的缺点,参考文献[3]从减小漏电流的层面,提出一种剩余电流保护理论。研究发现,只要保护器隔离电路参数设计恰当,便可实现良好的故障隔离[4,5,6]。但是在实际工程环境中,故障点的不确定性使得保护器很可能偏离谐振点工作,从而造成漏电流比较大,超出安全电流的范围[7,8]。针对上述研究的不足,本文设计了一种配电网故障隔离装置,在配电网故障情况下,利用该隔离装置的耦合电压驱动控制系统,迅速准确投切隔离参数,从而实现对故障点的有效隔离。
1 隔离装置结构
配电网故障隔离装置基本结构如图1所示,阻抗器电感线圈设计满足基本耦合要求,当配电网发生单相接地故障时,隔离装置各相电感线圈的正序电流、负序电流在阻抗器线圈两端不产生电压降,只有零序电流产生电压降。通过在阻抗器上附加绕组可获取零序电流的耦合电压,在配电网故障情况下,该电磁耦合电压可作为控制系统的电源,通过对隔离装置端电压与电源电压的比较,由控制系统合理投切谐振参数,实现对故障点的安全隔离。
2 故障隔离原理
2.1 正常运行分析
在配电网正常运行过程中,流过隔离装置的三相电流矢量和为零,铁芯内合成磁势为零,隔离装置两端电压降为零,三相电源全部加在负载上[9,10];耦合电压为零,控制系统无电源不动作,因此,隔离装置的串入不影响电网正常运行。
2.2 故障分析
单相故障情况下,配电网出线串联隔离装置,其作用等效为中性点经谐振接地系统[11,12]。取N为配电网的线制,电感L、电容C为隔离装置的谐振参数,分析配电网串联隔离装置后单相故障的特点。
2.2.1 故障电流
通过对不同线制低压配电网运行稳态分析可知,单相故障电流的表达式为
式中:ω为角频率;为隔离装置电感电流。
当L、C满足关系式Nω2LC=1时,单相故障电流为0,隔离效果最佳。
通过对不同线制低压配电网运行暂态分析可知,单相暂态故障电流iR(t)的表达式为
式中:K为常系数;R为阻抗器直流电阻;t为时间。
由式(2)可知,不同线制下单相故障电流均为衰减振荡函数。随着时间增长,故障电流iR(t)最终趋于0。一般经过5倍的时间常数之后,故障电流衰减振荡结束,因此,只要谐振参数L、C选择恰当,便可以有效降低故障电流。
2.2.2 负载运行
通过对低压供电系统故障情况下负载运行进行分析[13],可得
式中:为三相负载线电压。
式(3)表明,故障情况下三相负载线电压平衡。
由上述分析可见,配电网串入隔离装置,只要谐振参数L、C设计恰当,便可实现良好的故障隔离,且故障情况下负载运行不受影响,如此便可以保证重要负荷的短时可靠运行。
3 隔离装置仿真研究
3.1 仿真电路及参数
仿真利用PSPICE软件实现,隔离装置仿真电路如图2所示,阻抗器电感为10.1 H,直流电阻为2Ω,电容投切量在0~0.94μF之间取值,测试电阻取1kΩ,负载三相平衡,ZA=ZB=ZC=100H。
3.2 仿真结果分析
断开开关S,在配电网正常运行情况下,通过对隔离装置两端电压降及耦合电压的仿真,测试隔离装置在配电网正常运行情况下的作用,仿真结果如图3所示。
由图3可知,配电网正常运行情况下,隔离装置入端电压V1(L1)与出端电压V2(L1)波形重合,隔离装置两端的电压降为0,串入隔离装置对配电网的正常运行无影响。耦合电压V(8)不足1nV,该电压不能为控制系统提供有效电源,控制系统失电不工作。
闭合开关S,选择可调电容至合适参数,在配电网单相故障情况下,通过对隔离装置两端电压降及耦合电压的仿真,测试隔离装置在配电网单相故障情况下的作用,仿真结果如图4所示。
由图4可知,配电网单相故障情况下,隔离装置的耦合电压为10V,此耦合电压可作为控制系统的电源,合理投切可调电容值,可提供高阻抗降低漏电压。仿真结果表明,隔离装置两端电压可由220V降至5V左右,能够有效隔离故障点。
4 试验结果分析
4.1 试验设计
按照仿真参数设计阻抗器,可调电容选取普通工业用电容器,耐压值为交流630V,在0~0.94μF之间取值,试验设计主要针对耦合电源的获取和可调电容的投切控制。
(1)耦合电源获取。在阻抗器上附加线圈,故障情况下附加线圈会感应出交流电压,即零序电压,该交流电压经过整流稳压后可作为控制系统的电源,设计电路如图5所示。
(2)可调电容投切控制。可调电容投切量获取电路如图6所示,针对任一相的电源电压与隔离装置端电压,获取两者电压差值,依据此电压差值投切可调电容量,直至漏电流在安全范围之内,可调电容投切结束,其控制电路如图7所示。
4.2 试验结果分析
图2中,电源电压UA=247 V,UB=244 V,UC=247V,负载为10kW电动机。开关S闭合,投切可调电容值,测试配电网单相故障情况下隔离装置的运行情况,测试结果见表1。
由表1可知,配电网单相故障情况下,合理投切可调电容值,使隔离装置在谐振点附近工作,漏电流可以控制在安全范围内。
由于配电网接地故障的随机性导致接地电阻可在几欧姆至上千欧姆范围内变化,接下来测试不同接地电阻情况下隔离装置的作用。在4.2测试条件下,取测试电阻R为1,4,500Ω,测试隔离装置运行情况,漏电流随测试电阻变化结果见表2。
由表2可知,当接地电阻在几欧姆至上千欧姆范围内变化时,合理投切可调电容值,漏电流均能控制在安全范围之内,此测试结果说明,该隔离装置在配电网发生任意点单相故障时均能够有效隔离故障点。
5 结语
测试结果表明,在配电网任意点发生单相故障情况下,设计的故障隔离装置能够准确提供高阻抗,有效隔离故障点。该装置不必外加控制电源,操作简便,且针对不同线制配电网,其隔离效果不受故障点随机性的影响,运行安全可靠,可在低压配电网中广泛应用。
隔离装置 篇2
安全装置考试题
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、__是控制职业性危害因素，保护从业人员健康的重要措施，也是对建设项目实施作业场所卫生监督的重要依据。
A．职业危害评价
B．职业危害监督
C．职业危害管
D．职业危害宣传
2、根据《安全生产法》和《重大危险源辨识》的规定，以下不属于重大危险源申报登记类型的是（）。
A．起重机械
B．压力容器
C．锅炉
D．压力管道
3、事故报告后出现新的情况，事故发生单位和安全生产监督管理部门应当及时续报、补报，自事故发生之日起__日内，事故造成的伤亡人数发生变化的，应及时补报。
A．10 B．15 C．30 D．60
4、《特种设备安全监察条例》规定，特种设备安全监督管理部门在办理本条例规定的有关行政审批事项时，其受理、审查、许可、核准的程序必须公开，并应当自受理申请之日起__天内，作出许可、核准或者不予许可、核准的决定；不予许可、核准的，应当书面向申请人说明理由。
A．15 B．30 C．45 D．60
5、预警系统发出某事故警报，而该事故最终没有出现。下列有关原因分析，正确的是__。
A．安全区设计过宽，危险区设计过窄
B．指标设置不当，警报过严
C．小概率事件也有发生的可能
D．安全区和危险区设计都过宽
6、生产经营单位与从业人员订立单方免责的无效协议，应该对生产经营单位的__以及个人经营的投资人进行法律制裁。
A．项目管理者 B．协议签订人
C．主要负责人
D．推荐人
7、__适用于挖掘湿度小的黏性土及挖土深度小于3m的基坑支护。
A．间断式水平支撑
B．断续式水平支撑
C．锚拉支撑
D．地下连续墙支护
8、卫星导航系统是以人造地球卫星为参照目标的位置测定系统。目前使用最广泛的是美国从1973年开始研制，__年投入使用的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。它包括24颗卫星，分布在6个轨道平面，卫星高度为20200km。
A．1990 B．1993 C．1995 D．1998
9、依据《特种设备安全监察条例》的规定，锅炉、压力容器中的气瓶、氧舱和客运索道、大型游乐设施的设计文件，应当经国务院特种设备安全监督管理部门__的检验检测机构鉴定，方可用于制造。
A．登记
B．认可
C．认证
D．核准
10、空压站操作间的噪声应低于__dB。
A．65 B．75 C．85 D．90
11、依据《安全生产法》的相关规定，生产经营单位进行__等危险作业，应当安排专业人员进行现场安全管理，确保操作规程的遵守和安全措施的落实。
A．爆破、吊装
B．高空施工、电力安装
C．采掘、架设
D．易燃易爆物品试验
12、__是最低层级的安全生产立法，其法律地位和法律效力低于其他上位法，不得与上位法相抵触。
A．有关安全生产的法律
B．地方性安全生产法规
C．地方政府安全生产规章
D．安全生产行政法规
13、压药与造粒工房要做到定机定员，药物升温不得超过__，机械造粒时应有防爆墙隔离和连锁装置等。
A．10℃
B．20℃ C．30℃
D．40℃
14、根据职业病防治的有关规定，用人单位建立的职业健康监护档案的主要内容包括：从业人员职业史、既往史和职业危害因素接触史、员工健康体检结果及处理情况和__等。
A．作业场所设备设施检测结果
B．作业场所危害因素检测结果
C．从业人员的工作经历
D．从业人员的工作业绩
15、重大事故由__会同有关部门组织事故调查组进行调查。
A．国务院特种设备安全监督管理部门
B．国务院或者国务院授权有关部门
C．省、自治区、直辖市特种设备安全监督管理部门
D．设区的市的特种设备安全监督管理部门
16、公路交通事故调查的总目标是__。
A．改善道路安全状况
B．进行技术改造
C．追究事故责任人
D．进行安全评价
17、在生产经营活动中，因违章作业造成事故的人员，应对事故负__责任。
A．领导
B．主要
C．直接
D．行政
18、根据《职业安全健康管理体系导则》(ILO--OSH2001)的要求，生产经营单位所制定的职业健康安全方针应体现对__的承诺。
A．事故预防
B．设备管理
C．责任追究
D．行为管理
19、高压电容器组总容量不超过__kVar时，可用跌开式熔断器保护和控制。
A．100 B．100～300 C．300～400 D．400
20、机动车辆载物应当符合__，严禁超载。
A．国家规定的重量
B．《道路交通安全法》规定的重量
C．核定重量
D．载重重量
21、危险化学品必须贮存在经公安部门批准设置的专门的危险化学品仓库中，经销部门自管仓库贮存危险化学品及贮存数量必须经__批准。未经批准不得随意设置危险化学品贮存仓库。
A．安全部门 B．消防部门
C．危险品管理部门
D．公安部门
22、对事故的调查主要有三种形式，其中不包括__。
A．群众监督
B．舆论监督
C．组织监督
D．政府监督
23、电压在__V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备和金属外壳、构架，铠装电缆的钢带(或钢丝)、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。主要有：保护接地网、主接地极、局部接地极、接地母线、连接导线与接地导线。
A．127 B．72 C．36 D．24
24、按照安全评价要达到的目的，安全评价方法可分为__、危险性分级安全评价方法和事故后果安全评价方法。
A．事故致因因素安全评价方法
B．事故发生的可能预测评价法
C．事故伤亡人数评价法
D．事故多发时间评价法
25、通过危险物质及其临界量标准，可以确定哪些是__的潜在危险源。
A．可能发生事故
B．一定发生事故
C．一定不会发生事故
D．发生重大事故
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、关于职业安全健康管理方案的描述，正确的选项是______。
A．管理方案应明确给出实现目标的方法，包括做什么事、谁来做、什么时间做
B．实施相关方法所必需的资源保证
C．职能主管部门应定期对生产经营单位职业安全健康管理方案进行评审
D．为保障其有效性，管理方案一旦确定，就必须切实坚持执行，不得更改
E．应以所策划的风险控制措施和获得的相关法律、法规要求作为主要依据
2、安全生产违法行为行政处罚的种类有__。
A．拘留
B．罚款
C．有期徒刑
D．没收违法所得
E．责令停产停业
3、下列选项中，不能用水扑灭的火灾主要包括__等。
A．密度大于水和不溶于水的易燃液体的火灾
B．遇水产生燃烧物的火灾 C．硫酸、盐酸和硝酸引发的火灾
D．电气火灾
E．高温状态下化工设备的火灾
4、根据《安全生产违法行为行政处罚办法》的规定，生产经营单位及其有关人员有__情形，应当从重处罚。
A．危及公共安全或者其他生产经营单位安全的，经责令限期改正，逾期未改正的
B．1年内因同一违法行为受到两次以上行政处罚的C．拒不整改或者整改不力，其违法行为呈持续状态的D．拒绝、阻碍或者以暴力威胁行政执法人员的E．3年内因同一违法行为受到两次以上行政处罚的
5、__应按法律法规和工程建设强制性标准实施监理，并对建设工程安全生产承担监理责任。
A．建设单位
B．项目经理
C．监理单位
D．监理工程师
E．施工单位
6、起重机进行起重作业过程中，不得进行的操作是__。
A．歪拉斜吊
B．汽车起重机带载行驶
C．物件上站人起吊
D．吊载移动时，打铃警示
E．起重物下有人
7、安全生产标准体系由煤矿安全、非煤矿山安全、电气安全、危险化学品安全、石油化工安全、民爆物品安全、烟花爆竹安全、涂装作业安全、交通运输安全、机械安全、消防安全、个体防护装备、特种设备安全和__等组成。
A．核电站
B．建筑安全
C．生命安全
D．通用生产安全
E．建筑设备
8、下列选项中，属于锅炉事故发生原因的有__等。
A．超压、超温运行
B．锅炉水位过低
C．保护装置未安置好
D．水循环被破坏
E．水质管理不善
9、职业安全健康管理体系认证审核中的文件审核的目的是__。
A．确定是否进行现场审核
B．对现场审核的补充
C．为现场审核做准备
D．收集充分的信息
E．提出体系存在的问题
10、特种作业的范围包括__。
A．电工作业
B．金属焊接、切割作业
C．水暖安装作业
D．压力容器作业
E．起重机械(含电梯)作业
11、安全教育培训的方法有__。
A．课堂讲授法
B．读书指导法
C．案例研讨法
D．安全生活日法
E．事故现场会法
12、编制安全技术措施计划的原则有__。
A．必要性和可行性原则
B．自力更生与勤俭节约的原则
C．轻重缓急统筹安排的原则
D．领导和群众相结合的原则
E．生产经营单位实际生产情况与国家法律法规相结合的原则
13、分级响应是指在初级响应到扩大应急的过程中实行的分级响应的机制。扩大或提高应急级别的主要依据是__。
A．事态发展趋势
B．事故灾难的危害程度
C．影响范围
D．控制事态能力
E．事故性质
14、工会有权对建设项目的安全设施与主体工程__进行监督，提出意见。
A．同时设计
B．同时施工
C．同时投入生产和使用
D．同时试车
E．同时验收
15、要全面、准确地领会和实现《安全生产法》的立法目的，应当把握__。
A．安全生产工作必须坚持“三个代表”和“安全责任重于泰山”的指导思想
B．工会必须加大监督执法力度，依法制裁安全生产违法犯罪分子
C．依法加强安全生产监督管理是各级人民政府和各有关部门的法定职责
D．从业人员必须提高自身安全素质，防止和减少生产安全事故
E．从业人员必须提高自己的文化素质
16、职业健康监护对从业人员来说是__。
A．是法律赋予从业人员的权利
B．是一项预防性措施
C．是用人单位必须对从业人员承担的义务
D．是本质安全化的前提
E．是素质提升的重要途径
17、露天矿作业一般采取的防尘措施有______。A．采用湿式钻孔或干式捕尘
B．确保全面通风的主风扇连续运转
C．加强对司机室的防护
D．碎矿作业时采取密闭、通风、除尘的方法
E．设置水幕
18、以下运用强制原理的原则的是______。
A．安全第一原则
B．监督原则
C．封闭原则
D．能级原则
E．反馈原则
19、对安全生产违法行为实施行政处罚，应遵循__的原则。
A．公平
B．公正
C．合D．公开
E．从重处理
20、煤矿安全监察体制的特点包括__。
A．加强执法监督，由国家对煤矿安全实行监察
B．实行政企分开，按精简、统一，效能原则，改革现行煤矿安全监察体制
C．把安全管理和安全监察分开，实行垂直管理
D．加强“预防为主”的监察原则
E．强化有效安全管理
21、《安全生产法》明确了负有安全生产监督管理职责的部门可行使以下__职权。
A．进入生产经营单位进行检查的权利
B．发现安全生产违法行为，依法做出行政处罚决定的权利
C．对安全生产违法人员实施行政拘留的权利
D．重大事故隐患危急情况下的紧急撤出作业人员的权利
E．对不符合保障安全生产的设施、设备、器材予以查封或者扣押的权利
22、实施安全检查的方法有__。
A．访谈
B．现场观察
C．汇报
D．仪器测量
E．查阅文件和记录
23、根据《企业职工伤亡事故分类标准》（GB 6441-1986），综合考虑起因物、引起事故的诱导性原因、致害物、伤害方式等，将危险因素分为20类，起重伤害是其中一类，下列伤害中，属于起重伤害的是__。
A．起重机电线老化，造成的触电伤害
B．员工在起重机操作室外不慎坠落造成的伤害
C．起重机吊物坠落造成的伤害
D．起重机由于地基不稳倾覆造成的伤害
E．起重机安装过程中员工从高处坠落造成的伤害
24、《烟花爆竹安全管理条例》规定了生产企业应当具备的安全条件，包括__。A．符合当地产业结构规划
B．基本建设项目经过批准
C．依法进行了经济评价
D．选地符合城乡规划
E．有健全的安全生产责任制
25、由于机器转动、气体排放、工件撞击与摩擦等所产生的噪声，称为生产性噪声或工业噪声。噪声可分为__。
A．生产性噪声
B．工业性噪声
C．电磁性噪声
D．机械性噪声
隔离墙：隔离了什么 篇3
然而，这一股和缓之风并未能吹暖世界。近几年来，一些国家“修墙”的热情又在上升，一堵堵新的高墙又竖立起来，割裂了土地，更隔离了人心。
继美国修建美墨隔离墙、印度修建印孟隔离墙、以色列修建以巴隔离墙、沙特修建沙也隔离墙之后，４月１０日，又有消息说沙特计划沿与伊拉克边界修建一堵长９００公里的隔离墙，并已开始进行项目招标。
修建隔离墙原因种种
美墨隔离墙
移民问题，历来是美国与墨西哥两国政府间最为棘手的问题。曾听到一位常驻美国的记者介绍，每逢收获季节来临时，美国需要大批劳动力。在美墨边境，成千上万名墨西哥人聚集，组织者一声令下：跑！所有人一齐冲越边境，顿时黄土飞起，不见蓝天，待美国边境警察赶来阻止时，为时已晚，而且是寡不敌众。我曾设想，那种景象该是何等壮观，但也怀疑此说法是否有演义的成分。不过，据美国有关部门统计，目前美国境内有１２００多万名非法移民，大多数来自拉美国家，而其中来自墨西哥的非法移民高达６００多万。试想，如果有一堵数米高的隔离墙，他们可能就不那么容易翻越了。显然，美国试图通过修建隔离墙，增加一道屏障，来解决屡禁不止的非法移民问题。
去年底，美国众议院通过一项移民法修订案，计划在美墨边境修建一堵长达１１００公里的隔离墙。隔离墙分前后两层，旁边建有道路，附近安装摄像头和传感器等监控设备。其实，早在克林顿政府时期，美国就在加利福尼亚州和墨西哥之间的边界线附近安装了大量摄像头和传感器，用Ｘ光机、警犬等对每一辆过境车辆进行严格检查，直升机随时待命。克林顿政府还在加利福尼亚、亚利桑那州等多个偷渡频发地区，筑起了长长的围墙。
印孟隔离墙
印度与孟加拉国边境线长约４０００公里，由于有不少地段尚未勘定，边境争端时有发生。又由于两国信奉的宗教不同，印度方面担心孟加拉国的伊斯兰武装分子会越界潜入印方从事破坏活动。于是当外界将目光聚焦在以巴隔离墙时，印度早已花６亿英镑悄悄在沿印孟边境修建世界上最长的隔离墙。这堵墙近４米高，长度将达４０９０公里，由布满尖刺的双层铁丝网组成，穿过印度东部的丛林、河流和村庄，跨越五个邦。据悉，目前印度当局已经修建了超过２１００公里的“铁网阵”。
沙伊、沙也隔离墙
伊拉克战争之后，沙特阿拉伯境内的恐怖袭击事件日趋频繁，迄今共有１４４人在袭击中丧生，其中包括外国人。于是沙特政府制定一项计划，拟在沙特与伊拉克的边境线上修建全长为９００公里的安全隔离墙。
此前，沙特已在与也门接壤的边境地带修建了隔离墙，当然这堵墙仅仅由支撑在３米高立柱上的一根填充了混凝土的输油管道延绵而成。沙也边境在历史上是传统的走私路线，走私又是也门边境地区部落的发财之道。９．１１事件之后，迫于国际社会的压力以及国内形势的需要，沙特政府一直在极力打击恐怖主义，然而，武器走私屡打不绝。沙特政府担心，沙也边境有可能会成为沙特境内的恐怖分子获得武器的主要通道，而也门则成为恐怖分子的“弹药库”。
以巴隔离墙
２００２年６月，以色列开始修建计划总长为３６０公里的隔离墙，这堵墙因其具有浓厚的政治意味而受到外界更多的关注。隔离墙由数米高的钢筋混凝土墙体、高压电网和电子监控系统组成。在一些地区还专门修建了双层隔离墙，以保护如以色列国际机场等重要地点免遭火箭袭击。工程总耗资将达４亿美元。
据说俄罗斯也有意沿车臣边界修建一堵隔离墙。以色列媒体曾报道，俄一位反恐官员去年底访问以色列时，曾就此向以色列当面讨教取经。后来俄方否认了此事，估计是因为考虑到隔离墙的名声不好，才不敢贸然行事。
原始动机与现实意义
近几年，隔离墙之所以让一些政府效仿，是因为它是一道有形的屏障，可以在一定程度上成为维护国家安全或社会安定的有效辅助手段。
安全利益需要是修建隔离墙的最原始动机。不过，墙的作用也是随着社会的发展而不断变化的。
冷兵器时代，敌我双方短兵相接，城墙一旦被攻陷，敌军将势如破竹，长驱直入，胜败大局基本也就定了。电影《特洛伊》中，希腊军队就在城池外和特洛伊勇士们对峙长达１０年之久，最后英雄奥德修斯献上木马妙计才得以攻陷特洛伊城。
今天，科技和军事高度发达，墙在战争中的安全防护作用已大不如前。但是，作为一种技术性的或辅助性的手段，墙还是可以用来阻隔那些武器偷运者、毒品走私者、边境偷渡者。况且，隔离墙并非只是一道简单的水泥墙，它辅以种种先进的科技和军事装备，如电子传感器、红外探测器等，是一道严密的防护屏障。
以巴隔离墙部分完成后，以色列国防军曾进行过统计，以境内的自杀爆炸明显下降。而据印度方面公布的数字，隔离墙使孟加拉国人的偷渡人数由１０年前的每年６．５万人降至目前的１万人。
如果说，多数国家修建隔离墙仅仅是出于安全和社会问题考虑的话，那么以色列的隔离墙还另有其他用意，即想借此划定未来的以巴边界。所以，隔离墙对于以
色列来说，意义更是非同小可。
建墙没商量
在双边摩擦或争端中，往往是强势的一方主导着话语权、决定权。隔离墙的一个共同特点就是，它是强势一方采取的单方面行动，是对双边问题采取的一种单边解决办法。其所折射出的，是国际关系中仍未能消除的强权政治。
美国做出修建隔离墙的决定，不管是过去还是现在，从来没有同墨西哥商量过。
以色列修建隔离墙，也从未征求过巴勒斯坦人的意见，而且更让人无法容忍的是，以色列还把自家的墙修在了别人的土地上。以色列计划中的隔离墙走向，并非严格按１９６７年中东战争前的阿以实际控制“绿线”修建，而是移入巴方控制区少则几十米、多则数公里，侵占１６％的西岸土地、１１个巴村庄，２６万人将因此受到影响。
沙特政府也是在未向也门政府事先声明的情况下，以安全和反恐为理由，单方面在沙也边境修建隔离墙。
正因为如此，隔离墙遭到了相关受害国的谴责。
墨西哥总统指出，美国修建隔离墙不仅不能够保护美国的经济利益，其本身也是一件可耻的事。墨西哥参议院反对派党团指出，美国计划在墨美边境地区修建隔离墙反映了美国在同墨移民问题谈判上的倒退，这将严重损害墨美两国的关系。
而以色列的隔离墙，更是遭到巴勒斯坦人和国际社会的共同谴责。已故巴勒斯坦领导人阿拉法特曾谴责以色列奉行犹太种族主义，赤裸裸地侵占巴勒斯坦土地。国际社会也普遍谴责以色列这一行为。２００４年７月，海牙国际法院裁决以色列正在修建的隔离墙为非法，理由是该隔离墙深入西岸巴勒斯坦领土，目的是为了保护以色列在１９６７年第三次中东战争中侵占土地上所修建的定居点，要求以色列立即停止隔离墙建设，并拆除已建成的部分。
隔离墙将成为“哭墙”
耶路撒冷老城的西墙是犹太人圣地，又被称做“哭墙”。据说，当年罗马人占领耶路撒冷后，犹太人常常聚在这里哭泣。在此后千百年间，流散世界各地的犹太人每当回到耶路撒冷时，也会来到这堵墙下哭泣、祈祷。“哭墙”的名字由此而来。
以色列隔离墙开始修建后，一名西方记者称：隔离墙将会成为巴勒斯坦人的“哭墙”。
隔离墙的确给巴勒斯坦人带来了无尽的痛苦。在隔离墙所经过的地区，巴勒斯坦人的正常生活遭到严重破坏，他们将不能去自己的农场、果园劳作，不能去医院、学校，也不能探亲访友。在西岸城市盖勒吉利耶，隔离墙深入到“绿线”以东达７公里。现在，这座城市完全被水泥墙包围起来，只留有一个由以军把守的出口。全城４万居民被围困在里面，而外围的居民则需要绕道４０公里，进城去买卖东西。一位西方和平人士在目睹了盖勒吉利耶的隔离墙后说，这里简直就像是一个巨大的露天监狱。他只停留两个小时就难以忍受，巴勒斯坦人却要日复一日地在这里生活下去。
墨美隔离墙下，也在上演着悲剧。对于大多数墨西哥农民和失业工人而言，一墙之隔的美国那边日薪高达６０美元（墨西哥日薪５美元），这种诱惑实在难以抗拒。去年１２月３０日，墨西哥公民马丁内斯与四名伙伴试图穿越边境进入美国，结果在越过隔离墙４６米后被美国边防巡逻人员发现，马丁内斯在逃跑过程中被一名美国警察击中背部，终因伤势严重而亡。马丁内斯事件震动了墨西哥，给欢乐的新年气氛罩上了一层阴影。马丁内斯穿越的正是墨美边境已经修建起来的一段隔离墙。
在印孟边界，隔离墙的修建使近１０万印度村民们的生活没有了着落。根据印孟两国３０年前达成的协议，两国同意不在缓冲区做任何防卫工作，印度建成的“铁网阵”将该区隔离在外，这意味着生活在该区域内的１０万名村民将不再受印度政府保护。有部分边界地区村民担心，生活会因此而受威胁，他们的农田、房屋都可能面临被洗劫的危险。
至于沙特欲在与伊拉克和也门边境地区修建隔离墙，更让不少阿拉伯人担心，这一做法会加深阿拉伯兄弟之间的隔阂，让人欲哭无泪。
当年，柏林墙曾成为世界上最大的涂鸦艺术墙，人们在这里涂抹各种图画、标语，发泄内心的不满。现在，在以巴隔离墙人们尚能靠近的个别路段，也能看到这样的景象，能听到它所传达出的“要和平、不要隔离”的呼唤。
未能摆脱的冷战思维
柏林墙是冷战的产物。因此，柏林墙的倒塌，被看成是冷战时代结束的标志性事件之一。但如今，冷战思维依然存在。隔离墙所反映出的，正是彼此间不信任。
美墨隔离墙，集中了美国最新的高科技防御技术：探照灯、红外线夜视仪、高清晰度摄像机、地面传感器，还有直升机２４小时警戒，边境警察随时巡逻待命。如此煞费苦心的防御，难怪连当地人都称之为“铁幕”。
以色列的隔离墙也不逊色。其主体是９米高的钢筋混凝土墙，墙上装有电网和各种先进的电子监控设备，两侧分别有一条壕沟和松土铺成的土路，最外侧是铁丝网。按一位记者的说法，即使是一只兔子跑过，也会留下脚印。
高墙、电网、探照灯、监视仪，冷漠无情，阴森可怖。这种景象，与当今世界形成巨大反差，显得格格不入。
目前，欧洲正寻求全方位的统一；非洲强人卡扎菲提出了要建立“非洲合众国”的设想。各国都在走向开放，彼此相互融合，相互依存。美国政府在批判非法移民问题的同时，是否也应看到，正是这些移民在美国承担了最艰苦的工作，为美国经济的发展做出了积极贡献。至于印孟边界河流改道，导致两国边界偏移，的确是一个亟待解决的问题，但是也应通过双方协商来寻求解决办法，单方面修建隔离墙于人于己都不利。至于以巴问题则较为复杂。即使以色列出于自身安全考虑，认为的确有必要修建一道防护墙，但也不能把自家的墙建在别人的土地上。
墨西哥总统福克斯将美国新建的隔离墙比喻为见证了墨西哥人民耻辱的“２１世纪的柏林墙”。
隔离墙是一道有形的墙，将你我从地理上进行分离。
隔离墙更是一道无形的屏障，它所造成的是人们心理上的隔膜、对立，甚至仇恨。
隔离装置 篇4
新版GMP的实施, 使得带限制进入隔离系统 (以下简称为RABS) 的无菌制剂设备得到了飞速发展。然而, 综观国内外无菌制剂设备的RABS (下文仅针对开放式无菌隔离系统o RABS) 发现:大量已灭菌且密封物料的无菌PE塑料袋 (或呼吸袋) 在转移过程中没有真正实现自净后传递的目的, 或者操作不便, 甚至需要开窗操作, 硬隔离上的手套形同虚设。
本文将从分析当前无菌制剂设备的RABS自净区所存问题入手, 阐述一种带传递物料翻斗装置的隔离系统。
1 当前无菌制剂设备的RABS自净区所存问题
1.1 RABS自净区的理念
RABS是一个物理的隔断, 将无菌工艺区与周围的环境部分隔离开, 以提供无菌工艺区域的保护。其重要特征: (1) 只有通过硬隔离上的手套才能干预生产过程; (2) 物料进入RABS内要有自净区作为缓冲。
对非α-β阀类无菌制剂设备而言, 在设计时每个传递口对应设有自净缓冲区。因此, 类似无菌PE塑料袋或呼吸袋装载已灭菌且密封处理后的物料进入RABS内的流程如下:
打开自净区外门 (此时内门关闭) →放入装有已灭菌且密封物料的无菌PE塑料袋→关闭自净区外门→自净15 min→通过硬隔离上的手套拆封→打开自净区内门→通过硬隔离上的手套把袋中物料倾倒或放置在RABS内的相应位置。
1.2 所存问题
以无菌PE塑料袋或呼吸袋作为胶塞/铝盖 (含铝塑复合盖) 或滴眼剂包材中内塞/外盖等物料的保护载体, 通过调研发现, 目前设计的相应制剂设备的RABS自净区, 在把无菌PE塑料袋或呼吸袋传递至RABS内的A级层流保护区域时, 存在如下问题:
(1) 由于自净区硬隔离上有一副手套, 加上RABS的硬隔离上有一副手套, 在非人工干预将自净区无菌PE塑料袋拆封, 再将物料传递到RABS内的相应位置时, 需要通过两副隔离手套进行操作, 操作人员劳动强度大, 且不易有效地进行传递操作;
(2) 由于部分设备位置关系, 从自净区到RABS内相应位置, 无法再设置第二副隔离手套, 在自净后传递至RABS内的A级层流保护区域时, 不得不把自净区域外门与内门同时开启才能操作, 此方式存在交叉污染的风险;
(3) 进行非人工干预操作的必要途径是通过硬隔离上的手套, 由于硬隔离上的手套是固定的, 操作人员在RABS内倾倒无菌PE塑料袋内的胶塞/铝盖等物料时, 无法有效地控制倾倒速度与数量, 会导致物料散落, 特别是铝盖的变形。
2 带传递物料翻斗装置的隔离系统
为解决上述问题, 我们研发了一种带传递物料翻斗装置的隔离系统 (图1) 。
2.1 带传递物料翻斗装置的隔离系统的组成
带传递物料翻斗装置的隔离系统由硬隔离外门和硬隔离内门划分的自净区、A级洁净区以及B级洁净区组成, 自净区与A级洁净区上设有A级层流单元。其中:
(1) 硬隔离外门上通过隔离手套固定圈固定安装有朝内的手套;
(2) 硬隔离内门, 是在硬隔离上开有通孔, 该通孔上固定有一个翻斗装置, 当翻斗呈垂直状时, 其与硬隔离相对密封, 防止自净区与A级洁净区的交叉污染;
1—硬隔离外门2—硬隔离内门3—自净区4—A级洁净区5—B级洁净区6—层流单元7—固定圈8—翻斗装置9—转动手轮10—接料斗11—定位块12—不锈钢夹子81—翻斗体82—转动支轴811—第一直角边812—第二直角边813—竖直短边814—斜边
(3) 翻斗装置包括翻斗体和两个转动支轴, 转动支轴设在翻斗体的两侧;
(4) 翻动机构包括两个固定在硬隔离内门上的空支座以及一个转动手轮, 其中, 两个转动支轴分别套在支座上, 而转动手轮位于隔离系统外面, 且连接其中的一个转动支轴;
(5) 接料斗 (可以是胶塞或铝盖震荡斗) 位于RABS的A级洁净区内, 翻斗体翻转后可对准接料斗口部, 将物料直接倒入其内;
(6) 定位块设置在硬隔离内门上, 以限制翻斗体的翻转角度;
(7) 翻斗体为直角三角斗形, 且常态下呈垂直状, 其第一直角边贴合于硬隔离内门上, 第二直角边位于翻斗体最下部。
翻斗体可有两种装载形式: (1) A型:把开口的物料袋放入翻斗体内, 并用翻斗体第二直角边上的不锈钢夹子夹住袋子底部; (2) B型:把开口的物料袋中的物料倾倒在翻斗体内的储物空间。其中, 对A型而言, 翻斗体的第二直角边上设有一个不锈钢夹子, 可将类似无菌PE塑料袋底部用不锈钢夹子固定在翻斗体上;对B型而言, 翻斗体第二直角边上设有一竖直短边, 其连接第一直角边上的斜边且盖于竖直短边上, 使整个翻斗体形成一个储物空间, 在传递物料过程中, 可以直接将物料倾倒于该储物空间中。
2.2 带传递物料翻斗装置的隔离系统的实施
2.2.1 自净
打开硬隔离外门 (此时翻斗呈垂直状, 即翻斗底部与硬隔离内门同一平面) , 把袋装物料放入隔离系统的自净区内, 关闭硬隔离外门, 在层流下自净15~20 min。
2.2.2 开袋
此时, 手工操作均通过硬隔离上的隔离手套进行, 首先, 用预先放置在自净区内的不锈钢割刀割开物料袋口。
(1) 对A型装置而言, 把开口的物料袋放入翻斗体内, 并用翻斗体第二直角边上的不锈钢夹子夹住袋子底部。
(2) 对B型装置而言, 把开口的物料袋中的物料倾倒在翻斗体的储物空间内。
2.2.3 传递
操作人员退出隔离手套, 顺时针方向转动翻动机构中的转动手轮, 使物料倾倒传递至灌 (分) 装设备的A级洁净区的接料斗内。
2.2.4 工作结束
工作结束时, 逆时针方向转动翻动机构中的转动手轮, 利用翻斗体自重, 使翻斗体恢复至翻斗体第一直角边与硬隔离内门同一平面状态。
2.3 带传递物料翻斗装置的隔离系统的特点
带传递物料翻斗装置的隔离系统, 通过在硬隔离内门上设置可翻转的翻斗体来替代内隔离门上的隔离手套。其特点: (1) 易于操作, 省时省力; (2) 通过转动手轮, 可控制每次投入类似胶塞或铝盖震荡斗的接料斗内物料的数量, 同时可省去现在大多无菌制剂设备 (灌/分设备) 中的往复缓冲斗; (3) 对铝盖而言, 此装置可减少铝盖的变形; (4) 能保证灌/分/装设备RABS内的物料在传递过程中, 自净区与A级层流保护区的双重保护性, 即在自净区与A级层流保护区传递时, 外门关闭, 其传递过程不需通过硬隔离上的手套进行, 只需转动硬隔离外的转动手轮即可, 因此, 交叉污染风险极低。
3 结语
新版GMP实施后, 带传递物料翻斗装置的隔离系统结合目前国际所研发的层流保护系统, 实现了真正意义上的非人工干预操作, 其有着结构简单、易于操作且交叉污染风险极低等特点, 特别适用于无菌PE塑料袋或呼吸袋通过自净区向A级层流保护区的传递, 尤其是对铝盖的传递, 能节省一套往复缓冲斗。同时, 该结构已申请发明专利 (发明专利公布号CN104044772A) , 本着推动国内制药装备技术进步的目的, 本专利也可商议许可。
摘要：从分析当前无菌制剂设备的RABS自净区所存问题入手, 阐述了一种带传递物料翻斗装置的隔离系统, 其结构简单、操作方便、交叉污染的风险极低。
高压隔离开关带电注油装置 篇5
目前,常规变电站多设计为敞开式,导致隔离开关长期运行在自然环境下,其转动部分容易生锈,润滑油容易干涸,而在设备运行过程中又不能直接补充润滑油。因此,操作中经常会发生因分合卡涩、不到位[1,2,3]而导致触头发热、设备损坏的情况,给电力系统的安全可靠运行造成了很大的影响。隔离开关出现此类情况只能停电检修,而一般情况下,设备的维护、停电检修都有一定的周期,非计划停电会造成人力、物力、资源的极大浪费。
为给运行中的隔离开关转动部分注油,以降低分合卡涩、不到位缺陷发生的概率,本文设计了一种高压隔离开关带电注油装置,它能在隔离开关运行过程中对其转动部分补充润滑油。
1 带电注油装置的结构设计
1.1 设计原则
为实现带电注油功能,设计时重点考虑带电注油的安全性和操作的方便实用性。根据《国家电网公司电力安全工作规程》[4],在设备不停电进行操作时,工作人员与带电体应保持足够的安全距离(见表1)。为满足安全性的要求,本装置使用绝缘杆来保证工作人员安全,工作人员在地面通过遥控方式进行注油操作,绝缘杆的长度应大于相应电压等级要求的安全距离。由于绝缘杆太长会增加操作的难度,操作高度太高会造成工作人员视觉偏差,操作久了容易引起视觉疲劳,因此,在绝缘杆的长度大于相应电压等级安全距离的要求下,为保证操作的方便实用性,本文只针对220kV及以下电压等级来设计带电注油装置。
1.2 结构设计
本装置由注油器、绝缘杆和遥控发射器组成,如图1所示。绝缘杆和注油器采用固定工具连接,工作人员操作时应穿戴绝缘手套和绝缘靴,注油时由两人配合进行,一人举起绝缘杆靠近隔离开关转动部分,另一人按遥控发射器上的开/关按钮控制注油器出油。其中注油器由电池、电路板及遥控接收模块、油泵及电机、储油桶等组成,如图2所示。
2 带电注油装置的电路实现及关键问题解决
2.1 电路实现
带电注油装置电路如图3所示。该装置采用直流电源供电,使用充电锂电池;遥控接收模块接收发射模块发射的信号来控制电路通断,使电机带动油泵运转或停止,以实现带电注油功能。
为保证编码范围广并具有一定的保密性,遥控发射模块采用滚动码编码,载波信号在1、0的控制下实现通、断;而遥控接收模块根据载波信号的有无将数字信号还原成1、0,以实现电路的通、断。本装置采用无线射频传输,传输频率为315MHz,接收距离为50m。
在实际应用中,注油量过多会造成浪费,太少又起不到润滑的效果,因此为满足注油量的需求,本文采用延时继电器K来控制注油量。经过现场反复试验,设定延时断开时间为5s。当遥控接收模块接通电路后,电机带动油泵运转注油;5s后,延时继电器K的常闭接点断开,电机失电,注油结束。
2.2 关键问题解决
2.2.1 绝缘及屏蔽问题
现场给高压隔离开关进行带电注油操作时,注油器离带电部位较近,通常在10～15cm,而电路板长期工作在强电场下会产生很强的静电感应,容易击穿电子元件。此外,电力系统通常采用工频交流,由此产生的磁场会对电子元件产生一定的低频干扰。因此,需要对注油器进行绝缘与屏蔽处理。经过大量现场试验,本文对电路板进行了3层绝缘处理,并设计了屏蔽罩,如图2中的电路板及遥控接收模块。
第1层使用瓷瓶专用耐污闪PRTV涂料,对电路板上各金属引脚进行喷涂;第2层使用绝缘热缩管将电路板包裹;第3层使用高分子合成绝缘盒对整个注油模块进行了封盖。屏蔽罩是根据法拉第笼原理来设计的,即将金属笼制作成螺旋状,笼体是一个等电位体,感应的静电附着在屏蔽罩的外表面,罩体内部电位、电场均为零,从而起到屏蔽静电的作用。屏蔽罩采用高导磁率的铁质材料,可抑止低频干扰。
2.2.2 电机回流问题
直流电机在转动时会切割磁力线做功,产生的感应电动势回流到电路板,将造成电路板烧损。为解决此问题,在直流电机正负极之间串联2个电容(中间通过1块铁皮连接),以及时吸收并释放产生的感应电动势。
3 带电注油装置的主要技术参数指标
为保证人身安全和实现带电注油功能,通过参考《国家电网公司电力安全工作规程》、《高压输变电设备的绝缘配合》(GB311)、《带电作业绝缘杆通用技术条件》(GB13398)[5,6],并经过大量现场试验,制定了带电注油装置的主要技术参数指标,见表2。
4 带电注油装置的应用情况及经济效益分析
4.1 应用情况
带电注油装置自成型以来,在河北超高压输变电分公司多座500kV变电站的220kV、35kV隔离开关检修中试用,并连续带电注油30余次,完成了对112组220kV隔离开关的带电注油润滑处理,效果良好。带电注油装置试行如图4所示。目前,该装置已产品化,并在河北省电力公司南网推广使用,带电注油装置成品如图5所示。
4.2 经济效益分析
本文主要从停电经济损失,停电检修人力、物力来分析经济效益。
若发生一起隔离开关分合卡涩、不到位缺陷,需要停电处理,以负荷功率为P=1 000MW的线路为例,假设停电24h,以0.3元/(kW·h)计算,则停电造成的经济损失为72万元;以停电处理备件费、人工费、车辆使用费、耗材使用费8万元来计算,发生一起隔离开关停电检修产生的总经济损失为80万元。由此可见,使用高压隔离开关带电注油装置对设备进行维护,可以避免停电检修,能在很大程度上节约资源和成本,经济效益明显。
5 结束语
高压隔离开关带电注油装置是一种新型的带电维护装置,不仅安全可靠而且方便实用,具有一定的先进性,能在一定程度上减少高压隔离开关分合卡涩、分合不到位缺陷发生的概率,节约了检修成本,保证了电力系统的安全可靠运行,应用前景广阔。
参考文献
[1]李继光.户外高压隔离开关常见故障原因及处理措施[J].电工电气,2011(3):51～53
[2]孙成宝.变电检修[M].第2版.北京:中国电力出版社,2007
[3]彭春勇.隔离开关常见故障及其处理方法[J].农村电工, 2009,17(7):35
[4]国家电网公司.国家电网公司电力安全工作规程(变电部分) [M].北京:中国电力出版社,2009
[5]GB 2900.19—94中国国家标准汇编[S]
一种高精度信号隔离装置的设计 篇6
关键词：高频信号耦合,磁隔离,PROFIBUS,DP协议
1 前言
目前国内外各种信号隔离装置大多处于低精度、低价格的市场格局, 各大厂家的信号隔离装置只能对其中的某一种模拟信号进行隔离, 例如电流转换电流、电压转换电压, 不能实现一个产品多种信号转换;而且只有模拟信号输出而无数字信号输出。0.05高精度信号隔离装置针对现代自动化控制系统特点, 提出了怎样提高信号转换精度, 利用电子技术、通讯技术实现模拟信号到计算机控制系统的无损连接.建立起一个结合目前在线运行信号隔离装置。
该系统由它激式开关电源、高频信号耦合、磁隔离、单片机、PROFIBUS DP通讯部分等组成。由它激式开关电源提供100K赫兹高频信号, 通过集成运算放大器、高速开关进行信号耦合, 铁氧体磁芯对输入输出信号隔离, 单片机对隔离信号进行处理转换成系统需要的各种类型信号。PROFIBUS DP通讯部分完成PROFIBUS协议转换, 实现与PLC、DCS系统数据通讯无缝连接。
2 具体设计方案
2.1 它激式高频开关电源
高精度信号隔离装置采用直流24V电源供电, 因设备内部需要多种不同电源电压, 因此需将外部电压转换成内部电压, 转换电路选用高频开关电源, 为了适用现场电源的不稳定以及提高设备的电源抗干扰性能, 在开关电源的前级增加一LM317三端调压电路, 使得隔离装置能工作在15-30V宽输入电压范围, 三极管Q3可预防电源反接, 提高设备电源防护能力。集成电路4047与电阻、电容组成高频震荡电路, 通过调整调整电阻、电容的参数改变震荡频率, 选择合适的参数使得4047的震荡频率维持在100K赫兹, 然后通过电容耦合驱动控制场效应管, 控制电源线圈的导通, 从而转换成设备内部所需的各级电源电压。如图1:
2.2 信号输入部分
现场一次元件将需测试的流量、位置、压力等物理数据转换对应的电流、电压, 经C2C3, R1, R2转换为电压信号, 输入到集成电路高速开关U1, U1的另一输入端接至高频开关电源, 引入100K赫兹的开关信号, 从而将模拟电压电流信号转换成100K赫兹的数字信号, 将模拟信号分拆成100K等份, 完成A/D转换, 通过电容将100K赫兹的数据信息耦合磁隔离线圈, 通过磁隔离线圈将信号传输至信号输出单元。如图2:
2.3 单片机系统
为了实现用户可以通过拨码开关自由组合信号输入输出类型, 系统设计采用单片机方式进行控制, 单片机通过读取拨码开关位置, 执行相应的程序达到输出不同信号类型。
单片机选择MSP430系列单片机, 其采用了精简指令集 (RISC) 结构, 具有丰富的寻址方式、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令。能在25MHz晶体的驱动下, 实现40ns的指令周期, 电源电压采用的是1.8-3.6V电压, 可使其在1MHz的时钟条件下运行时, 芯片的电流最低会在165μA左右, RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。MSP430系列中有两个不同的时钟系统:基本时钟系统、锁频环时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以使用一个晶体振荡器 (32.768k Hz) DT-26 OR DT-38, 也可以使用两个晶体振荡器。而且这些时钟可以在指令的控制下, 打开和关闭, 从而实现对总体功耗的控制。MSP430系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。
软件编程采用汇编语言和C语言相结合方法进行编写, 汇编语言编程保证系统响应的实时性, C语言编程保证程序的可移植性与可读性。采用符合国际规范的模块化编程方式, 保证良好的开放性和灵活性, 使其更方便的移植到各类不同电子产品的设计中。在设计过程中, 将具有共性的部分程序段采用封装设计, 设置参数对外开放, 将具有差异性的部分程序提供接口, 方便选择。
2.4 信号输出
现场一次元件输出的模拟信号经高频耦合、磁隔离后输出至隔离装置的信号输出单元, 信号输出单元主要由磁感应线圈、高速开关信号合成、单片机控制部分、运放D/A转换部分组成。磁感应线圈将输入部分信号感应输出1∶1的输出信号, 经电容C41C42耦合至高速开关电路, 单片机根据拨码开关的不同组合执行相应程序, 控制高速开关电路, 达到输出不同信号类型的目的。运算放大器电路与电阻、电容、场效应管组成D/A转换电路, 通过比较、放大将高速开关电路输出的信号转换成相应的模拟信号, 输出到现场二次仪表或PLC控制系统。如图3:
2.5 PROFIBUS-DP协议
Profibus是德国国家标准DIN 19245和欧洲标准pr EN 50170的现场总线。ISO/OSI模型也是它的参考模型。由Profibus-Dp、Profibus-FMS、ProfibusPA组成了Profibus系列。DP型用于分散外设间的高速传输, 适合于加工自动化领域的应用。它采用了OSI模型的物理层、数据链路层, 由这两部分形成了其标准第一部分的子集, DP型隐去了3-7层, 而增加了直接数据连接拟合作为用户接口。
Profibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权, 可主动发送信息。周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。PROFIBUS-DP提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统。在同一总线上最多可连接126个站点。系统配置的描述包括:站数.站地址.输入/输出地址.输入/输出数据格式.诊断信息格式及所使用的总线参数。
信号隔离装置集成了PROFIBUS-DP协议, 通过MSP430单片机与PROFIBUS-DP协议芯片共同完成对PROFIBUS-DP协议的解析, 使得信号隔离装置能与PLC系统通讯相连, 省却一次元件模拟输出信号需通过PLC的模拟数字转换模板将模拟信号转换成数字信号部分, 再与PLC内部CPU通讯部分, 节省一次信号转换, 从而提高整个系统控制精度。
3 总结
高精度信号隔离装置提高了一次元件与PLC系统之间信号传输的精度, 为提高控制系统精度创造了空间, 性能稳定可靠, 维护方便, 在高产稳产、安全生产、保护环境等方面发挥了重要作用。
参考文献
[1]何立民.单片机应用系统设计.北京航空航天力学出版社, 1994年
[2]唐思超.嵌入式系统软件设计实战.北京航空航天大学出版社, 2010年
隔离装置 篇7
电力电子系统集成为近几年研究热点[1],其目标是采用电力电子标准模块(power electronic building block,PEBB)构建应用系统,处于底层的数字信号处理器通过高带宽通讯接口对PEBB进行控制。
电力电子装置的主功率器件在开关过程中产生很高的电流和电压变化率,它们通过电路中寄生的电容和电感产生的电磁噪声对采样设计提出复杂的要求[2]。传统功率变换器的控制单元与采样单元多采用直接对接。数字信号处理器通过采样信号做出反应,传输给功率单元完成相应动作[3]。如果采样出现错误,可能导致整个系统的瘫痪。
在电力系统中为避免电磁噪声对传感装置产生影响,国内外一些公司已经开发出电子式互感器,并有大量研究者致力于其扩展与改善[4]。电子式互感器在采样点就地A/D转换后通过光纤进行信号传输,具有高绝缘性、传输距离长、损耗小等特点[5,6]。但电子式互感器在电力电子系统推广中还面临以下几点问题:①结构复杂,成本高;②采用的传输媒介带宽小,传输速率低;③控制单元多为单片机,运算速度慢,智能程度低;④单通道传输。F.Richter等人提出集成DSP数字滤波的新型传感器[7],具有采样精度高、设计简单的特点,但其没有从根本上杜绝传输途径的噪声引入。文献[8]提到的光纤传感器也是当今电力电子采样领域研究热点,利用法拉第效应引起激光折射角变化来测量流过导线的电流,测量精确、抗干扰能力强,不过需要复杂设备来测量,且过高的成本不利于其推广使用。
本研究在此基础上提出一种新的多通道采样智能通讯装置设计方法,该装置可以支持多通道采样,以高速光纤总线传输数据,接收模块又支持多路光纤同时解码,所得采样数据最后置于存储单元中供电力电子系统核心数字信号处理器(DSP)随时读取[9]。该传感器以现场可编程阵列(FPGA)为核心[10],对采样数据按约定协议进行编码传输和接收,并进行校验。新型智能传感器的突出优点是隔离性能好、网络通讯速度快,传输效率高。与传统的采样传输方式比较,光纤隔离的数字传输装置具有电气绝缘性能好、动态范围大、不易饱和等优点。光纤传输取代金属电缆,使通讯更快速、更可靠。经实验证明本装置适用于复杂电力电子系统[11],对于电力系统的信号采样及传输同样适用。
1 发送单元软硬件设计
该通讯装置分为发送单元和接收单元两部分,二者均基于FPGA的软硬件设计。发送单元的硬件设计如图1所示,由电源、信号调理、A/D转换、FPGA和电光转换模块5部分组成。采样信号经信号调理、A/D转换再经FPGA进行编码,最后通过电光转换模块输出到光传输媒质。
发送单元系统核心主要以软件形式存放于FPGA中,由VHDL语言编写。包括以下几个部分:A/D控制、起始应答、时钟管理、数据锁存、传输协议主体和CMI编码部分。系统需要执行以下几个任务:接收节点采样值,执行采样通道操作指令,此外还需发送开始指令及插入校验信息,最后再将完整的数据帧进行CMI编码并输出到电光转换模块。具体结构如图2所示。
2 数据帧结构
发送单元发送给接收单元的一个完整数据帧包括:起始标识、地址域、数据域、校验域和结束标识。其中地址域长度为4,对每个采样通道进行编码。数据域长度由A/D转换模块决定,目前A/D的数据采样一般以12位定义。校验域预留5位校验信息。
3 接收单元软、硬件设计
接收单元为发送单元的逆过程,负责接收并还原数据,再将数据存储供后续装置读取使用。接收单元结构如图3所示,由电源、光电转换、信号调理电路、FPGA主体和D/A转换模块5部分组成。
接收单元的信号流程如下:首先接收光纤传送过来的光信号,由光电转换模块将其转化为电信号,再对此信号进行调理输入到FPGA,FPGA内按照传输协议对数据进行还原,提取出有效部分存放于存储器中,供电力电子控制系统控制核心读取。为了方便观察和测量,所传送过来的数字信号可以还原为模拟信号并通过I/O接口输出给外设。
接收模块的软件框图如图4所示,其中包括:CMI解码模块、时钟提取模块、时钟管理模块、数据帧同步模块、接收协议主体、数据存储模块和D/A输出控制模块。相较于发送模块,接收数据的同步、起始位判断及校验更为重要。
本研究所提及的接收单元时钟同步不需要专门的同步时钟线,可利用数字锁相环从串行位流数据中恢复出接收位同步时钟。所设计的数字锁相环(DPLL)是一种带反馈的相位控制系统,主要由时钟沿检测电路、鉴相器、时钟倍频电路和分频器组成。首先用高倍数时钟对输入码流的变化沿进行提取,对此变化沿进行分频,得到与输入数据同频率时钟fout。反馈部分再根据所提取时钟与数据跳变沿之间的误差(超前还是滞后)对分频器发出控制指令,调节内部高速振荡器的振荡频率,通过持续的反馈调节,使输出时钟fout的相位与输入数据即发送端时钟同步。
作为长距离传输装置,发送端与接收端的上电顺序不同步应不影响系统运行,这样需要在传输数据中加入开始信息以便接收单元随时接入系统都能正确解码。本设计用1帧特殊数据作为发送开始指令,在可能的起始位到来时启动接收装置,对数据进行监测,当接收数据和预约开始标志相同时,启动解码程序。
4 系统带宽分析
下面来估算每个发送单元的网络通道容量。假设在一普通三相VSI系统中,主控单元需要每个模块的电压电流及保护信号。则每个发送单元需要的通道容量C可近似为:
C=Nnodenbfsw (1)
式中:C—通道容量,nb—每帧数据的位数,fsw—系统开关频率,Nnode—采样单元的通道数。
本研究中每帧数据的长度为25位,每个发送单元有4个通道,即nb=4。假设VSI系统的开关频率是10 kHz,则可以计算出需要的最小数据容量为1 MHz/s。实验平台设计中采用20 MHz频率采样传输,远远满足要求,可应用范围更加灵活。
5 实验结果及结论
实验平台的构建采用Altera的Cyclone系列FPGA作为主控制器。光纤的发送器和接收器分别采用AVAGO的HFBR-1527和HFBR-2526,二者所支持的最高频率为125 MHz。发送编码方式采用CMI编码,这种编码用‘00’和‘11’交替替换数据中的‘1’,用‘01’替换‘0’。这样可以避免长高电平和长低电平的情况存在,使码流趋于均衡,利于误码检测。再者,CMI编码方式能制造尽量多的高低电平转换,方便后面的时钟提取,减少误码几率。光纤收发器采用PECL标准的差分串行I/O高速信号,抗干扰能力强。
实验采用的光纤长度为1.5 m。光纤收发两端CMI编码信号波形如图5(a)所示,可见光电转换模块、光纤媒质还有PECL转换所需要的延时为80 ns。发送CMI编码前和接收CMI解码后的波形对比如图5(b)所示,前后延时为200 ns。发送端采样波形与接收端还原波形的对比如图5(c)所示。采样信号为一10 kHz近似正弦波形,实验结果表示接收还原出的信号没有发生失真,与发送端采样波形保持一致。接收数据相对于发送数据的延时约为2 μs。
实验证明对于简单的三相VSI系统,只要网络延时不超过开关频率4%,系统的三相逆变输出不会产生畸变,即:
τd<Tsw×4% (2)
式中:τd—系统延时,Tsw—系统的开关周期。
那么采样系统延时允许的开关频率为:
按照两个节点2 μs计算,可以得到系统的最大开关频率为20 kHz,远远满足一般三相系统的要求。
系统延时主要由两部分组成:①A/D转换器的转
换延时;②光纤传送需要串行数据,在接收端数据完整读取上需要一帧的延时。所以选用性能更好的A/D转换器和提高时钟频率可很大地提高整个采样系统速度,增加控制实用性,并满足高速系统的要求。
6 结束语
本研究提出了一种新型的光纤隔离通讯装置,适用于复杂电力电子模块的采样系统。其通过数字传输信号,可以减少电磁干扰所引起的误差,具有隔离电压高、反应速度快、通讯带宽宽等特点。该装置主要分为发送单元和接收单元两部分,本研究以此为依据分别对二者硬件结构作了详细的描述,然后介绍软件框图及信号流程,最后给出了实验波形,通过对系统延时的分析,得出了本装置适用于复杂电力电子采样应用的结论,并且对其改进方向作出了展望及说明。
摘要：为了解决系统中较高电压电流变换率对采样产生的干扰问题,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的光纤隔离采样通讯装置,并阐述了该装置的具体设计思路及步骤。这种装置可实现信号采样并进行数字化传输和接收,具有优良的绝缘性能和暂态特性,对复杂电力电子系统隔离采样及信号传输有工程实用价值。最后通过实验给出了两个节点间数据传输波形及延时,分析和计算结果证实该装置的有效性。
关键词：电力电子标准模块,采样,光纤隔离,通讯,现场可编程门阵列
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隔离装置 篇8
关键词：隔离开关,激光监察,设计,智能电网
0 引言
泉州电业局对110kV西效变电站进行改造并已投产运行,作为国网试点项目,应执行《智能变电站技术导则》与《变电站智能化改造技术规范》中规定的智能化重点内容,实现站内测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化等要求,但是目前改造后的一次主设备还未完全实现状态可视化和监察的功能。
1 西效变电站状态监测现状及问题
(1)主变压器状态监测配置。
主变压器的状态监测IED(智能电子装置)组成一面智能组件柜,布置在户外主变边,柜内安装DGA监测IED、铁心接地监测IED、主IED及网络设备。油中溶解气体(DGA)监测采用色谱法,定制法兰盘组件与不同方位的变压器阀门对接,实现进油和回油,采集油样。在变压器本体合适位置安装高精度零磁通电流传感器,对变压器铁心接地电流信号进行采集。
(2)110kV断路器状态监测配置。
110kV断路器按间隔配置监测IED,安装于智能控制柜内。110kV断路器机械特性通过监测分、合闸线圈电流波形实现。分、合闸线圈电流波形由小电流传感器以穿心方式从分、合闸控制回路取样。断路器储能电机工作状态的监测包括储能电机的电流和电压,其中电流由小电流传感器以穿心方式从储能电机电源回路取样,电压可由分压器取样,确保电流和电压传感器不影响储能电机的安全运行。所有传感器集中于一断路器采集单元内,采集单元安装于机构边,采用控缆与操作机构相连。
(3)110kV隔离开关状态监测配置。
西效变电站智能化改造通过高清网络摄像机,监测水平断口隔离开关的位置状态,该装置带有防护罩,可以防止部分灰尘和雨水,相比传统的标清视频监控具有一定的优势,但在实际验收过程中,发现有未能全方位观察隔离开关位置状态的情况,因此必须多增设不同方位的摄像机,同时由于受到磁场和环境的干扰,达不到智能变电的要求。
为此,为了能可靠、有效、实时监测隔离开关的位置状态,研究一套精确度高、故障率小、稳定性好的智能装置来有效实现隔离开关状态的可视化成为当前急需解决的课题。
2 智能型监察装置设计
2.1 激光发射、接收组件原理
激光二极管管压降约1.4V,工作电流一般小于20mA,为了适应不同的工作电压,回路中常常串有限流电阻。
激光传感器是基于热释电效应原理来工作的,它利用被测物体与背景的温差来探测被测物体。通常采用2个热释电元件互相串联或并联构成红外传感器。红外线接收组件一般由菲涅耳透镜、热释电红外传感器、放大及电平转换电路组成。其优点是可提高组件的接收灵敏度,增大接收距离。红外接收组件原理如图1所示。
2.2 一体化红外激光接收头
红外激光接收电路通常被集成在一个元件中,成为一体化接收头。内部电路包括激光监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路、比较器等。
根据发射端调制载波的不同,应选用相应解调频率的接收头。接收头内部放大器的增益很大,很容易引起干扰,因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容,一般在22μF以上。
3 智能型监察装置电路设计
3.1 装置安装位置
智能型监察装置具体安装位置为瓷瓶的下端连杆旋转部位,这样既保证能跟踪刀闸的位置,又与带电部分保持足够的安全距离,如图2所示。
当隔离开关机械连杆旋转到位,接收器接收到激光信号时,装置中的二极管两端的电阻很小,即导通。内部微动开关S闭合,ZJ继电器动作,常开接点上传隔离开关的合闸位置。当隔离开关分闸时机械连杆改变位置,接收器没有接收到红外光信号时,其两端的电阻很大,即断路,内部微动开关S断开,ZJ继电器常闭接点上传隔离开关分闸的位置。
3.2 装置检查回路
设计检查回路如图3所示,为确保装置的正常运行,现场检查采用继电器控制,运行人员可定时检查装置的情况:按下SB1启动按钮,电压继电器KM动作,其接点接通发射器,检查结束后,按下停止按钮SB2装置恢复正常。
3.3 装置智能控制
智能控制采用单片机设计,加入掉电保护、时钟电路、低功耗电路及复位电路。根据红外发射管本身的物理特性,必须要有载波信号与即将发射的信号相“与”,将相“与”后的信号送发射管,才能进行红外信号的发射传送。而在频率为38kHz的载波信号下,发射管的性能最好,发射距离最远。所以在硬件上,本设计采用38kHz的晶振产生载波信号,与发射信号进行逻辑“与”运算后,通过三极管的功率驱动到红外发光二极管上。红外发送电路由4001MOS或非门38kHz振荡器、单片机发送控制电路和红外发送管驱动输出电路组成,当单片机P3.4口输出为“0”时,发射管不发光,当单片机P3.4口输出为“1”时,红外发送管发出38kHz调制红外线。红外激光发射电路如图4所示。
红外接收电路(见图5)包括集成电路RPM6938,RPM6938有3个引脚,一个接电源一个接地,另外一个接信号端,集光电转换、解调和放大等功能于一体。当收到38kHz调制红外线时,RPM6938输出为“0”,平时输出为“1”。信号脚接到P3.3和P3.4脚上,当RPM6938收到一个红外脉冲时,触发INT1产生中断,使单片机退出低功耗状态,进入工作状态,同时使记数器0和定时器1开始工作。
设计程序流程如图6所示。掉电保护回路防止内部数据的丢失,低功耗电路为防止掉电后内部电源的损耗,并延长CPU的寿命。
4 智能型监察装置应用
(1)监察装置采用6V直流电源,因此,必须从220V交流电源转换降压。
(2)利用中间继电器ZJ的接点作为刀闸现场的分合闸位置信号,用电缆连接到智能控制箱,转换信号后利用光纤通过以太网接口传送到站控层,达到记录、分析判断的目的。
(3)将中间继电器ZJ的接点串接在接地隔离开关闭锁电气回路,当主隔离开关合闸时,接地隔离开关无法操作,达到可靠闭锁的作用,如图7所示。
5 结语
目前智能化变电站通过摄像头拍摄设备分合闸状态图像,与准确的刀闸位置图像进行比对,因摄像头安装位置问题,无法真正可靠地分析刀闸是否到位,且高清网络防尘防雨摄像头装置价格比较昂贵,受到外界干扰因素也很多。为了使监察装置能够满足智能化要求,根据红外发射接收的原理制作监察装置,制作简单、成本低、安全可靠,为智能化变电站提供准确可靠的主设备状态。
参考文献
[1]梅丽凤,王艳秋,张军,等.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004
隔离装置 篇9
在高压电网设备中, 隔离开关发挥着十分重要的作用, 其控制着高压电网的通路状态。特别是在高压电网设备的维修和保养的过程中, 工作人员务必要保证高压电网上的线路没有通电, 并且隔离开关也要处于断开的状态后, 才可以靠近高压电网设备, 在高压电网输电线路上进行相应的维护工作。
在过去, 对于高压电网隔离开关的控制, 都是以人工方式实施操作, 即进行操作的技术人员首先要靠近隔离开关的位置, 然后对隔离开关的闭合状态与主触头的动作情况进行观察, 以此来保证隔离开关是否已经“分”或者“合”。但是, 随着电力系统自动化程度的提高, 在设计智能化变电站的过程中, 为了能够逐步实现隔离开关无人值守的目的, 现在所选用的高压电网设备上的隔离开关通常是用电动来操纵隔离开关的闭合, 取代了传统的用人力来对隔离开关的闭合状态进行操纵的方式, 然而, 隔离开关的电动操纵却带来了一个新的难题, 即由于进行操作的工作人员是在远方的控制台进行的后台遥控, 因此, 对隔离开关进行电动操作之后, 无法确认隔离开关实际的状态, 其闸刀刀片是处于“分”还是“合”。因此, 对隔离开关的实际状态的监测, 将会关系到电气设备工作人员的人身安全, 假如监测出现问题, 那么可能会导致非常严重的安全事故。
传统的高压隔离开关判断刀闸的开、闭状态采用的方法是:在控制刀闸“分”、“合”的操作机构转轴上安装辅助开关。而安装于操作机构转轴上的辅助开关[1], 在对隔离开关进行操作时, 将会影响转轴, 使转轴转动, 进而使得辅助开关的状态发生改变, 因此, 可以间接地对隔离开关的开合状态进行判断。然而, 现有的隔离开关还是不太可靠, 隔离开关的刀闸闸臂的转轴仍然有问题, 虽然有限位开关等之类的机构能够进行辅助定位, 但是, 这属于机械定位, 如果出现刀闸闸臂磨损, 那么这样定位的准确性不高, 因此, 这种方法不能达到电力系统自动化的要求。
基于此, 本文提出一种新的操控和监测高压隔离开关状态的方法, 利用激光供能技术对控制隔离开关状态和监测隔离开关状态的电力设备提供电能, 保证设备电源充足, 不受外界的影响, 进而提高监测的准确性, 并且也提高了自动化程度。
1 系统原理简介
为了提高电力系统自动化的程度, 保证工作人员在高压输电线路上进行检修和维护工作的安全, 实现变电站中高压隔离开关的状态无人值守的远程监测, 本文提出一种新的思路, 将激光供能技术应用到控制隔离开关的电力设备上, 以保证设备在无本地供能的情况下, 仍然能够正常的进行工作, 保证能够对隔离开关的状态做到实时监测。图1为利用激光功能技术对高压隔离开关状态进行监测的示意图。
在图1中, 整个监测系统由四个主要设备组成, 分别是监测操纵设备、激光供电设备、通信设备以及后台服务器。其中:监测操纵设备可以用来操纵高压隔离开关的闭合, 并且还能够对隔离开关的状态进行监测;激光功能模块用于给监测操作设备进行供能, 保证设备在无本地供电的情况下, 仍然能够通过激光供能来对高压隔离开关进行操纵和监测;通讯设备的功能是用来连接监测设备与后台服务器, 实现两者之间的通讯, 通讯方式能采用无线和有线两种方式, 图1为有线通讯方式;后台服务器的功能是接收高压隔离开关开的信息, 然后以图形的形式直观地显示在屏幕上, 供工作人员判断。
2 激光供能原理
如图2所示, 发电单元由激光器, 传能通道以及电源管理模块组成。其中, 激光器和传能通道相连接, 传能通道和光电转换装置相连, 光电转换装置和电源管理模块相连接。
光电转换装置为光伏电池, 并且光伏电池可以为聚光型光伏电池, 也可以为通用型光电器件。激光器输出激光, 激光的功率可以在几瓦到几十瓦之间, 通过传能通道照射到光电转换装置上, 传能通道可以为有线传能通道 (例如传能光纤) 或者无线传能通道 (例如自由空间光能通道) 。这样就能够将光能转换为电能, 电能用于监测操纵装置, 然后多余的电能可以利用储能装置储存, 通常, 储能器件储存的多余电能供给功率消耗大于操纵部分。通过利用激光供能技术, 实现直流电源的持续供应, 保证监测操纵设备能够实时操作, 持续地监测。
3 高压隔离开关状态监测
本文提出利用激光供能技术对高压隔离开关状态实时监测的基本原理是依据隔离开关刀闸闸臂旋转的角度。一般来说, 隔离开关的刀闸闸臂会有两种状态, 分别是完全张开以及完全闭合。因此, 要准确地对隔离开关所处的状态进行监测, 就需要对隔离开关的刀闸闸臂的角度进行监测, 对此, 监测操作设备的监测部分选用角度传感器对隔离开关刀闸闸臂旋转的角度进行监测, 以判断隔离开关的闭合状态。高压隔离开关有不同的设计形状, 根据其动触头运动方式的不同分为剪刀式、插入式和旋转式[2], 其中剪刀式和旋转式都需要隔离开关的刀闸闸臂旋转来控制隔离开关的开与合, 因此, 激光供能技术能够应用到这两种触头运动形式的隔离开关上。图3为旋转式高压隔离开关的刀闸闸臂状态示意图。
在图3中, 每组隔离开关需要配置两个监控操纵设备, 并且安装在隔离开关刀闸闸臂旋转的结点处, 方便对隔离开关进行操纵和监测。当需要断开隔离开关时, 则可以由后台服务器对监控操纵设备下达指令, 然后在隔离开关断开的过程中, 由监测部分, 即角度传感器实时将隔离开关刀闸的角度信息反馈给后台服务器。然后后台服务器就能够通过反馈回来的信息判断出隔离开关的状态, 由于监测操纵设备是由激光供能设备进行供能, 所以具有很高的可靠性与稳定性, 不会因为电能不足的问题导致监测失误。
4 通信与后台服务器
如今, 智能化的变电站开始慢慢朝着无人值守的模式发展, 因此, 能够将监测到的信息及时准确地发送到后台的监测中心就显得十分重要, 这里就涉及到了监测设备与后台服务器的通信问题。通常的通信方式可以选用有线通信 (如光纤宽带) 和无线通信。其中无线通信可以利用电信、移动以及联通的公共网络来建立专用的通信通道, 从而使得对隔离开关状态进行监测的设备能够与后台服务器相连接。
后台服务器接收到监测设备反馈回来的信息, 进而可以判断隔离开关的开合状态, 一旦隔离开关出现异常, 可以立即启动警报措施来提醒准备进行高压作业的人员, 防止发生安全事故。
5 结束语
本文提出的基于激光供能技术的高压隔离开关状态监测系统, 利用激光供能技术能够保证对监测操纵设备的持续供能, 并能够确保对高压隔离开关的实时监测, 实现了变电站的无人值守的模式, 有效解决了高压隔离开关开合状态监测不可靠的问题, 并且通过对其进行实时监测, 实现了隔离开关状态的远程识别, 提高了电力系统的自动化水平, 极大地提高了设备监测和操纵的效率。
参考文献
[1]张涛, 苏长宝.高压开关柜安装与检修[M].北京:中国电力出版社, 2014.