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自動化基本原理范文第1篇

【關鍵詞】井下通信；人員定位；自動化；技術研究

隨著經(jīng)濟發(fā)展對煤礦需求量的加大，煤礦掘進技術面臨著新的挑戰(zhàn)，為確保煤礦的安全生產(chǎn)，井下通信及人員定位的自動化技術的研究越來越受到人們的關注。礦井自動化技術受關注的原因有兩個方面：第一，自動化技術是技術人員根據(jù)礦井的實際環(huán)境進行的參數(shù)設置，可較為精確地采集井下所需的數(shù)據(jù)；第二，自動化技術代替人工進行數(shù)據(jù)開采，可實現(xiàn)礦井安全高效的生產(chǎn)。

1 礦井自動化技術的基本原理

現(xiàn)階段，我國用于井下通信的技術主要有：井下小靈通技術、井下WIFI技術和透地通信技術等等。人員定位技術主要有：射頻定位技術、GPS定位技術和紅外線定位技術等。這些礦井自動化技術以計算機技術為基礎，通過建立地面監(jiān)控主站、礦用隔爆網(wǎng)絡交換機和分站實現(xiàn)地面對礦井的自動化控制。

1.1 井下通信技術的基本原理

井下通信技術網(wǎng)絡屬于局域網(wǎng)，局域網(wǎng)的服務器通過隔爆網(wǎng)絡交換機與地面監(jiān)控主站相連，地面監(jiān)控主站配有投影儀和電視墻，可隨時監(jiān)控礦井的動態(tài)，收集礦井內(nèi)部的實體狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息。

1.1.1 井下小靈通技術的工作原理

井下小靈通技術是由移動通信技術和網(wǎng)絡通信技術發(fā)展而來，通過移動通信技術進行實時跟蹤定位和監(jiān)控，通過網(wǎng)絡技術實現(xiàn)地面對礦井的直接控制。因為小靈通技術成本低、易于攜帶的特點，工作人員主要將其用于礦井內(nèi)部的動態(tài)監(jiān)視，收集礦井內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，為工作人員安排生產(chǎn)提供參照。此外，礦井小靈通技術不受網(wǎng)絡覆蓋的影響，數(shù)字通話程度較高，能實現(xiàn)不間斷的通信，這是較之現(xiàn)代的移動通信網(wǎng)絡有過之而無不及的優(yōu)勢。

1.1.2 井下WIFI技術的工作原理

煤礦資源開采是我國動力燃料的主要來源，這就對礦井自動化技術提出了更多、更高的要求。新時期的礦井自動化技術不僅要實現(xiàn)礦井的自動監(jiān)測，更要實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)。井下WIFI技術是彌補小靈通技術的頻段被收回后的又一有效自動化網(wǎng)絡監(jiān)測技術。井下WIFI技術系統(tǒng)以WIFI 無線網(wǎng)絡協(xié)議和TCP/IP協(xié)議為聯(lián)絡手段，以地面監(jiān)控主站為實時監(jiān)控平臺，通過WIFI無線網(wǎng)絡對礦井的全方位覆蓋，實現(xiàn)WIFI技術對礦井的監(jiān)控。

1.1.3 透地通信技術的工作原理

眾所周知，透地通信技術是以地磁波為媒介，通過無線電波穿透地層實現(xiàn)地面與礦井通信的技術手段。其設備構成比較復雜，有地面輸入設備、大功率發(fā)射機、天線和傳呼機。由于該技術信息容量小和易受電磁干擾的特點，其在礦井中的應用范圍較小，主要用于井下緊急情況的救助。

1.2 人員定位技術的基本原理

1.2.1 射頻定位技術的工作原理

射頻定位技術是通過收集井下工人的指紋實現(xiàn)對其定位的系統(tǒng)，通過建立數(shù)據(jù)庫進行指紋數(shù)據(jù)的記錄與分析，完成一對一的對應，對工人進行監(jiān)督。該系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)值只是一種參考值，在實際估算工人具置時，受工人工作的動態(tài)環(huán)境的影響，應用范圍不大。

1.2.2 GPS定位技術的工作原理

GPS定位技術依據(jù)GPS衛(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)和GPS接收機三個部分組成一個完整的定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對井下工人的監(jiān)督。其工作原理為：地面監(jiān)控系統(tǒng)向GPS衛(wèi)星發(fā)射位置信息，GPS衛(wèi)星根據(jù)其接受的信息對地面監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)定位與追蹤，將追蹤的數(shù)據(jù)發(fā)射至地面接收機，然后通過接收機將位置信息傳送給地面監(jiān)控顯示屏，運用計算機技術進行精確的計算，實現(xiàn)對井下工人位置信息的自動化監(jiān)測。此技術用于成本較高，目前僅在大型煤礦使用。

1.2.3 紅外線定位技術的工作原理

紅外定位系統(tǒng)由兩個部分組成，第一部分為工人佩戴能證明自己身份的標簽，第二部分為在礦井內(nèi)部布置固定的位置接收器。工人在井下工作期間，通過位置接收器對身份標簽進行紅外線定位，位置接收器將記錄的身份數(shù)據(jù)信息反饋給地面監(jiān)控平臺，地面監(jiān)控平臺根據(jù)數(shù)據(jù)進行具體的估算。紅外線定位技術成本較高，且對礦井中的死角無法進行精確的定位，因而使用范圍較小。

2 井下通信及人員定位的自動化技術研究

2.1 常見通信自動化技術的應用研究

常見的、用于井下通信的技術中，雖然井下小靈通技術在現(xiàn)階段因其成本低廉且不受網(wǎng)絡的限制，被廣泛應用于井下通信系統(tǒng)，但由于其使用權限的限制，日后將逐漸退出歷史舞臺；透地通信技術依靠電磁波傳送信號實現(xiàn)地面與井下的通信，但在具體的使用過程中受環(huán)境的影響較大，易被外界的磁感信息干擾，其通信的質(zhì)量有待商榷，要解決這個問題，需要建立完善的計算機保護和屏蔽體系；井下WIFI技術是目前應用較廣的技術，其自身對網(wǎng)絡要求較高，是建設現(xiàn)代化煤礦主攻的方面。

2.2 常見的人員定位自動化技術的應用研究

常見的人員定位技術中，射頻定位技術只是對人員位置信息的估算，其定位的位置信息精確度較低，在日后的實際應用中，因為其成本低廉可能被大范圍的使用。筆者認為，該技術在大面積推廣前需要做足改進工作，提高位置定位的精確度；GPS定位技術和紅外線定位技術是現(xiàn)展的高新技術，其使用范圍較廣，前者記錄的數(shù)據(jù)信息比后者精確。但二者成本都較高，因此，筆者認為要普及這兩項技術的應用，需要增強國家的科研實力，科技和經(jīng)濟是一國綜合國力的標志在井下人員定位自動化系統(tǒng)的研究中體現(xiàn)尤為突出。

3 結(jié)束語

井下通信及人員定位自動化技術是煤礦高效生產(chǎn)和工作人員人身安全的保障，在實際的應用中，技術人員應根據(jù)工程內(nèi)部具體情況，考慮各種應用系統(tǒng)的的優(yōu)缺點，做出切實可行的應用方案。本文在對通信及自動化技術進行工作原理分析的情況下，提出了改進的方案，希望這些改進方案能為我國的煤礦通信和人員定位技術提供發(fā)展的方向。

【參考文獻】

[1]李鶴.井下通信及人員定位的自動化技術研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2013.

自動化基本原理范文第2篇

關鍵詞：UFT；取證；自動化

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）35-0126-02

Abstract： The paper introduced the theory of automatic test， and the basic principle of UFT.Expounding the application of UFT in forensic software， building a set of automatic test framework， which could improve the test efficiency and save the human resource.

Key words： UFT； forensic； automation

隨著我國信息化技術的飛速發(fā)展，電子證據(jù)在公安機關案件偵破、法院審判、電子商務等諸多領域扮演著重要的角色。基于C/S架構的取證產(chǎn)品依然是市場上的主流，面對敏捷開發(fā)帶來的版本頻繁更迭，手工測試面臨巨大的挑戰(zhàn)。構建自動化測試框架，對交付版本完成基本的冒煙測試，不僅能夠減少大量重復的人力勞動，還能有效的控制產(chǎn)品質(zhì)量。

1 自動化測試概述

在敏捷開發(fā)過程中，版本更迭非常頻繁，每個版本都有大量重復的基本功能需要測試；不但浪費時間而且容易引起測試人員的疲倦，甚至忽略部分功能的測試，對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的影響。自動化測試，簡而言之，就是用程序測試程序，以腳本的運行來代替手工測試，它是測試人員測試思維的體現(xiàn)。

自動化測試主要用于回歸測試，因為測試人員完全掌握回歸測試的預期結(jié)果，可以有效地提高測試效率。當一個業(yè)務需要重復10次以上時，自動化測試的優(yōu)勢便顯現(xiàn)出來了，面對復雜重復的測試任務，自動化測試可以保證測試工作的可靠性、高效性。此外還能進行24小時全天候不停歇的測試任務。當面對多環(huán)境時，比如win xp、win vista 、win7、win8、win10，且操作系統(tǒng)還有X86、X64之分，再加上各種瀏覽器、各種殺毒軟件的組合，測試工作量之大可想而知，而自動化測試可以很好地解決這一問題。

當然，自動化測試也有其弊端，其不可能完全代替手工測試，對于復雜邏輯來說，自動化測試的編碼代價非常巨大；其次自動化測試腳本編寫有一定的門檻，對測試人員技術有一定的要求，技術的高低決定了腳本代碼質(zhì)量的好壞。

對于項目周期較長，系統(tǒng)升級較頻繁、且需求變更不大的產(chǎn)品可以適當?shù)囊胱詣踊瘻y試；對于周期較短的項目，自動化腳本代碼編寫還未完成，項目可能已經(jīng)接近尾聲，得不償失。

2 基本原理

要了解UFT的基本原理，我們首先要明確三個概念，它們分別是對象、對象屬性、對象庫。其中對象是構成被測系統(tǒng)的基本元素；每個對象都有一個可以唯一標識對象的屬性列表，稱之為對象屬性，其中屬性可以進行設置，對象通過其屬性建立了與被測系統(tǒng)元素的一一對應關系；對象庫，顧名思義，就是對象的有序集合，在一次測試過程中涉及的被測系統(tǒng)的對象成為本次測試的對象庫。

UFT采用錄制/回放的技術原理。在錄制過程中，首先根據(jù)被測系統(tǒng)，將對象識別并加入對象庫，然后生成相應的腳本；在回放過程中，首先根據(jù)要回放的腳本去對象庫中尋找相應的對象，然后對被測系統(tǒng)進行一系列的回放操作。

3 主要研究內(nèi)容

3.1 需求分析

面對頻繁的版本更迭，搭建自動化框架，完成基本的冒煙測試，有效的節(jié)約人力成本，是我們的根本目的。

首先需要關注測試的內(nèi)容。對取證軟件的取證部分進行自動化框架搭建，包括瀏覽器信息、下載取證、即時通信、郵件取證、數(shù)據(jù)恢復、系統(tǒng)痕跡、用戶痕跡、文件系統(tǒng)等八個模塊，而每個模塊下面又包含多個取證內(nèi)容，其取證對象內(nèi)容如圖2所示。

其次需要關注測試的顆粒度。被測目標數(shù)據(jù)源中，設定每個模塊均有數(shù)據(jù)，對各個模塊進行基本的點擊操作，判斷數(shù)據(jù)的有無，確定取證軟件取證功能的好壞；然后進行相關數(shù)據(jù)的導出，確保導出功能可用。對于數(shù)據(jù)的準確比對，將是我們以后考慮的事情，本文不做討論。

3.2 用例設計

通過圖2我們可以看到，取證軟件包含對75個取證對象的取證功能。測試內(nèi)容較多，用例的設計需要考慮以下幾個方面：

1）要按照軟件的使用邏輯來設計。首先進行取證軟件的打開，案件的新建，取證證據(jù)的添加，其次針對每一個模塊依次的進行數(shù)據(jù)的取證，待每一個模塊取證完成后，關閉并退出取證軟件。

2）要把握好時間觀念。根據(jù)軟件的設計方案，將取證時間少的模塊首先進行取證，取證耗時長的模塊放到末尾進行。

3）由于案件編號為唯一標識，不允許重復，所以要達到腳本的重復回放，需要對取證案件的基本信息模塊進行參數(shù)化設定。

4）加入相關的檢查點技術，并將運行結(jié)果寫入報告，可以直觀的獲取測試結(jié)果，減少測試人員的工作量。

3.3 腳本編寫

在腳本的編寫過程中，主要依賴于UFT的錄制功能。但也會出現(xiàn)對象無法識別，回放出現(xiàn)錯誤等現(xiàn)象，那就要求根據(jù)具體的情況進行具體的分析。有可能是開發(fā)人員沒有標識相應的對象屬性，也有可能是對象名稱重復導致，或者是無法識別錄制的對象，下面舉例說明：

在取證的過程中，取證結(jié)果條數(shù)不確定。少則幾條，多則成百上千條，圖3展示了兩個不同取證數(shù)目的對比，左圖中的取證數(shù)據(jù)為1條，右圖中的取證數(shù)據(jù)為770條，若對每一條記錄都進行ID標識，

3.4 結(jié)果分析

在自動化測試完成后，UFT會將測試結(jié)果打印在測試報告中。我們需要對結(jié)果進行分析，根據(jù)測試結(jié)果來判斷測試是否通過，并檢查腳本是否完全完成了測試。

3.5 現(xiàn)實意義

引入自動化測試框架后，從一定程度上有效地節(jié)約了人力成本。如圖5所示，圖表中縱坐標代表人力花費時間（人力/天），圖表橫坐標代表各個版本號。從圖表中可以看到版本1在引入自動化測試前，需要15人力/天，以3人為一測試小組，需要花費5天的時間；但引入自動化測試后，測試前期只需要進行自動化冒煙測試，節(jié)省的人力資源可以轉(zhuǎn)移到其他的項目上去，具有一定的現(xiàn)實意義。

4 結(jié)束語

本文闡述了UFT在取證軟件中的應用，搭建了自動化測試框架，實現(xiàn)了對交付測試版本的冒煙測試，有效地提高了測試效率，節(jié)約了人力成本，具有較好的現(xiàn)實意義。下一步將是在有效固定數(shù)據(jù)源的情況下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確比對，完全實現(xiàn)取證產(chǎn)品的自動化測試。

參考文獻：

自動化基本原理范文第3篇

【關鍵詞】電力系統(tǒng);自動化;遠動控制技術;應用

前言

電力系統(tǒng)自動化，主要包括生產(chǎn)過程中的自動檢測和自動控制，以及系統(tǒng)和元件的自動安全保護和網(wǎng)絡信息的自動傳輸。要實現(xiàn)這個目標，需要對計算機技術、現(xiàn)代通信技術、遠動控制技術等進行有機融合。在電力系統(tǒng)自動化中，遠動控制技術的作用不僅包括了對于故障位置的準確定位，還可以對電能的消耗以及供電質(zhì)量、系統(tǒng)負荷等進行有效分析，可以說是電力系統(tǒng)自動化的關鍵，需要電力工作人員的重視。

一、遠動控制技術概述

所謂遠動，就是應用通信技術對遠方的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調(diào)節(jié)等各種功能。在電力系統(tǒng)中，遠動是為了統(tǒng)一管理遍布各個地方的變電站所采用的一種控制技術，主要由控制端、調(diào)度端以及執(zhí)行終端共同組成，可以實現(xiàn)對于電力系統(tǒng)的遙控、遙信、遙測和遙調(diào)，從而確保電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性。

二、遠動控制技術的基本原理

一般來說，遠動控制的過程主要包括遠動信息的產(chǎn)生、傳輸以及接收。從系統(tǒng)結(jié)構分析，遠動控制系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)存在一定的差別，這個差別主要表現(xiàn)在信道上。對于遠動控制系統(tǒng)而言，要實現(xiàn)命令在信道中的有效傳輸，必須通過特定的設備，對其進行轉(zhuǎn)換，在這種情況下，遠動控制容易受到外界的干擾，影響控制的有效性和準確性。因此，電力企業(yè)必須建立一套可靠的遠動控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)“四遙”功能，既遙控（YK）、遙信（YX）、遙測（YC）和遙調(diào)（YT）。其中，YC和YX是遠動終端采集的運行參數(shù)和狀態(tài)量信息，需要按照特定的通信協(xié)議，上傳給調(diào)度中心，而YK和YT則是調(diào)度中心根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，向執(zhí)行終端下達相應的命令，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的可靠運行。其基本原理如下：

三、遠動控制技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用

1.數(shù)據(jù)采集技術

在電力系統(tǒng)自動化中，遠動控制涉及的數(shù)據(jù)采集技術主要包括變送器和A/D轉(zhuǎn)換等技術。在對信號進行處理時，一般采用0-5V的TTL電平信號。但是，由于在電力系統(tǒng)中，運行設備多屬于高電壓、大功率設備，為了保證數(shù)據(jù)采集和處理的有效進行，需要利用變送器對其設備的運行參數(shù)進行轉(zhuǎn)換，換言之，就是將電力系統(tǒng)中的電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成為相應的TTL電平信號，同時，利用A/D轉(zhuǎn)換技術，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而實現(xiàn)YX信息的編碼以及YC信息的采集。為了保證系統(tǒng)的正常運行，YX傳送信息需要利用光電隔離設備進行采集，同時將對象狀態(tài)中的二進制碼編寫到Y(jié)X數(shù)據(jù)幀中，之后利用數(shù)字多路開關，將數(shù)據(jù)輸送到接口電路。由CT、PT和相應的傳感器，獲取電壓電流信號，然后通過濾波放大，除去信號中的高次諧波，再由取樣保持環(huán)節(jié)同步采集，得到與信號源同步的信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)輸送到STD空機等高級環(huán)節(jié)，則數(shù)據(jù)采集流程結(jié)束。

2.通信傳輸技術

在電力系統(tǒng)自動化中，遠動控制系統(tǒng)的通信傳輸技術，主要包括調(diào)制和解調(diào)兩種。自動化系統(tǒng)可以通過自身的電力通信網(wǎng)絡資源和方式，構建相應的電力通信專用網(wǎng)。從目前的發(fā)展情況看，電力自動化系統(tǒng)對于信號的傳輸，主要是通過光纖以及電力線載波的形式，電力線載波之所以能夠?qū)崿F(xiàn)通信傳輸，主要是以信號發(fā)射端中經(jīng)編碼產(chǎn)生的基帶信號，以及電力線中的高頻諧波信號為載波信號，利用相應的調(diào)制技術，將信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，以電壓和電流的方式，從電力線進行通信傳輸。在接收端接收到模擬信號后，利用解調(diào)技術，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。光纖傳輸技術的發(fā)展，使得光纖設備的造價不斷降低，電力系統(tǒng)自動化光纖傳輸網(wǎng)絡不斷發(fā)展和完善，必將取代傳統(tǒng)的通信傳輸網(wǎng)絡，成為電力系統(tǒng)自動化通信傳輸?shù)闹饕绞剑瑧摰玫诫娏ぷ魅藛T的重視和深入研究。

3.信道編碼技術

在遠動系統(tǒng)中，信道編碼技術主要是指信道的編碼、譯碼以及信道傳輸協(xié)議等。在電力系統(tǒng)中，RTU采集到的數(shù)據(jù)信息，要想傳輸?shù)秸{(diào)度中心，必須經(jīng)過線性的通信信道。但是，受各種因素的影響，數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中，必然存在一定的干擾，影響信息的完整性和準確性。針對這種情況，可以通過對信息進行信道編碼和譯碼的方式，提升信息在傳輸過程中的抗干擾能力。從目前來看，在電力系統(tǒng)中，多使用線性分組碼進行編碼和譯碼。同時，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，對數(shù)據(jù)傳輸中的差錯進行控制，需要在編碼后，采用循環(huán)檢錯法、反饋檢錯法等進行檢驗。

線性分組碼屬于奇偶校驗碼的一種，在信道編碼的傳輸過程中，可以使用（n，k）的形式進行表示。假設信息矢量存在k個碼元，按照相應的規(guī)則，增加r個監(jiān)督碼元，形成n=k+r的碼元組，如果監(jiān)督碼采用的信息碼元是原信息碼元的線性組合，則為線性分組碼，如果使用矩陣來表示，則為R=MG。其中，R表示監(jiān)督碼部分，為[1×（n-k）];M表示原信息碼部分，為（1×k）;G表示生成矩陣，為[k×（n-k）]。監(jiān)督碼在這里的作用，主要是實現(xiàn)信息編碼的檢錯和糾錯。同時，作為線性組碼的一種，循環(huán)碼是比較常用的編碼形式，其特性是各個碼字中的碼元循環(huán)向左（右）移位所形成的碼字依然是碼組中的一個碼字。其編碼原理如下：

在一個（n，k）的循環(huán)碼中，如果有且僅有一個n-k次碼多項式g（x），則需要滿足下列條件：循環(huán)碼中的每一個多項式h（x），則h（x）=m（x）g（x）。在編碼過程中，將m（x）與xn-k相乘，之后被g（x）相除，得商p（x），得余u（x），再將u（x）模2加上xn-km（x），就可以得到系統(tǒng)循環(huán)碼字h（x）=xn-km（x）+u（x）。

通過這種方式，可以對系統(tǒng)循環(huán)碼編碼中是否在噪音信道中受到干擾進行良好的校驗準則，用生成多項式去除接收碼字，檢查余式是否為零，若余式為零則無誤碼，反之則有。

四、結(jié)語

總而言之，在電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的過程中，遠動控制技術是十分重要的，不僅可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度的自動化，還可以提升電力系統(tǒng)的交互性和智能化。隨著遠動控制技術的不斷提高和完善，其在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展中的作用必將更加重要，為電力系統(tǒng)的自動化奠定良好的基礎。

參考文獻

[1]張恒山.電力系統(tǒng)自動化中遠動控制技術的應用[J].機電信息2012，（36）：115-116.

[2]李勛濤，柯美波.自動化遠動控制技術在電力系統(tǒng)的應用[J].電源技術應用，2013，（12）：138.

自動化基本原理范文第4篇

【關鍵詞】配電；保護；技術

【中圖分類號】F407.67 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0008-01

1、饋線保護的技術

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，電力用戶用電的依靠性越來越強，供電可靠性和供電電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)的工作重點，而配電網(wǎng)饋線保護的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量，具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復供電。具體實現(xiàn)方式有以下幾種：

1.1 傳統(tǒng)的電流保護過電流保護是最基本的繼電保護之一?？紤]到經(jīng)濟原因，配電網(wǎng)饋線保護廣泛采用電流保護。常用的方式有反時限電流保護和三段電流保護，其中反時限電流保護的時間配合特性又分為標準反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限。這類保護整定方便、配合靈活、價格便宜，同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖，以提高可靠性；增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。

1.2 基于饋線自動化保護配電自動化包括饋線自動化和配電治理系統(tǒng)，其中饋線自動化實現(xiàn)對饋線信息的采集和控制，同時也實現(xiàn)了饋線保護。饋線自動化的核心是通信，以通信為基礎可以實現(xiàn)配電網(wǎng)全局性的數(shù)據(jù)采集與控制，從而實現(xiàn)配電SCADA、配電高級應用（PAS）。同時以地理信息系統(tǒng)（GIS）為平臺實現(xiàn)了配電網(wǎng)的設備治理、圖資治理，而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網(wǎng)保護與監(jiān)控、配電網(wǎng)治理的全方位自動化運行治理系統(tǒng)。這種饋線自動化的基本原理如下：當在開關s1和開關S2之間發(fā)生故障（非單相接地），線路出口保護使斷路器B1動作，將故障線路切除，裝設在S1處的FTU檢測到故障電流而裝設在開關s2處的FTU沒有故障電流流過，此時自動化系統(tǒng)將確認該故障發(fā)生在S1與S2之間，遙控跳開S1和S2實現(xiàn)故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器，最后合上聯(lián)絡開關s3完成向非故障區(qū)域的恢復供電。

這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護、RTU遙控及重合閘的多種方式，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時間內(nèi)實現(xiàn)故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)恢復供電。該方案是目前配網(wǎng)自動化的主流方案，能夠?qū)伨€保護集成于一體化的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，從故障切除、故障隔離、恢復供電方面都有效地提高了供電可靠性。

2、現(xiàn)代饋線保護

配電自動化中的饋線自動化較好地實現(xiàn)了饋線保護功能。但是隨著配電自動化技術的發(fā)展及實踐，對配電網(wǎng)保護的目的也要悄然發(fā)生變化。最初的配電網(wǎng)保護是以低成本的電流保護切除饋線故障，隨著對供電可靠性要求的提高，又出現(xiàn)以低成本的重合器方式實現(xiàn)故障隔離、恢復供電，隨著配電自動化的實施，饋線保護體現(xiàn)為基于遠方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎上，配電網(wǎng)通信得到充分重視，成本自動化的核心。目前國內(nèi)的主流通信方式是光纖通信，具體分為光纖環(huán)網(wǎng)和光纖以太網(wǎng)。建立在光纖通信基礎上的饋線保護的實現(xiàn)由以下三部分組成：①電流保護切除故障；②集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)故障隔離；③集中式的配電主站或子站遙控FTU實現(xiàn)向非故障區(qū)域的恢復供電。

這種實現(xiàn)方式實質(zhì)上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復供電。假如能夠解決饋線故障時保護動作的選擇性，就可以大大提高饋線保護的性能，從而一次性地實現(xiàn)故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護裝置利用快速通信協(xié)同動作，共同實現(xiàn)有選擇性的故障隔離，這就是饋線系統(tǒng)保護的基本思想。

3、饋線系統(tǒng)保護技術

3.1 基本原理饋線系統(tǒng)保護實現(xiàn)的前提條件如下：①快速通信；②控制對象是斷路器；③終端是保護裝置，而非TTU。

在高壓線路保護中，高頻保護、電流差動保護都是依靠快速通信實現(xiàn)的主保護，饋線系統(tǒng)保護是在多于兩個裝置之間通信的基礎上實現(xiàn)的區(qū)域性保護?；驹砣缦拢涸撓到y(tǒng)采用斷路器作為分段開關，A、B、c、D、E、F對于變電站M，手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應于c至F之間的部分。N側(cè)的饋線系統(tǒng)保護則控制開關A、B、C、D的保護單元URl至UR7組成。

當線路故障F1發(fā)生在BC區(qū)段，開關A、B處將流過故障電流，開關c處無故障電流。但出現(xiàn)低電壓。

3.2 故障區(qū)段信息定義故障區(qū)段信息如下：

邏輯1：表示保護單元測量到故障電流，

邏輯o：表示保護單元未測量到故障電流，但測量到低電壓。

當故障發(fā)生后，系統(tǒng)保護各單元向相鄰保護單元交換故障區(qū)段，對于一個保護單元，當本身的故障區(qū)段信息與收到的故障區(qū)段信息的異或為1時，出口跳閘。

為了確保故障區(qū)段信息識別的正確性，在進行邏輯1的判定時，可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。

3.3 系統(tǒng)保護動作速度及其后備保護為了確保饋線保護的可靠性，在饋線的首端URl處設限時電流保護，建議整定時間內(nèi)0.2秒，即要求饋線系統(tǒng)保護在200ms內(nèi)完成故障隔離。

在保護動作時間上，系統(tǒng)保護能夠在20ms內(nèi)識別出故障區(qū)段信息，并起動通信。光纖通信速度很快，考慮到重發(fā)多幀信息，相鄰保護單元之間的通信應在30ms內(nèi)完成。斷路器動作時間為40ms～100ms，這樣，只要通信環(huán)節(jié)理想即可實現(xiàn)快速保護。

3.4 饋線系統(tǒng)保護的應用前景饋線系統(tǒng)保護在很大程度上沿續(xù)了高壓線路縱聯(lián)保護的基本原則。由于配電網(wǎng)的通信條件很可能十分理想。在此基礎之上實現(xiàn)的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統(tǒng)保護利用通信實現(xiàn)了保護的選擇性，將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復故障一次性完成，具有以下優(yōu)點：①快速處理故障，不需多次重合；②快速切除故障，提高了電動機類負荷的電能質(zhì)量；③直接將故障隔離在故障區(qū)段，不影響非故障區(qū)段；④功能完成下放到饋線保護裝置，無需配電主站、子站配合。

4、未來保護技術

繼電保護的發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機型。微機保護在擁有很強的計算能力的同時，也具有很強的通信能力。通信技術，尤其是快速通信技術的發(fā)展和普及，也推動了繼電保護的發(fā)展。系統(tǒng)保護就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護裝置共同構成的區(qū)域行廣義保護。

電流保護、距離保護及主設備保護都是采集就地信息，利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯(lián)保護則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換，進行處于異地的兩個裝置協(xié)同動作。近年來出現(xiàn)的分布式母差保護則是利用快速的通信網(wǎng)絡實現(xiàn)多個裝置之間的快速協(xié)同動作假如由位于廣域電網(wǎng)的不同變電站的保護裝置共同構成協(xié)同保護則很可能將繼電保護的應用范圍提高到一個新的層次。這種協(xié)同保護不僅可以改進保護問的配合，共同實現(xiàn)性能更理想的保護，而且可以演生于基于繼電保護相角測量的穩(wěn)定監(jiān)控協(xié)系統(tǒng)，基于繼電保護的高精度多端故障測距以及基于繼電保護的電力系統(tǒng)動態(tài)模型及動態(tài)過程分析等應用領域。目前，在輸電網(wǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了基于GPS的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)和分散式行波測距系統(tǒng)。在配電網(wǎng)，伴隨賊配電自動化的開展。配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護有可能率先得到應用。

自動化基本原理范文第5篇

關鍵詞：教學改革；新能源發(fā)電技術；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

作者簡介：韓楊（1982-），男，四川成都人，電子科技大學機電學院電力電子系，講師。

基金項目：本文系電子科技大學中央高校基本科研業(yè)務費資助（項目編號：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源發(fā)電技術”是電子科技大學電氣工程及自動化、機械設計制造及自動化、工業(yè)工程三個專業(yè)課程體系中的一門重要課程。該課程屬于高年級本科生的專業(yè)選修課，共32課時、內(nèi)容多、知識面廣、綜合性強。[1， 2]由于三個專業(yè)的學生知識體系存在一定差異，在教學理念、教學內(nèi)容、教學方法等方面，需要做出系統(tǒng)的設計和創(chuàng)新。筆者在教學過程中，充分吸收國外高校模塊化教學模式、凝練教學內(nèi)容，充分利用交互式教學方法，采用課堂講授、提問與解答、課程項目、研究報告等手段，把互動式教學方法成功應用到教學實踐中。課程以電能變換與控制為主線，鼓勵不同專業(yè)背景的學生組成研究小組對課程項目進行協(xié)作研究，提升了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的自主創(chuàng)新能力。[3， 4]

一、國外“新能源發(fā)電技術”教學內(nèi)容與模式回顧

1.麻省理工學院（MIT）的模塊化教學模式

課程簡介：課程評估當前和未來潛在的能源系統(tǒng)，包括資源提取、轉(zhuǎn)換和最終使用技術，重點區(qū)域和全球能源需求。研究各種可再生能源和傳統(tǒng)能源的生產(chǎn)技術，能源最終用途和替代品，在不同國家的消費習慣。

第一部分：能源的背景。欠發(fā)達國家日益增長的能源需求、發(fā)達國家可持續(xù)的未來能源。能源概述、能源供給和需求的問題；能源轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟性分析，氣候變化和應對措施。模塊1：能量傳遞和轉(zhuǎn)換方法。模塊2：資源評估和消耗分析。模塊3：能量轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲。模塊4：系統(tǒng)的分析方法。模塊5：能源供應，需求和存儲規(guī)劃。模塊6：電氣系統(tǒng)動力學。模塊7：熱力學與效率的計算。

第二部分：具體的能源技術。模塊1：核能的基礎和現(xiàn)狀；核廢料處理；擴建民用核能和核擴散。模塊2：化石能源的燃料轉(zhuǎn)換，電源循環(huán)，聯(lián)合循環(huán)。模塊3：地熱能源的類型；技術、環(huán)境、社會和經(jīng)濟問題。模塊4：生物質(zhì)能資源和用途，資源的類型和要求。

第三部分：能源最終用途，方案評估和權衡分析。模塊1：汽車技術和燃料經(jīng)濟政策。模塊2：生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生命周期分析；土地使用問題、凈能量平衡和能量整合。模塊3：電化學方法電能儲存、能量轉(zhuǎn)換，燃料電池。模塊4：可持續(xù)能源，非洲撒哈拉以南地區(qū)的電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和選擇。

2.瑞典皇家理工學院（KTH）課程內(nèi)容與要求

課程內(nèi)容：替代能源和可再生能源的全方位的介紹和分析，包括整合這些解決方案以滿足能源服務的要求。包括現(xiàn)有和未來的替代能源，如水能、風能、太陽能、光伏、光熱，燃料處理；可再生能源系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)；動態(tài)整合各種可再生能源。在整個教學過程中，學生的讀、寫和研討主題是“先進的可再生能源系統(tǒng)技術”，特別是通過項目工作和多個為期半天的研討會對相關專題進行研討，每個人都參與演講和討論，并邀請有行業(yè)工程背景的專家和政策制定者來課堂參與探討，豐富課堂內(nèi)容、提升教學質(zhì)量。

課程要求：在課程結(jié)束時，學生應能夠分析和設計能源系統(tǒng)，利用風能、生物能源、太陽能產(chǎn)生電力或用于加熱與冷卻。完成課程后，學生能詳細說明風能、生物能、太陽能基本原理和主要特點，以及它們之間的區(qū)別。能掌握這3種可再生能源系統(tǒng)的主要組件，了解基于化石燃料的能源系統(tǒng)對環(huán)境和社會的影響。

3.威斯康星大學（UWM）課程內(nèi)容與要求

課程內(nèi)容：學習有關國家最先進的可再生能源系統(tǒng)，包括生物質(zhì)、電力和液體燃料，以及風力、太陽能、水電。學生們將對可再生能源電力和能源供應做工程計算，并要了解可再生能源的生產(chǎn)、分配和最終使用系統(tǒng)。能源存儲、可再生能源政策；經(jīng)濟分析，購買和銷售能源；風能理論與實踐；太陽能可用性，光熱和光伏發(fā)電系統(tǒng)；水電；地熱，潮汐能和波浪發(fā)電；生物能源、生物質(zhì)燃燒熱力和電力；生物質(zhì)氣化，生物油熱解；生物燃料的生命周期評估。

課程要求：掌握基本的可再生能源系統(tǒng)的工程計算，了解可再生資源評估和能源基礎設施一體化。確定可再生能源系統(tǒng)的環(huán)境影響。設計和評估可再生能源系統(tǒng)的技術和經(jīng)濟上的可行性。了解能源在社會中的關鍵作用。了解可再生能源發(fā)展的公共政策、市場結(jié)構。卓越學生的學習成果：能夠運用數(shù)學、科學和工程原則進行實驗設計，并能分析和解釋實驗現(xiàn)象。有能力設計一個系統(tǒng)、部件或過程，以滿足預期要求，具備解決工程問題和有效溝通的能力。

二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下“新能源發(fā)電技術”教學設計

通過對該課程的學習，使學生了解中國的能源現(xiàn)狀，掌握電源變換與控制技術的基本原理，掌握光伏發(fā)電和風力發(fā)電的基本原理及系統(tǒng)的構成，加深對中國風力資源和風力發(fā)電基本原理的認識，理解生物質(zhì)資源的利用現(xiàn)狀、轉(zhuǎn)換與控制技術的基本原理，了解天然氣、燃氣發(fā)電與控制技術的基本原理和應用情況。吸收國外經(jīng)驗，設計教學模塊。

1.電源變換和控制技術

內(nèi)容要點：電力電子器件的概念、特征和分類，不可控器件——電力二極管，半控型器件——晶閘管，電力場效應晶體管——電力MOSFET，絕緣柵雙極型晶體管——IGBT；AC—DC變換電路：二極管整流器——不控整流，晶閘管整流器——相控整流，PWM整流器——斬波整流；DC—DC變換電路：單管不隔離式DC—DC變換器，隔離式DC—DC變換器；DC—AC變換電路原理、分類、參數(shù)計算；AC—AC變換電路。

課堂提問：晶閘管的導通和關斷條件是什么？相控整流與PWM整流電路區(qū)別是什么？交流調(diào)壓電路的基本原理是什么？什么是逆變？如何防止逆變失敗？

課程項目1：讓學生設計一個50kW的相控整流和PWM整流電路，進行MATLAB仿真分析，比較兩種整流電路的區(qū)別，要求分組討論、制作PPT演講，撰寫研究報告。

2.風能、風力發(fā)電與控制技術

內(nèi)容要點：風的產(chǎn)生、特性與應用；風力發(fā)電機組的結(jié)構、分類與工作原理；風力發(fā)電的特點、控制要求和功率調(diào)節(jié)控制；風力發(fā)電機組的并網(wǎng)運行和功率補償：同步發(fā)電機組、異步發(fā)電機組和雙饋異步發(fā)電機組的并網(wǎng)運行和功率補償。

課堂提問：簡述風能轉(zhuǎn)換的基本原理。風力機的空氣動力學參數(shù)有哪些？具體怎么求解？風力機有哪幾種分類方法？

課程項目2：讓學生設計基于全功率變換器的風力發(fā)電系統(tǒng)，在課程項目1的PWM整流電路的基礎上，設計整流和逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。

3.太陽能、光伏發(fā)電與控制技術

內(nèi)容要點：太陽能利用方式、分類及原理，中國光伏發(fā)電的歷史和研究現(xiàn)狀；太陽能電池的工作原理，太陽能電池材料的光學性質(zhì)、等效電路、輸出功率和填充因數(shù)，太陽能電池的效率、影響效率的因素及提高的途徑；太陽能電池制造工藝，多、單晶硅制造技術；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設備構成，正弦波PWM技術，逆變器基本特性及評價；獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構及工作原理、系統(tǒng)構成；并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類、特點、結(jié)構、供電形式和設備構成。

課堂提問：多晶硅和單晶硅的制造工藝有什么不同？根據(jù)制作工藝的不同它們各有什么特點？什么是正弦波PWM逆變技術？并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪幾部分構成？

課程項目3：讓學生設計小功率并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在課程項目2逆變電路的基礎上，設計單相及三相逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。

4.生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換與控制技術

內(nèi)容要點：生物質(zhì)能的定義、生物質(zhì)資源特點及類別；生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換和發(fā)電技術、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的能源模形式，城市垃圾、生物質(zhì)燃氣發(fā)電技術；生物質(zhì)熱裂解發(fā)電技術的分類、生物質(zhì)熱裂解機理，生物質(zhì)熱裂解技術及裝置簡介；我國生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀及開發(fā)生物質(zhì)能的必要性，生物質(zhì)能發(fā)電前景。

課堂提問：生物質(zhì)能的優(yōu)缺點是什么？根據(jù)其優(yōu)缺點如何揚長避短充分利用生物質(zhì)資源？生物質(zhì)熱裂解的機理是什么？請詳細分析說明。影響生物質(zhì)熱裂解的因素有哪些？具體是如何影響的？

5.天然氣、燃氣發(fā)電與控制技術

內(nèi)容要點：天然氣水合物的概念，形成機理及化學性質(zhì)；天然氣的綜合利用、環(huán)境價值與發(fā)展前景；小型燃氣輪機發(fā)電機組的原理及用途、主要形式及應用前景；燃氣輪機組的電能變換與控制系統(tǒng)、電網(wǎng)供電及控制；燃氣發(fā)電機組的并網(wǎng)運行與控制策略，DC-AC低頻并網(wǎng)逆變技術，DC-AC/ AC-DC-AC三級變換高頻環(huán)節(jié)并網(wǎng)逆變技術；燃氣發(fā)電機組高頻并網(wǎng)逆變的控制策略。

課堂提問：小型燃氣輪機組并網(wǎng)發(fā)電的原理是什么？簡述燃氣輪機組電能變換系統(tǒng)的結(jié)構和工作原理。燃氣發(fā)電機組高頻并網(wǎng)逆變是如何實現(xiàn)的？

三、結(jié)束語

在充分吸收國外高校“新能源發(fā)電技術”模塊化教學模式的基礎上，以人才培養(yǎng)為中心，凝練教學內(nèi)容、改革教學方法，提高了學生對該課程的學習興趣，課堂互動得到明顯改善，不同專業(yè)背景的學生能夠?qū)φn程項目進行協(xié)作研究，發(fā)揮各自的特長收集和吸收國外前沿技術，在PPT演講、研究報告撰寫方面鍛煉了學生的綜合能力，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]何瑞文，謝云，陳璟華.電氣工程及其自動化專業(yè)建設與實踐模式探討[J].中國電力教育，2012，（3）：72-73.

[2]王三義.淺談新能源發(fā)電技術[J].中國電力教育，2011，（15）：92-93.