测控电路
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测控电路范文第1篇
Abstract: The paper disucsses the teaching method of using multisim10 simulation technology to do the virtual experiment in circuit measure and control. The method is not only can enhance the teaching effect by applying multisim10 simulation technology in instrument amplifier to do the vivid simulation and analysis, but also can cultivate the innovate consciousness and design ability of students. From the practice result, this simulation application made a good effect in teaching and experiment reform of circuit measure and control.
Key words: multisim10circuit of measure and control;teaching;simulation
中图分类号:TM1文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0226-02
0引言
《测控电路》是电子、测控、机电一体化等专业的一门综合性和实践性都很强的专业课,主要涉及到信号测量与调理、调制与解调、滤波、转换、细分和控制等。这门课程教学目标要求理论与应用统一,如果没有动手实践来支撑,理论教学很难达到教学目标。若在讲授理论知识的同时,辅助实验演示或实验,可以大大提高课堂教学效率,收到事半功倍的效果。本文介绍了利用 Multisim10进行仪表放大器的仿真教学和实验思路,为学生学习提供一个应用范例。
1Multisim10仿真软件的特点
采用直观的电路图输入方式,界面友好、操作方便、简单易学。该软件采用直观的图形界面创建电路, 在屏幕上模仿真实实验室的工作台,简单直观。该软件具有 1600多种元件模型和多达17台虚拟仪器,而且仪器的操作开关、 按键与实际仪器仪表极为相似,可以对模拟、 数字电路和混合电路进行仿真,实时显示测量结果。
2Multisim10 仿真技术在测控电路教学中的应用
在测控电路教学中,一般只能从原理的角度来教学,如果学生动手不多,很难理解相应理论。虽然都有实验,大多为验证性实验,而且课时有限,并且往往做实验时忘了理论分析,难以实现即时验证理论。应用 Multisim10仿真软件辅助教学,能够快速、完整地构建出实验的原理图,并且能够完美地进行实验过程仿真,实时显示实验结果,是提高教学效率和效果的好方法。另外,由于实验设备和耗材昂贵,所以有相当一部分实验项目是只能在理论上学习,不能实际开设的。这在很大程度上扼杀了学生的创造能力的发展,而应用 Multisim10仿真软件,学生不必担心元器件的损坏,大大提高了学生敢于尝试的信心和积极创新的能力。同时由于Multisim10 仿真软件能够用低成本搭建高档次的实验室,也大大减轻了学校的经济负担。另外,丰富的虚拟仪器和仪表和功能也是现实所难以具备的。
3典型仪表放大器原理分析
测量放大电路是测控电路教学和实验中的重要内容,它是获取传感器信号的常用方式。在一个典型的测控系统中,通过传感器所采集到的电信号常为差模小信号,且与电路之间的连接具有一定的距离,还往往伴随着很大共模电压(包含干扰电压)。由于多数传感器的等效内阻随被测物理量的变化而变化。因此,放大这类信号的放大器应具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益和高共模抑制比的特点,由三运放组成的仪表放大器就能满足上述要求。
图1是目前广泛应用的高共模抑制比放大电路。它由三个集成运算放大器组成,其中A1和A2为两个性能一致(主要指输入阻抗、共模抑制比和增益)的同相输入通用集成运算放大器,构成平衡对称差动放大输入级。A3构成双端输入差动放大电路,用来进一步抑制A1、A2的共模信号,并适应接地负载的需要。
根据运算放大器的基本分析方法,容易得到A3的输出
u=(u-u)=1+(u-u)(1)
由式(1)可以看出,u与(u-u)成正比,故电路放大差模信号,抑制共模信号。
4仪表放大器的实例应用与仿真
设计一个传感器放大器,如图2所示。其中R5代表传感器,当R5相对于其他桥臂的偏差为1%时,放大器产生±5V的输出电压。稳压管电压VD=5.1V,ID=10mA,电桥电压基准为7.5V;运放的电源电压为15V;电桥中电阻均为100kΩ,R5=100(1+δ) kΩ,其中浮动范围δ≤±1%;电源电压15V。
从上图可以看出,电路分三部分:U3A、D2等组成稳压电路,它由5.1V的稳压管产生7.5V的稳定电压,为传感器所在的桥式电路提供一个稳定的基准电压。由后面的理论设计可知,该电压直接影响桥式电路的输出电压。三个电阻R4、R6、R7和传感器R5组成桥式电路,将R的变化转化为输出电压。U3B、U3C、U3D等组成仪表放大器,对桥式电路的输出电压进一步放大,并提高共模抑制比。
4.1 基准电压设计
从图2可以看出
R===1KΩ(2)
若R2取10kΩ,由
=1+(3)
可计算得R3=4.656kΩ。
4.2 仪表放大器设计
对于传感器所在的桥式电路,有
V=-V≈-V≈V(4)
当V1=7.5V,δ=1%时,桥式电路最大输出电压Vo1max=0.01875V。
根据设计要求,Vo=5V,则放大器增益为
A=≈≈266.7(5)
根据仪表增益公式(1)有
=1+(6)
一般来说,R14/R12与R9/R8具有相同的数量级。为了尽量减少电阻规格,并且采用最常用电阻,可以取R14、R9为100 kΩ,取R12为10 kΩ,理论可计算得R8=7.7912 kΩ。此时,R5为99 kΩ(δ=1%,5为101 kΩ时,Vo=-5V)。实际仿真调试时,当R8=7.832 kΩ时,输出电压为5V,如图2中所示,与理论计算结果有一定的误差。此时的仿真结果见图2所示。
5系统仿真测试效果
通过multisim10的软件parameter sweep analysis功能获得图3所示数据。该数据不够直观,因此再通过软件画图得到图4所示的图形效果。
从图4所示的图形效果可见,由三运放组成的仪表放大器的线性度较好,能够满足传感器放大电路的测量。
这样,我们就能够从仪表放大器的原理、设计、应用、仿真以及测试结果一次性全部直观的展现出来,能够在课程教学和实验中引导学生学会分析和应用,利用仿真工具进行初步设计和验证。
6总结
基于Multisim10的测控电路教学,实现了理论与实践的紧密结合,启发和探究的教与学,利用计算机仿真,化难为易,变抽象为具体,使学生学习积极性大大提高。但由于虚拟器件存在着虚拟的特点,在真实性方面与实际的硬件仪器仪表存在着比较大的差距,并不能完全替代传统的实验手段。所以在实际的教学过程中,仿真只是锦上添花的一种教学手段。而在实验的时候,应该先利用multisim10做预习报告,既能减少无谓手抄工作,又能激发学生的学习热情。然后带着仿真结果再去做实验会有很高的效率和很好的效果。摆脱了传统式的手抄预习报告,到实验现场才开始学习实验任务,搭建实验电路漏洞和错误百出,需要什么样的实验结果也不是很清楚等这个传统的实验模式。像这样把Multisim10仿真软件和硬件的仪器仪表结合起来,把现代化手段与传统实验有机的结合起来,发挥各自的优势,才能收到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]劳五一,劳佳编.模拟电子电路分析、设计与仿真[M].北京:清华大学出版社,2007.
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[3]刘刚编.multisim&Ultiboard10原理图与PCB设计[M].北京:电子工业出版社,2008.
测控电路范文第2篇
关键词:包装机;电加热器;自动断电;断路故障
中图分类号:TP277 文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2009)21-141-03
Design and Application of Measuring and Control Device of
Open Circuit Fault in Electric Heater
LV Yuming,LIU Yingui
(Tianjin Electronic Information Vocational College,Tianjin,300132,China)
Abstract:In equipments such as automatic packing machine and bagging machines which required the electric heater to package plastic products,it is common that electric heater is often in open circuit fault.To detect the inductive voltage of the circuit by current is to determine whether the electric heater is working properly.Alarm output or host control can be realized by using opto-coupler device to determine whether the normal temperature controller is on/off.Electric heater circuit fault monitoring and control devices can automatically identify whether temperature heater is off and whether the electric heater is in open circuit.After trial on the packaging machine,the device of the performance parameters can meet requirements of packaging equipments and users.It also meets the requirement of packaging machinery equipment.
Keywords:packaging machines;electric heater;automatic power-off;open circuit fault
针对目前全自动包装机、制袋机、塑料注塑机等设备均需电加热器进行塑料产品的封装,电加热器烧断(断路)是设备使用中最常见的故障,一旦电加热器出现断路故障,不及时排除,轻则不能保证塑料成形产品的产品质量,重则会造成原材料浪费,增加企业运行成本。本技术及专利产品能正确判断电加热器是温度升高自动断电还是电加热器断路故障。
1 该装置的研究意义
该装置的研究意义主要来源于相关设备厂家(如包装机械、制袋机械、注塑机械等)及产品的直接应用企业,这些企业的生产过程表明:
(1) 在包装行业电加热设备具有广泛的应用市场。
(2) 电加热器烧断(断路)是设备使用中最常见的故障。
(3) 电加热器烧断故障不及时排除,轻则不能保证塑料成形产品的产品质量,重则会造成原材料浪费,造成人力、物力资源损失,增加企业运行成本。
针对塑料包装加工行业的需求,该装置应达到下列要求:
(1) 电加热器断路检测装置能够自动识别温度升高加热器断电和电加热器断路故障。
(2) 电加热器断路后立即控制加工机器停止运行,给出报警信号。
2 该装置提出的背景
中国是世界包装制造和消费大国,在20世纪90年代后由于包装制品工业发展的需要而出现了高速度发展,年平均增长率为30%[1],而塑料包装在包装产业总产值中的比例已超过30%,成为包装产业中的生力军,在食品塑料包装、医药塑料包装、化妆品塑料包装、农药塑料包装及工农业生产各个领域发挥着不可替代的作用[2]。目前国内包装机、制袋机、注塑机等电加热类机械设备产量将大增,但它的电加热器使用寿命却仅有2~3个月,一旦加热器出现烧断故障,将造成原材料的浪费和使产品质量受到影响。
2.1 关键技术
包装机上电加热器一般由温度控制仪表的触点来控制交流电源通断。当电加热器温度低于设定温度时,温度控制仪表的触点接通,电加热器温度上升。当电加热器温度高于设定温度时,温度控制仪表的触点断开,电加热器温度下降。温度控制仪表的触点通断,保证电加热器工作在一定温度范围内。一旦加热器出现烧断故障,操作人员无法判断是温度升高加热器正常断电还是加热器断路故障造成的断电。由于加热器的热惯性,温度需延迟一段时间才降下来,这样当操作人员发现产品不合格后,已造成百上千的产品浪费,使产品质量受到影响。电加热器断路检测装置应能够自动识别温度升高加热器断电和电加热器断路故障[3]。
2.2 国内外的现有技术情况
目前,国外智能温度控制仪表中兼有低温检测及报警功能,而无加热器断路故障检测,如日本富士、欧姆龙公司产品;国内某些企业生产的相关产品体积大、检测及报警配置复杂、可靠性差、不便于安装维护,不能很好满足相关企业的需求。
2.3 市场需求量大,要求该技术产品性价比高、便于安装
目前国内包装机、制袋机、注塑机等电加热类机械设备产量大增,用户多为中小型企业。由于市场竞争激烈,特别是塑料加工机械成形产品的直接用户更需要产品价格低、性能可靠、安装维护方便的电加热器断路故障测控装置以保证塑料包装机械成形产品的质量。
3 该装置的工作原理
电加热器断路故障测控装置是串接于加热器和温度控制仪表触点之间,主要用加热器断路(烧断)的电流检测和仪表触开关点K通断的电压检测。若仪表触点K正常通断,对本装置没有影响,无信号输出;只有当加热器出现断路故障,本装置才有信号输出,再与其他装置(显示、蜂鸣、主机控制等)配合,实现控制功能要求。
系统配置示意图如图1所示。包装机电加热器断路测控装置,由触点动作检测电路、加热器故障检测电路、测控信号输出电路及直流电源组成;横封触点动作检测电路、纵封触点动作检测电路分别并接于横封温度控制仪表触点开关(K1)和纵封温度控制仪表触点开关(K2)的两端,用于对仪表触点开关处的电压检测。当触点开关K1和K2断开时,发光二极管L1和L2发光;当触点开关K1和K2闭合时,发光二极管L3和L4发光。横封(纵封)加热器故障检测电路串接于横封(纵封)加热器和温度控制仪表触点开关K1(K2)之间,用于对横封(纵封)加热器断路的电流检测;当加热器正常时,发光二极管L5(L6)不发光;当横封(纵封)加热器断路时,发光二极管L5(L6)发光报警;同时继电器J吸合,对外给出控制信号。如图2所示[4]。
包装机一般都由横封加热电路和纵封加热电路组成,两电路结构一样,故只分析横封加热电路。横封触点动作检测电路包括电阻(R1,R2)、整流二极管(D1)、滤波电容(C1)、光电耦合器件TLP521-1(U1)及LED发光二极管(L1)。当触点开关(K1)断开时,LED发光二极管(L1)发光;光电耦合器件(U1)输出低电平,测控信号输出电路三极管(Q3,Q5)截止;当触点开关(K1)闭合时,LED发光二极管(L1)不发光,光电耦合器件(U1)输出高电平,二极管(D9)截止,三极管(Q1)导通,LED发光二极管(L3)发光,钳位二极管(D10)导通,测控信号输出电路三极管(Q3,Q5)截止[5]。
由法拉第电磁感应定律知道,只要线圈所交链的磁通发生变化,均要在线圈中产生感应电动势,不管所交链的磁通是否是由本线圈的电流产生[6]。所以,横封加热器故障检测电路是由互感电路完成,包括互感器(H1)、整流二极管(D2)、滤波回路电容(C2)、电阻(R4)、三极管(Q1)、LED发光二极管(L3)及双路电压比较器LM393(U3);电阻(R9,R10)组成分压电路为电压比较器(U3)提供1 V的基准电压;当横封加热器正常时,LED发光二极管(L3)发光,指示横封触点开关K1闭合,电压比较器(U3)输出高电平,三极管(Q1)导通,钳位二极管(D10)导通,横封加热回路指示LED发光二极管(L5)不发光,输出驱动电路三极管(Q3,Q5)截止,对外没有输出;当横封加热器断路时,电流检测互感器(H1)上没有感应电压,电压比较器(U3)输出低电平,三极管(Q1)截止,测控信号输出电路三极管(Q3,Q5)导通,发光二极管(L5)发光报警;同时继电器(J)吸合,对外给出控制信号[7]。
电源模块采用三端集成稳压器,在三端集成稳压器中包括了串联型直流稳压的各个组成部分,另外加上保护电路和启动电路。在W7800系列三端集成稳压器中,已将三种保护电路集成在芯片内部,它们是限流保护电路、过热保护电路和过压保护电路[8]。
电路直流稳压电路由变压器(H3)、整流二极管(D5～D8)、滤波电容(C5,C6)及三端稳压器W7812(U4)组成,为断路测控器提供12 V直流电压[9]。
在电加热器断路故障测控装置设计中主要考虑:
(1) 在实际的电子电路系统中,不可避免地存在各种各样的干扰信号,若电路的抗干扰能力差将导致测量、控制准确性的降低,产生误动作,从而带来破坏性的后果。若硬件上采用一些设计技术,破坏干扰信号进入测控系统的途径,可有效地提高系统的抗干扰能力。采用隔离技术是一种简便目行之有效的方法。隔离技术是破坏“地”干扰途径的抗干扰方法,硬件上常用光电耦合器件实现电一光一电的隔离,他能有效地破坏干扰源的进入,可靠地实现信号的隔离[10]。因此,在输入/输出电路上采用光电隔离技术,保证强弱电间的隔离及干扰的串入。
(2) 独立的外观结构,明确的信号输入/输出接线端子,保证安装维护的安全与快捷。
(3) 电加热器断路后使主机立即停止运行。
经过反复试验和调试,产品如图3所示。
4 申报专利转化成果
该装置已申报实用新型专利,专利号为:ZL2007 2 0096249.2,专利名称:包装机加热器断路测控器。
由天津电子信息职业技术学院研发的 “电加热器断路故障测控装置”已由天津市富航仪表新技术产业有限公司组织生产,并为包装机械行业的电加热器控制系统配套使用。
该项目是天津市高等学校科技发展基金计划项目,项目名称:电加热器断路故障测控装置,项目号:20060617,已于2008年7月通过专家验收结题。
5 结 语
该实用新型装置作为相关设备的配套部件,具备了加热器断路检测,并且在加热器断路后快速报警输出,迅速停止主机运行,同时在故障出现后不浪费塑料成形材料,降低工业生产成本,保证产品质量。经过一年来的使用,该产品结构设计合理,电路构思巧妙、成本低、性能可靠,特别是对于旧包装机械的改造安装方便灵活,取得很好的经济效益和社会效益。
创新点:该装置能够准确判断电加热器是由于温度升高自动断电还是电加热器断路故障,彻底解决了包装行业电加热器断路故障检测难题。
参考文献
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测控电路范文第3篇
【关键词】空间影像技术架空送电测量
【中图分类号】TM752 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01―0135―01
东部城市是我国经济高发区，用电危机一直威胁着这些地区的用电安全。随着经济的发展，大批特高压线路的建设在缓解东部用电高峰城市电力危机方面发挥着不可忽视的作用。但是特高压线路建设难度大，而且建设工程相当复杂。其具备的特点是高压电线跨越地形复杂且数量繁多、电线档距长、铁塔高等。特高压线路的主要功能是实现对经济发达、工业发达的地区进行长途输电，确保其用电安全。然而，对于传统的测量技术而言，这些新的要求已经无法得到充分的满足，所以现代化的空间影像测量技术的开发和应用迫在眉睫。
一、传统的电力测量技术
何谓传统的电力测量？其方式主要是通过采用基于悬高测量方法的平视法测量方式来解决对架空送电线路测量点的测量。对净空距离以及导线弛度的测量是统的电力测量的重难点。
所谓悬高法，它的应用主要是为了对难接近点的三维坐标的测量，比如：铁架横担、架空导线等。悬高法作为间接测量方式的一种，其主要用于测量非接触点的三维坐标。但是悬高法测量方式存在着很大的局限性，主要表现在悬高点的精确度被棱镜以及悬高点铅锤度限制，换句话说就是只有棱镜与悬高点处于同一条竖直的铅锤线上，悬高点三维坐标的精度才能得到保证。下面是一个具体的数据分析：
当棱镜与悬高点的垂角被设定为450时，水平距离上10厘米的误差导致的高程误差达到10厘米；如果棱镜与悬高点的垂直角被设定为600时，水平距离上10厘米的误差导致的高程误差达到17厘米。
二、空间影像测量技术
（一）空间影像测量技术
所谓空间影像测量技术，它是指待测物体的各个点的坐标位置，通过借助于待测物体的影像对待测物体的三维几何坐标，以及空间位置来加以确定。它是一种符合现代化测量要求的技术。相对于传统摄影测量方法，空间影像测量技术存在很多的不同点：空间影像测量技术加入了全站仪光学测量的相关功能，该作用在于对待测物体特征的采集以及对待测物体影像测量数据的采集，通过上述数据以及物体特征的采集进而实现对待测物体影像各方位元素的收集以及从全方位纠正待测物体，最终实现测量的高效率以及高精度。但是传统测绘技术与三维扫描相结合的Trimble VX空间测站仪也能够采集到“一站式”空间影像数据。
（二）矢量照片
空间影像技术能够采集到矢量照片。VX空间测站仪具有矢量CCD传感器，该传感器同测距以及测角传感器处于同一轴线上。CCD传感器能够对矢量数码相片进行高效采集、凭借VX实现待测物体的常规测量，从而收集到被测物体的相关矢量影像。同一般数码相片相比较，该相片被标有具体的精确坐标，方便了对该坐标点的准确测量。内业对矢量照片的数字化处理，能够得出被测物体的三维影像数据信息；采集被测物体全方位矢量影像数据，能够得出被测物体的3600矢量照片。
（三）点云扫描
所谓点云扫描，它是指对选定的区域进行有序的扫描测量。VX空间测量仪能够快速、精确、自动地收集目标物体和目标区域的表面坐标，即点云。点云涵盖了待测物体的点三维坐标数据，实现有效采集大量的繁杂三维坐标，从而实现后期三维建模处理对大量数据的需要。矢量影像数据与数字滤波处理后的点云数据可以实现纹理叠加，从而纠正了摄影存在的不足。三维建模可以被传人至CAD或者3DMax进行深入处理，从而得到预期的效果。
三、空间影像测量与电力施工测量的密切联系
空间影像测量技术是非接触式野外测量方式的一种，它的优点在于针对架空送电线路测量施工过程中可能存在的问题进行高效处理。空间测站仪主要是从矢量照片、长距离棱镜反射测量、点云扫描以及外业数据采集等各方面实现了架空送电线路测量效率的最大化提高。
（一）业内资料和矢量照片
依据相关部门对特高压电力施工规范的要求：基铁塔的施工涉及的任何一个环节均要对其进行拍照存档。关于特高压电力施工的拍照存档作业，其存在一定的难度，特别是要精确、清晰地记录下特高压线路的实际情况更是存在难度。但是如果将VX技术应用于特高压电力施工的拍摄中，其意义是显而易见的。VX拍摄出的矢量数码相片不仅可以记录下电力施工实际画面，而且还可以对照片涉及到的测量物进行三维几何测量，从而实现更多相关数据的收集。
VX拍摄的矢量数码相片附带着拍摄物的实际三维坐标，该信息方便了对铁塔的相应位置进行分组和编号，从而为内业资料的整合提供了很大的方便。测量物的点云数据与VX拍摄的矢量数码照片相结合，可以方便将铁塔线路与铁塔的实际三维目标模型化。关于对电力施工质量的检查以及施工效率的计算，其直观性和形象化可以借助于对电力施工不同阶段记录下来的三维模型数据的对比分析加以实现。尤其是针对某些施工工程的细节问题，其图像以及几何数据的有效性和真实性可以依据对比分析施工不同进度的三维模型数据加以复核。
（二）外业采集数据、点云扫描以及测量长距离无棱镜反射
被测物体的点云扫描能够实现对被测物体三维点位数据的高效率采集，然后被测物体的三维点位数据与矢量数码照片相结合，最终实现三维建模的高精确度。空间影像测量具备的长距离无棱镜反射测量功能可以实现户外测量作业次数最大化地减少，从而方便了测量工作人员在某一个测量站便可以完成对绝大多数测量点的测量任务。无反射测量方法属于非接触式直接测量方式的一种，它被运用于电力施工的测量中的作用在于：在对被测量物的导线尺度测量以及交叉跨越测量作业时，无反射测量方法允许基点测量作业中不采用棱镜，而且可以对导线的至低点以及至高点的三维坐标进行直接测量。以此同时，长度为800米的长距离五棱镜反射测量也实现了对大部分架空送电线路的测量要求。
四、总结
空间影像测量技术能够实现在测量架空送电线路外、内业作业时的高工作效率。空间影像信息以及三维测量数据的全方位、多角度采集的意义在于：丰富了现有的架空送电线路测量成果；在工程质量以及工程资料的核查方面，空间影像测量技术为其提供了更为充足的事实依据以及理论基础。加强对高空影像技术的开发和利用，有利于确保特高压线路施工的施工效率和施工质量，这为我国电力工程的建设以及东部电力资源匮乏地区的用电安全提供了保障。这也是我国经济建设和社会发展的需要。
参考文献
[1]杨永平，兰孝奇，石杏喜.架空送电线路测量作业方法及其注意事项[J].城市勘测，2008，（3）
[2]谢任林.GPS结合全站仪在架空送电线路测量中的应用[J].沿海企业与科技，2000，（10）
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测控电路范文第4篇
【关键词】架空输电线路，鸟害故障，分析对策
中图分类号：U665文献标识码： A
一、前言
近年来，我国架空输电线路工程虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在行业快速发展的新时期，加强对架空输电线路鸟害故障的分析，对确保工程的质量有着重要意义。
二、架空输电线路鸟害故障的概述
从很多年前起，输电线路就开始有鸟害现象发生。鸟害具有很强的地域性，鸟害活动频繁的地段大多为人烟稀少、杆塔周围有茂密的树林，附近有水库、鱼塘、河流等。而且随着生态环境的不断改善，鸟类繁衍速度加快，数量逐年增加，活动范围不断扩大，以前认为没有必要采取防鸟害的空旷地点，经过线路巡视检查，也能发现鸟类在活动。尤其是在城乡结合地区，杆塔顶部看见大鸟也是平常的事了。近年来，随着我国生态环境的不断改善，鸟类的繁衍逐渐加快。鸟类对于人类的益处是众所周知的，但是鸟类活动季节却对高压输电塔基送电线路造成了重大的损失。鸟害是经常发生的事故之一，占事故总数的45%。架空送电线路大多运行在荒山野外，它覆盖面广，生态环境又变化无常，无疑要受到鸟类活动对它的影响。鸟害严重地威胁着电力系统及网络的安全运行，必须引起电力线路工作人员的高度重视。
三、输电线路鸟害故障原因分析
1、地域环境原因分析
金华电网地处黄土丘陵，属亚热带气候，春天雨量充沛，气候适宜，植被多样，生物资源非常丰富，这为鸟类的繁殖提供了天然良机。不同电压等级的架空送电线路则象一张巨网，已覆盖整个金华地区，形式各样的输电铁塔到处矗立在田间地头。已基本替代了大(古)树作为鸟类产卵和育雏的临时住宅。金华地区的鸟喜好筑巢于输电铁塔的横担头上。筑巢期间，其频繁地叼运巢材等活动给电网安全运行带来了巨大危害。
（一）、鸟类筑巢喜欢就地取材，叼运的巢材主要以草茎、野刺藤、工业残料金属丝和各类旧包装带为主，叼运过程中，易引发巢材与带电导线安全距离不足的跳闸故障。
（二）、鸟儿筑巢于输电铁塔的高度一般为20~30m之间，筑巢期间，恰逢雷雨季节，再加上3月春风“相助”，往往使许多鸟巢的巢材被风雨吹散或下挂而造成与带电导线距离不足等放电事故。
（三）、鸟儿在产卵和育雏期间，稀拉粘稠的鸟屎断续地沿绝缘子串裙边或离裙边10cm左右处下落，引发潮湿的空气中局部空气间隙击穿而发生线路跳闸事故。几年来统计资料表明，鸟类在筑巢期的活动区域非常广泛，涉及到本地区110、220kV电压等级共60余条线路的近2000余基杆塔(500kV横担上几乎不做窝)，而且鸟儿均选择位于平地或丘陵地带的输电铁塔进行营巢，特别是周围有山塘、水库、沼泽地的杆塔上，位于山区的线路杆塔基本没有鸟巢。
2、鸟害故障的的分析
鸟害故障的季节性频发，时间性多发和气候性突发。所谓季节性频发指的是鸟类筑巢期线路故障的频发，一般在每年的3月~6月鸟类繁殖期。而时间性多发则主要反映在故障发生的具体时间上，根据笔者对历年鸟害故障发生的时间记录统计分析，正常天气情况下一般为早晨六点前后的故障发生概率较高，其次是凌晨1~2点。其原因主要是凌晨空气湿度大，鸟巢受潮，清晨鸟儿觅食前需排出大量粪便，鸟儿起飞使鸟巢散落下挂或稀拉粘稠的粪便短接、击穿空气间隙而引发跳闸故障，其比例约占60%左右。而所谓气候性突发指的是鸟类筑巢期正逢雷雨和汛期，天气变化无常，且伴随着大风。气候原因引起的鸟害故障时间不确定，一天各时段中均有记录发生。
四、防止鸟害措施
1、超声驱鸟
架空送电线路大多运行在荒山野外，它覆盖面广，生态环境又变化无常，无疑要受到鸟类活动对它的影响。但是，鸟类同时也是人类的朋友，所以我们既不能伤害它又要避免它对我们造成伤害，所以只能驱赶，不能捕杀。利用超声波进行驱鸟作业，不仅可以有效驱逐鸟害，同时对鸟儿不会造成任何损伤，保护自然生态环境平衡。电力驱鸟过去使用诸如风车式驱鸟器或者鸟刺等，一是对鸟儿的驱赶效果不好，另外对鸟儿造成伤害，时间久了鸟儿产生了适应性，并不能够达到良好的驱鸟效果，一旦产生事故，将给生产和生活造成影响。因此，应用现代电子与传感技术，结合相关处理技术以及计算机技术开发自动化的无害驱鸟防治手段十分必要。大力推广本项技术，普及自动化技术在电力中的应用，可以进一步提高社会生产率 对特定范围内的架空送电线路，采取超声波驱鸟的科技手段，与未采取驱鸟措施的送电线路做对比，通过分析一定时间范围内的鸟害发生故障频率、鸟害发生故障类型、时间段集中度，等等，分析超声波驱鸟对电力鸟害的解决办法的效果，并进行各项效益指标的评估
2、在杆塔上安装惊鸟物体
线路工作人员可吸收农村经验，在杆塔上安装各种惊鸟物，惊吓驱逐鸟类不敢靠近而远离杆塔。可吸收的农村常用驱鸟物有：挂死鸟、挂草人、刷带色油漆粘毛、风车、小彩旗、反光镜片、因风能转动的风转及因风能发出各种声响的物体等。经验与实践证明，一种方法只能在一段时间内有效，时间一长，有些方法就会失效，因此要不断变换方流使用。
3、安装防鸟装置
防鸟装置主要有防鸟挡板、防鸟罩、防鸟刺、防鸟网等。其中防鸟罩是防鸟挡板的换代产品，它解决了防鸟挡板强度低、难以紧固等弊端。安装保护装置主要是安装大盘径绝缘子或加粘伞裙，绝缘子复合伞裙的结构原理是在悬式瓷绝缘子的瓷盘上，增加复合伞裙来增大绝缘子的盘径。将这种复合伞裙绝缘子安装到绝缘子串靠近横担的第一片上，由于复合伞裙外径大，可以起到伞的作用，这在一定程度上防止了鸟粪的污染。要防止送电线路鸟害事故的发生，单凭一种防鸟害措施是不能收到满意效果的，必须进行综合治理，即采取全线装防鸟罩，重点地段加装防鸟刺的综合治理措施。例如，在重点区段的杆塔上采取在瓷绝缘子串的第一片上加装防鸟罩，在瓷绝缘子串的上方横担上加装防鸟刺或防鸟网，在杆塔头部加装惊鸟器等综合防鸟害措施，使鸟害事故得到遏制。
4、在线路的绝缘子串上方加装保护措施
有效预防鸟害还可以在线路的绝缘子串上方加装保护措施，如装防护罩或大沿瓷绝缘子等，这类装置起到遮蔽作用，使鸟类在绝缘子上方活动、排便及鸟巢散落等不致于造成闪络跳闸。对于输电线路的鸟害，应该从研究鸟的种群分布、生活习性及规律、迁徙特点等入手，有意识地去引导鸟类适应新的环境，这样才能使得鸟类有了新的栖息地而不去危害线路。在防治鸟害过程中也要注意地区不同、情况不同，预防鸟害故障也应根据当地气象及鸟类活动的规律，结合行之有效的防鸟害经验，科学防范才能最终取得理想效果。同时，随着鸟类适应能力的增强，各种防鸟害措施需不断更新使用，才能收到好的效果。
5封堵式防鸟措施
其基本思路就是在铁塔横担头上安装防鸟盒，对横担头鸟儿筑巢的有效空间进行封堵，不允许鸟儿筑巢于此。防鸟盒材料采用绝缘塑料面板拼装而成，每基铁塔的两个边横担绝缘子挂点上方安装防鸟盒，中横担绝缘子挂点上方则采用两块夹板绑扎安装。在部分输电线路铁塔上安装防鸟盒后，起到了一定的效果和作用。在此基础上，还布置运行人员对鸟类频发区线路由月度周期巡视改为周巡视，增加巡视频率，一般为每周2~3次。
五、结束语
架空输电线路至关重要，因此，在架空输电线路工程的后续发展中，要不断进行鸟害故障的分析，加强对鸟害故障分析的重视，严格管理体系，促进架空输电线路鸟害故障应对水平的提高。
参考文献
[1]余雷，李胜利.输电线路鸟害规律分析及防治对策[J].湖北电力，2004
测控电路范文第5篇
关键词：输电线路 鸟害 对策
1 概述
这几年国家对自然的保护力度增大，地方政府积极响应国家及省政府政策，大面积进行退耕还林，建设人工生态园，自然保护区，大力打造国家级园林城市，给鸟类提供了良好的生存环境。由于鸟类捕食、筑巢、休息等活动引起的线路故障跳闸在各类线路跳闸事故中所占的比例也越来越高。研究鸟类活动特点、鸟类不同活动特点对架空输电线路的不同危害以及根据实际情况采取不同的防鸟害措施有着重要的意义。
2 鸟害造成架空输电线路跳闸数据统计
从1992年到2011年上半年，公司所管辖的所有220kV架空输电线路中由鸟害引起的跳闸次数比例占31.7%，占跳闸事故原因首位。进一步说明研究鸟害对架空输电线路危害是减少输电线路跳闸的必要性。
3 鸟类活动的特点及引起跳闸的原因
架空输电线路大多运行在荒郊野外，它覆盖面广，生态环境又变化无常，无疑要受到鸟类活动对它的影响，在邻近水库、池塘、河流、湖泊等地区,鸟害故障是电力线路的频发性故障之一，虽然近几年采取了一些防鸟措施，但仍然未能阻止鸟害故障的发生。输电线路发生鸟害跳闸基本都能重合，但会对电网的安全运行造成一定的扰动，主要表现以下几种情况：
3.1 有不少鸟类喜欢在架空输电线路杆塔上筑巢产卵。这种情况大部分发生在春季，并且多为鸠鸽类。在杆塔上筑巢时，鸟类叼着树枝、柴草、铁丝等物体在线路上空飞行时，铁丝等金属细长物有可能落在杆塔和导线之间或导线与导线之间引起线路瞬间跳闸故障；这类故障是由于鸟类活动使细长物体停留或瞬间停留在架空线路的某些部位，由于细长物体的绝缘性能没有空气的绝缘性能好引起导线与导线相间、导线与杆塔、绝缘子串伞裙之间短接，最终导致线路跳闸故障发生。
3.2 有些鸟类喜欢在导线或线路杆塔上长时间停留。在开阔区、村庄、河流附近，以内河、湖泊鸟类休息为主,在荒山野地等地区以猛禽类利用杆塔、导线等视眼开阔有利条件部位觅食为主。鸟类在横担停留时，可能排粪，如果正好在绝缘子悬垂挂板正上方，粪便落到绝缘子上，沿绝缘子串往下流，造成绝缘子伞裙之间短接，爬距减小引起绝缘子串污闪事故发生。在导线排列方式为垂直的导线上如果停留大猛禽类鸟时，由于这类鸟排出的粪便较多容易形成长的粪流，这样由于长的粪流使两相导线间绝缘距离不够发生相间放电造成跳闸事故。
3.3 有些鸟类体型较大或群体鸟类栖息或起飞时，造成鸟类身体放电。如鹰类，在飞行时特别是鸟类之间发生斗偶容易在导线之间或导线与杆塔间穿过。这种情况下一般会由于大类的身体使导线和导线相间或导线和杆塔的绝缘强度不够而引起短接发生事故。
3.4 有些鸟类在叼着细长事物（如：蛇等）在导线之间或导线与杆塔之间飞行时也可能导致导线之间或导线和杆塔之间发生短接，引起跳闸事故发生。
以上这些由鸟类的活动引起的故障在检查时容易在发生故障的部位发现有烧伤的痕迹。下面就是一起由于鸟粪引起的跳闸案例：
220kV某线路中相发生因鸟粪而引起的线路跳闸障碍。事故简要具体分析如下：
①现场环境：塔型为Z42—33直线塔，靠近汾河，铁塔处于汾河防护林带杨树林中，绝缘子爬电比距为3.05cm/kV。铁塔上、导线上有鸟粪。挂点正上方安装鸟刺6个。
②原因分析：因该塔靠近汾河边，汾河有流水，大鸟在河内觅食后，就近栖息于铁塔之上，排出的含有有机物的鸟粪短接绝缘子串，引起线路掉闸。
从发生鸟害故障分析，虽然我们已对所有杆塔按照反措要求加装了放鸟刺，并达到了覆盖范围，在一定的程度上起到了防鸟的作用，取得了明显的效果，但经过几年运行，由于鸟类活动的不确定性，导致多年不见的鸟害故障再次出现，给防鸟工作带来了新的课题。
4 预防鸟害措施在实际中的应用
4.1 目前常用的防鸟害措施装置为加装鸟刺。这种方法是目前架空输电线路中使用最多的一种防鸟害措施。鸟刺展放后直径为500mm的防鸟刺安装在绝缘子串挂点正上方的横担位置上，能给有效的“侵占”鸟类在杆塔绝缘子正上方停留和活动的范围，而且不影响人员检修工作，可以使鸟类不能够在该装置安装部位停留活动，从而大大减少了鸟类排出的粪便落到绝缘子上，很大程度的减少由粪便引起的污闪故障发生。实践证明，安装防鸟刺在防鸟害工作上取得了一定的效果。
4.2 在架空输电线路中使用加大帽的防鸟措施也很常见。具体做法中常见的就是在悬垂绝缘子上部增加一片大的普通瓷质绝缘子。由于现在线路中大多直线用橡胶绝缘子的很多，所以这种做法也用的很多，特别是新投运的线路中。这种方法使鸟类排出的粪便只能在大帽上而落不到下面的绝缘子串上面，很大程度的减少由粪便引起的污闪故障发生。
4.3 在杆塔横担鸟类喜欢筑巢的部位装假鸟巢。这种方法是利用鸟类不喜欢在有鸟巢的杆塔上再筑鸟巢的习性，再加上喜欢的部位已经被占用而采用的。使用这种方法可以很大程度的减少鸟类在杆塔上面筑巢。因此就一定程度的减少了由于鸟类筑巢时的活动或鸟巢本身引起的线路跳闸事故发生。
4.4 在杆塔横担上装声光驱鸟装置。这种方法在实际中应用的不是很多，由于一种设备只能在一定的时间内起到作用。一般情况是配合上面几种防鸟害措施在鸟害特别严重的地段使用。
4.5 最新又推出给输电线路安装一套“新衣服”—防鸟护套，就是将悬垂线夹和周围导线上安装一套绝缘护套，在线夹将其固定以后，即形成了一段较长的保护层，从绝缘子上流下来的鸟粪等污物，只能流到外层的硅橡胶上面，由于硅橡胶的防污着性能特点，有效的防止了由于鸟粪等污染物的存在造成的绝缘失效等故障，这种方法既不影响鸟类活动，又能降低线路鸟害跳闸率，是值得推广使用的，不过造价是有点高。
5 结束语
随着人类对自然生态环境保护意识的加强，鸟类的繁衍数量逐渐增多，活动范围也日趋扩大。而随着电网建设的快速发展，必然会破坏鸟类的自然栖息环境，如何因势利导，达到人类和鸟类的和谐相处，是我们目前应该研究的一个新课题。因此，对于输电线路的防鸟害，应该从研究鸟的种群分布、生活习性及规律、迁徙特点等入手，有意识地去引导鸟类适应新的环境，这样才能使得鸟类有了新的栖息地而不去危害线路。同时，随着鸟类适应能力的增强，各种防鸟害措施需不断更新使用，才能收到好的效果。
参考文献：
[1]《输电线路运行维护》.张嘉伟.（注：东北电力大学内部教材）
