电压表设计论文篇（1）

新型数字电压表的整机设计

该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。

数据采集电路的原理

在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。

AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。

在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。

由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。

RS232接口电路的设计

AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。

串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:

串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。

为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。

软件编程

软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程

下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。

在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。

人机界面编程

打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。

电压表设计论文篇（2）

笔者认为，本题提供的参考答案存在不足之处。在测电功率的电路中，滑动变阻器的首要作用是保护整个电路，避免电流表、小灯泡、电压表等器件的损坏。所以，在开关闭合前，滑动变阻器连入的阻值都要最大，这已成了初中电学实验设计很重要的一步；第二作用是滑动变阻器移动滑片，调节电流或电压，直至灯泡正常发光。由于题目中没有告诉灯泡电阻RL和滑动变阻器最大阻值R的大小和关系，开关闭合前滑动变阻器又处于最大阻值，如果RL小于R，根据串联电路中电压的分配跟电阻成正比，则滑动变阻器两端电压在开关刚闭合时会超过3V，就将会使并联在滑动变阻器两端的电压表再次损坏。可见，上面的实验方案是不完善的。因为它没有考虑到电压表再次损坏的可能性。

在此，作如下讨论，并给出正确解决方案：（设灯泡电阻为RL，滑动变阻器最大阻值为R）

1．当R≤RL时，由串联电路中电压的分配跟电阻成正比可知，滑动变阻器两端的电压不会超过3V，在电压表0~3V挡范围内，则不会损坏电压表。在设计实验方案时电压表直接与滑动变阻器并联即可。本题一些辅导资料提供的参考答案正是适合这一种情况。

2．当R＞RL时，由串联电路中电压的分配跟电阻成正比可知，在开关闭合时滑动变阻器两端的电压超过3V，为了避免电压表0~3V挡烧坏，可设计如下实验步骤：（a）按如图2连接电路，开关闭合前，滑动变阻器滑片P放在最右端。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，使灯泡逐渐变亮，直至电压表读数刚好为3V；（b）此时断开开关，将电压表改接到滑动变阻器两端，如图3所示，再继续向左调节滑片P，直到电压表示数为2.2V为止，记录此时电流表的示数I，此时小灯泡正常发光，额定功率P=3.8V×I。

电压表设计论文篇（3）

ABSTRACT：This paper introduces the theories about theoretical calculation of the line losses, discusses calculation of the line losses for school district poe of reducing losses for nee of reducing losses, through modifying respective parameters of this poparison of the ty of the scheme is validated. Compared e in this paper has of many advantages, such as mathematical soundness exactness pertinence and so on, can provide good reference for reducing line losses and the planning of power network.

KEY WORDS: school district power network ;line losses; theoretical calculation and analysis.

第一章 概论

1.1 电能损耗 管理 的目的和意义

电力 网的电能损耗（俗称线损），是电网经营企业在电能传输和 营销 过程中从发电厂出线起至用户电能表止所产生的电能损耗。而电能损耗率是衡量电力在传输过程中损耗高低的指标，它反映和体现了电力系统的规则、设计、运行和经营管理的水平，是电网经营企业的一项重要经济、技术指标。降低电能损耗是贯彻“生产与节约并重”能源政策的一个组成部分，应加强管理。而前些年电网的发展却滞后于国民经济的高速发展，特别是作为电网不可分割的组成部分—农村电网，更是到了非改造不可的时候，它直接制约了农村经济的发展。由于农村电网负荷分散、接线杂乱、规格不一、管理薄弱等原因，造成农村电网电能损耗偏高的现象。究其原因，主要是网络布局不合理，供电路径过长，导线截面过小，功率因数低，设备利用率低，计量设备不全，导致管理不善，加之农电 管理体制 不顺，多家管电，导致农村电价远远高于城市电价的情况，增加了农民的负担。

为此，国家投入巨资，提出了改革农村用电管理体制、改造城乡电网、实施城乡同价等措施，以提高电网送电能力，降低电能损耗，降低农村电价，减轻农民用电负担，开拓农村电力 市场 ，繁荣农村经济。经过持续三年多时间的城乡电网建设和改造，一个改善的电力网络已呈现在人们面前，全方位的供用电管理工作正在紧张有序地进行。为了达到电网安全、经济地运行，巩固同网同价成果，加强线损管理，降低电能损耗，便是摆在电网经营企业面前的一项长期艰巨的任务。

（1）降损就是效益。例如，某县电网经营企业年供电量5亿kWh，原电能损耗率降到13%，通过电网改造，加强电能损耗管理，使电能损耗降到10%，一年可节约电能损耗电量1500万kWh，按每千瓦·时电价0.56元计算，一年可节约资金840万元。这个帐人人会算，但是怎样去加强电能损耗管理，便是一个大家值得讨论、研究的课题。要把电能损耗降到国家规定的范围之内，尤其是农村电网经过全面的建设和改造，调整了网络布局，新建和改造了各级电压等级的一大批输配电线路和变电所，将老式变压器更换为节能型变压器，增强了调度、 通信 功能和计量、测量手段，因此，开展一次全面的电能损耗组成状况，找出薄弱环节，从而明确主攻方向，狠抓措施落实，为制定降损措施和提高科学管理水平提供理论依据。

（2） 电能损耗理论计算。在计算方法上，力求取值方便，计算简单，实用性强，并能达到较高的准确度。

1.2 电能损耗形成及组成

1.2.1 电能损耗形成

电能的输送过程，如图1-1所示。

图1-1 电能输送过程

电力的传输过程，要通过电力网中的导线和电压器等输、配电设备到用户，由于导线和变压器都具有电阻和电抗，因此电流在电网中流动时，将会产生有功和无功的电能损耗。

电力损耗的大小与流过导线电流的平方成正比。对同一部分无功功率。这些无功功率除靠发电厂的发电机发出无功外，调相机、电力电容器也向电网输送无功。

1.2.2 电能损耗组成

电能损耗（线损）是输电网络、配电网络损耗电量的总称，它包括技术电能损耗和管理电能损耗两部分，主要计算公式如下

电能损耗电量=供电量（输入电量）—售电量（输出电量）

线损率（％）＝线损电量/供电量×100％

线路损失电量，一般可分为可变损失、固定损失和不明损失三部分。

可变损失。随线路、设备上通过的电流变化而变化，既与电流平方成正比，电流越大，损耗也越大。

固定损失。不随负荷电流的变化而变化，只要设备上接上电源，就要消耗电能，它与电压成正比。在实际运行中，一般电压变化不大，为了计算方便，这个损失作为一个固定值。

不明损失。理论计算损失电量与实际损失电量的差值，它包括漏电及电损失电量在内。

（一） 可变损失

1、 线路上产生的可变损失。

（1） 输电线路上产生的负荷损失。

（2） 配电线路上产生的负荷损失。

（3） 低压线路上产生的负荷损失。

（4） 接户线路产生的负荷损失。

2、 变压器上产生的可变损失

（1） 主变压器的负荷损耗。

（2） 配电变压器的负荷损耗。

在变压器上产生负荷损耗的原因如下。

（1） 由负荷电流在变压器绕组导线内流动造成的电能损失。

（2） 由励磁电流在变压器绕组导线内造成的电能损失。

（3） 杂散电流在变压器绕组导线内造成的电能损失。

（4） 由于泄漏电流对导体影响所引起的涡流损失。

3、 调相机的负荷损耗

由于调相机发出无功功率，因此原动机需要消耗一些有功功率。

（二） 固定损失

（1） 主变压器的空载损耗。

（2） 配电变压器的空载损耗。

（3） 电缆、电容器的介质损耗。

（4） 调相机的空载损耗。

（5） 电能表电压线圈的损耗。

（6） 35kV及以上线路的电晕损耗。

变压器空载损耗，主要包括以下三方面。

（1） 铁心的涡流损耗。

（2） 铁心的磁带损耗。

（3） 夹紧螺丝的杂散损耗。

（三） 不明损失

造成不明损失的原因是多方面的，供电企业必须加强 管理 ，密切各部门之间的联系；加强电能计量监督和营业工作中的抄核收制度、月末抄表制度，和用电检查制度等。

产生不明损失的原因大致有以下几方面。

（1） 仪用互感器配电套不合理，变比错误。

（2） 电能表接线错误或故障。

（3） 电流互感器二次阻抗超过允许值；电压互感器二次压降超过规定值引起的计量误差。

（4） 在互感器二次回路上临时工作，如退出电压互感器，短接电流互感器二次侧末作纪录，未向用户追补电量。

（5） 在营业工作中，因漏抄、漏计、错算及倍率差错等。

（6） 对供电区因馈电总表与用户分表时间不对引起的误差（抄表时间不固定并不会损失电量，只影响线损计算）。

（7） 用户违章窃电。

1.3 影响电能损耗主要因数

作为一个供电企业，电能损耗（线损）管理可以说是一个系统工程。它不仅涉及规划、设计、运行与检修的各个方面，还与线路、变电、用电等部门联系密切，电能损耗率的大小与网络结构、传统运行方式、负荷大小、工 农业 用电比重、检修质量、用电管理、表记管理、抄标周期、无功补偿等因素有关。

一、运行方式

电网结构不合理，近电远送；迂回供电；供电半径超过规定，导线截面过细；检修质量不高，裸导线触碰树枝，绝缘子破裂或有放电闪络现象；负荷分配不合理。

二、设备因素

无功补偿度低，造成功率因素低；主变压器、配电变压器容量配置过大，使变压器空载损耗比率增加；电流互感器二次阻抗超过允许阻值，电压互感器二次压降超过规定值，引起计量误差；电能表校前合格率、准确率、轮换率达不到规定要求。

三、管理方法

没有成立企业电能损耗管理组织、无电能损耗管理专职人员，制度不健全；未全面开展线损理论计算，降损措施不落实；没有按月召开电能损耗分析会议对电能损耗进行分析或分片、分线对电能损耗进行承包等办法。

四、 环境 因素

线路、设备检修无计划，用电检查人员没有经常到用户处检查电气设备、检查电能计量装置以及用户违章用电等情况。

五、人员因素

抄表应定人员、定时间、定线路，月末抄见电量比重越大，线损率越准确。造成电能损耗率不稳的原因，如农业负荷随天气、随季节影响变化大；每年二月是28天，而售电量为30天，造成电能损耗率虚降；用上月下半月电量和本月上半月电量之和代替本月电量的办法，也是造成电能损耗率虚增、虚降的原因。

抄表差错，主要指电能表底码电量和倍率差错、抄核收及大用户电能表出现问题，也有可能运行方式改变、电流互感器变比更换，电能表更换后的漏登记，造成电量不准等。

用逐条输配电线路及逐座变电所计算电能损耗的办法，可减少上述误差。

终上所述，影响电能损耗的因素很多，但关键的一条是领导重视、措施得力。充分调动企业职工的降损积极性和主观能动性，发挥职工的主人翁意识，上下一心，共同努力，通过各种降损手段，把线损率降低到最低限度。

六、建立小指标制度

为了便于检查和考核电能损耗 管理 工作，电网经营企业应建立小指标内部 统计 与考核制度，具体如下。

（1）关口电能表所在的母线电量不平衡率。

（2）10kV及一下电网综合电能损耗率。

（3）变电所所用电指标。

（4）变电所高峰、低谷负荷时的功率因数。

（5）月末日24时抄见售电量的比重。

（6）电压合格率。

1.4 本文的主要工作

本文以 农村 电网线损理论计算分析为研究课题，主要进行如下工作：

1、介绍农村电网线损的现状和线损理论计算的原理。

3、从不同角度分析农村线损理论计算结果。

4、根据对计算结果的分析，制定有针对性的降损措施。

5、按降损措施修改电网参数后再次进行线损理论计算，对两次线损理论计算的结果进行比较，分析降损措施的效果，验证其可行性和 经济 性。

第二章 线损理论计算的原理和和常用方法

2.1 线损的分类和构成

整个电网的电能损耗计算建立在每一电网元件的电能损耗计算的基础上，电网的电能损耗是电网同一时段内个元件电能损耗总和。电能损耗按能否进行理论计算可以分为两类：第一类是可以计算的技术损耗，这类损耗可以通过理论计算求得其数值，所以也称为理论线损，它主要包括电阻发热损耗，还包括介质磁化损耗和不明损耗，后者如线路绝缘不良引起的泄漏损耗、设备接地或短路故障的电能损耗。

2.2 理论线损的概念

1、理论线损电量

理论线损电量由下列损耗电量构成：

= 1 * GB3 ①变压器的损耗电能；

= 2 * GB3 ②架空及电缆线路的导线损耗电能；

= 3 * GB3 ③电容器、电抗器、调相机中的有功损耗电能、调相机辅机的损耗电能；

= 4 * GB3 ④电流互感器、电压互感器、电能表、测量仪表、保护及远动装置的损耗电能；

= 5 * GB3 ⑤电晕损耗电能；

= 6 * GB3 ⑥绝缘子的泄漏损耗电能（数量较小，可以估计或忽略不计）；

= 7 * GB3 ⑦变电所的所用电能。

2、理论线损率

理论线损率是地区供电局对所属输、变、配电设备根据设备参数、负荷潮流、特性计算得出的线损率。

线损率（％）＝线损电量/供电量×100％

式中：供电量=输入电量+购入电量

2.3 线损理论计算所需的资料和参数

1、 线损理论计算时应收集下列资料：

= 1 * GB3 ①变电所和电网的运行接线图；

= 2 * GB3 ②变压器、线路、调相机、电容器、电抗器等的参数；

= 3 * GB3 ③ 电力 网中各元件的负荷、电压等参数。

2、代表日的选取方法

各元件的负荷及运行电压参数是从代表日实际测录取得的，即每一个元件电网的潮流和电压是已知的。代表日一般按下列原则选定：

= 1 * GB3 ①电网的运行方式、潮流分布正常，能代表计算期的正常情况；

= 2 * GB3 ②代表日的供电量接近计算期的平均日供电量；

= 3 * GB3 ③绝大部分用户的用电情况正常；

代表日负荷纪录应完整，能够足计算需要，应有变电所、线路等24小时的供电、输入、输入的电流，有功功率和无功功率，电压以及全天电量纪录。根据代表日正点抄录的负荷，可以为每小时内负荷不变。

2.4 线损理论计算方法

1、线路等元件的电能损耗，应按元件的日负荷情况，可使均方根电流法为基本方法；

代表日的损耗电能A可以用以下公式计算

A=3 ·R·T 10 （kW·h）

式中：R——元件的电阻，Ω；

T——运行时间，对于代表日T=24，h；

——均方根电流，A。

均方根电流 由24小时电流求得：

式中： ——各正点时通过元件的负荷电流，A。

当负荷曲线以三相有功功率、无功功率表示时I可由下式计算：

式中： ——正点时通过元件的三相有功功率，kW；

——正点时通过元件的三相无功功率，kvar；

——与 、 同一测量端同一时间的线电压值，kV。

2、双绕组变压器损耗电能的计算

(1)空载损耗电能

式中： ——铁芯的损耗电能，kW·h；

——变压器空载损耗功率，kW；

T——变压器运行小时数，h；

——变压器的分接头电压，kV；

——平均电压，kV。

用潮流方法计算时采取接地支路等值的方法。

(2)负载损耗电能

式中： ——负载损耗电能，kW·h；

——变压器的短路损耗功率，kW；

——变压器的额定电流，应取与负荷电流同一电压侧的数值，A。

因I= ，所式可以改写为

式中： ——变压器代表日负荷（视在功率）的均方根值，KVA；

——变压器额定容量，KVA。

(3)变压器的损耗电能

2.5 10kV电网（配网）线损理论计算的方法

2.5.1 配网线损计算方法

配电网络的电能损耗，包括高压配电线损耗、配电变压器损耗、低压配电线（包括接户线）损耗和测量表计损耗等。其计算方法和输电网络一样，但由于配电网络点多面广、线路长、导线型号不一，各台配电变压器及各条线段的负荷资料难以准确掌握等特点，如采用输电网络的计算方法，不仅十分复杂，而且往往无法实现，为此只能采取简化近似的计算方法。

1、高压配电线电能损耗的计算

高压配电线电能损耗的计算采用逐点计算法。逐点计算法就是将配电线路全线按每个负荷点进行分段，求出各段最大电流和全线等值电阻，最后根据均方根电流和等值电阻求出全线的电能损耗。

(1)根据高压配电线路的导线型号，算出各段导线的电阻。

(2)确定代表日变电站出口处的电流值。

根据变电站的负荷记录，查出代表日最大负荷电流 ，计算出均方根电流 、平均电流 、修正系数 ；

式中： ——代表日供电量，k——相同相别，相同变压器容量供电的低压台区数；

N——低压导线根数；

——低压线路首端的最大电流，A；

——相同相别，相同变压器容量供电的各个低压台区的平均电阻值，Ω；

——相同相别，相同变压器容量供电的各个低压台区的负荷分散因数的平均值；

——相同相别，相同变压器容量供电的各个低压台区的损失因数平均值。

4、低压接户线电能损耗的计算

低压接户线涉及到千家万户，不但数量很多，而且导线型号、长度及负荷电流不相同，计算起来比较困难，但考虑到接户线的损耗所占比重很小（一般不超过整个配电网络的1%），可按每一百米低压接户线每月0.5 kW·h进行 统计 。

5、电度表电能损耗的计算

3.2.2 变压器电能损耗的计算

查表得，变压器空载损耗功率 和负载损耗功率 P 为：

=2.1kw

P =1.5kw

变压器额定电流

I = = =1806.4（A）

实测最大电流I 为2500（A）。

查得：照、动合一的三相变压器损失系数为0.4，单项照明变压器为0.2。

1. 变压器有功电能损耗计算如下

（1）变压器空载电能损失 A

A = t 10

式中： A ——变压器空载电能损失 A (KWh)

——变压器空载损耗功率（w）；

t——变压去运行时间（h）。

（2）变压器负荷电能损失 A

A = K 10

= K10

= P （ 10

式中： A ——变压器负荷电能损失（KWh）；

——变压器负荷时的功率损耗（w）；

——三相变压器损耗系数，取0.4；

（3）变压器的总电能损耗 A

A = A + A （KWh）

2.变压器无功电损耗计算

（1）变压器空载无功电损耗

= t

(2) 变压器负荷无功电能损失

= （ K t

(3)变压器的无功电能损耗

= +

式中：I ——变压器空载电流酚数；

U %——变压器阻抗电压酚数；

S ——变压器额定容量（KVA）；

S——变压器实际使用容量（KVA）。 S=

式中：cos ——功率因数，取0.7；

则有：（1）求变压器空载时的有功，无功电能损耗

= = =36(Kvarh)

(2) 求变压器负荷时的的有功，无功电能损耗

A = ） t 10

=72.83（KWh）

=

其中， S= = =559（KVA）；

代入公式得 = =80.496（kvarh）

（3）变压器总的无功、有功损耗

= + =36+80.496=116.5（kvarh）

因此，变压器年总的无功、有功损耗为：

第四章 提高电能质量降低电能损耗

4.1 线路的无功补偿

首先 电力 系统中无功平衡与电压水平有着密切关系。如果发电机有足够的无功备用,系统的无功电源比较充足,就能满足较高电压下的无功平衡的需要,系统就有较高的运行电压水平。反之,无功不足,系统只能在较低的电压水平下运行。在电力系统中应力求做到在额定电压下的系统无功平衡,并根据实现额定电压下的无功平衡要求装设必要的无功补偿设备。其次无功是影响电压质量的一个重要因素。电压是电能质量的主要指标之一。保证电压质量,即保证端电压的偏移和波动都在规定的范围内,是电力网运行的主要任务之一。从电压损耗的公式 U=(PR+QX)/U可见,在电网结构(R,X)确定的情况下,电压损耗与输送的有功功率和无功功率都有关。而在输送的有功功率一定的情况下,电压损耗主要取决于输送的无功功率。造成电压波动的主要因素,一是用户无功负荷的变化,二是电力网内无功潮流的变化。如果电力网中没有足够的无功补偿设备和调压装置,就会产生大的电压波动和偏移,甚至出现不允许的低电压或高电压运行状态。保证电力网的电压质量,与无功的平衡之间存在着不可分割的关系。而且，无功是影响线路损耗的一个重要因素。

电压质量对电力系统稳定运行,降低线路损耗和保证工 农业 的安全生产都有着重要意义。因为，如果大量的无功不能就地供应,而靠长途输送,流经各级输变电设备的话,就会产生较大的电能损耗和电压降落。若无适当的调压手段,便会造成电网低电压运行。相反,当电力网有足够的无功电源,用户所需的无功又大大减少时,输送中的无功损耗也相应减少,用户端电压便会显著上升,甚至出现电网高电压运行。如果无功过补偿，过剩的无功反向流向电网也会造成电能损失。

4.2 配电网的主要无功负荷

输电线路与变压器对对供电性能的影响有一定的特殊性。所以在下面首先对系统的负荷特性进行深入的分析。变压器是个大感性负载，有功功率损耗一般可以忽略不计，容量越大其无功功率的消耗就越大，无功功率本身并不损耗能量，它仅完成电磁能量的相互转换，但是在电网传输过程中会造成相应的有功损耗，其产生的电压降也影响电网质量，对用户来说无功电量的增加，会提高用电 成本 [30]。变压器的无功功率损耗包括励磁无功损耗和漏抗无功损耗两部分，励磁无功损耗与运行电压平方成正比，但过电压运行会大幅度增加，过压百分之五励磁无功损耗增加一倍，过压百分之十励磁无功损耗增加倍数难以想象，增加电网对无功补偿的需求。额定电压下励磁功率为变压器额定功率的百分之二。对容量小，空载电流大，负荷率低，运行电压偏高的 农村 电力 网，变压器的励磁功率在电力网无功负荷中所占比重很大，该无功负荷可认为基本不变，且运行时间最长，对其补偿的 经济 性最好，所以无功补偿的首要任务就是补偿变压器的励磁功率。变压器视在功率不变时，漏抗中损耗的无功功率与运行电压平方成反比。

第五章 理论线损降损措施分析

5.1 电力变压器节能

（1）变压器降耗改造。变压器数量多、容量大，总损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护，运行费用极低。S11系统是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75％左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低损耗变压器。

（2）变压器经济运行。变压器经济运行指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需 投资 ，只要加强供、用电科学 管理 ，即可达到节电和提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，无功功率的空载消耗和额定负载消耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。选择变压器的参数和优化变压器运行方式可以从分析变压器有功功率损失和损失率的负载特性入手。

5.2 电网无功配置优化

大量无功电流在电网中会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。

无功优化的目的是通过调整无功潮流的分布降低网络的有功功率损耗，并保持最好的电压水平。无功优化补偿一般有变电所无功负荷的最优补偿、配电线路最优补偿以及配电变压器低压侧最优补偿。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，提高电气设备的有功出力。随着电力 电子 技术的发展，应积极开展有源滤波装置（Active Po）的试点应用。

开展电力需求侧管理能带来直接经济效益和良好的 社会 效益，有效的技术手段是实施需求侧管理的基础，研究掌握好能效技术、负荷管理技术，采用先进技术来提高终端用电效率，对实现电力需求侧管理的目标起到保障作用。

改变用户用电方式。主要指负荷整形管理技术，包括削峰、填谷和移峰填谷3种。根据电力系统的负荷特性，以某种方式将用户的电力需求从电网的高峰负荷期削减、转移或增加电网负荷低谷期的用电，以达到改变电力需求在时序上的分布，减少日或季节性的电网峰荷，提高系统运行的可靠性和经济性，还能减少新增装机容量、节省电力建设投资，降低预期的供电成本。主要在终端用户中采用蓄冷蓄热技术、能源替代运行技术和改变作业程序、调整轮休制度。

提高终端用电效率。主要有选用高效用电设备、实行节电运行、采用能源替代、实现余能余热回收和应用高效节电 材料 、作业合理调度、改变消费行为等。

推广高效节能电冰箱、空调器、 电视 机、洗衣机、电脑等家用及办公电器，降低待机能耗，实施能效标准和标识，规范节能产品 市场 。引导企业采用无功补偿、智能控制技术、变频调速和高效变压器、电动机等节电控制技术和产品，有利于电网削峰填谷、优化电网运行方式、改善用能结构、降低 环境 污染，提高终端电能利用率。

5.3 电气设备节能

（1）电气布置及接线优化。从电气设备布置而言，尽量将需要散热的设备放在通风良好的场所，以最大限度地减少 机械 通风，降低 建筑 物内的能耗；将变压器室等产生大量热量的设备房间与需要配置空调的设备房间的隔墙采取隔热措施。

（2）选用环保节能型设备。a.变压器是主要的耗能设备，降低变压器的损耗是变电站节能的关键。b.尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备 运输 的楼梯间和走廊应尽可能采用自然采光；所有的照明光源全部采用发光二极管。c.选用配置有变频器的风机及空调设备，即采用智能化产品，可根据环境状况自动启动和自动关闭，即仅在设备运行或事故处理的时候才启动，以达到节约用电的目的。

（1）利用自然采光。尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备运输的楼梯间和走廊应尽可能采用自然采光。

（2）选用高效、节能的电光源。光源的节能主要取决于它的发光效率。照明光源的选择，除根据使用场所的需求外，还应根据电光源的显色指数、使用寿命、调光性能、点燃特性等综合考虑。原则是根据不同需求情况积极选用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯，用高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯。

（3）采用高效、光通维持率高的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置。衡量灯具的节能指标是光输出比（LOR）（灯具效率）。选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。

（4）采用先进控制系统和策略。采用先进控制系统和策略的节能潜力基于2个方面：a.通常晚间电网电压高于标准电压，至使灯具超功率运行，不仅亮度超标，而且缩短了灯具寿命。b.由于23:00以后的照明需求（特别是路灯照明）急剧减小，可以适当降低亮度水平（符合照明标准规定和要求的亮度），通过对路灯电路进行适当的稳压调压控制，可以节约更多的能源，同时延长灯具寿命。

5.4 照明节能

（1）利用自然采光。尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备运输的楼梯间和走廊应尽可能采用自然采光。

（2）选用高效、节能的电光源。光源的节能主要取决于它的发光效率。照明光源的选择，除根据使用场所的需求外，还应根据电光源的显色指数、使用寿命、调光性能、点燃特性等综合考虑。原则是根据不同需求情况积极选用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯，用高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯。

（3）采用高效、光通维持率高的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置。衡量灯具的节能指标是光输出比（LOR）（灯具效率）。选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。

（4）采用先进控制系统和策略。采用先进控制系统和策略的节能潜力基于2个方面：a.通常晚间电网电压高于标准电压，至使灯具超功率运行，不仅亮度超标，而且缩短了灯具寿命。b.由于23:00以后的照明需求（特别是路灯照明）急剧减小，可以适当降低亮度水平（符合照明标准规定和要求的亮度），通过对路灯电路进行适当的稳压调压控制，可以节约更多的能源，同时延长灯具寿命。

第六章 结论

配电网线损的计算分析是一个繁杂的课题，本文以电力网电能损耗计算原理为依据，详细研究了校区地区配电网理论线损计算、线损分析和降损方案，得到如下结论：

1、针对洛阳理 工学 院东区配电网线损分析计算的现状及其存在的问题，从线损计算所需数据的收集整理、线损计算的简化算法以及降损措施等方面作了比较全面的分析，特别是在降损措施方面，提出技术降损是基础，管理降损是关键。在技术方面要加强电网结构的合理性、要注重电网运行的经济性；在管理方面要加强抄核收、计量方面的基础管理，确保企业的经济效益。

2、根据配电网网络复杂、运行数据较多且不易收集的特点，以等值电阻法为模型开发了理论线损的计算程序，并利用该分析配电网理论线损进行了计算与分析，实际算例表明该算法具有一定的有效性。

3、通过典型代表日负荷实测对全网线损情况进行了分析和计算，确定出技术线损和管理线损所占的比例，为电网节能降损的制订奠定了基础。配电网通过典型线路和典型台区的实测和计算分析，反映出配网线损存在的问题，用电结构和一单位一表改造对配电线损的影响。

4、本文对洛阳理工学院东区配电网理论线损率进行了深入的剖析，从理论上形成了较为科学的降损方案，由于通过计算获得了确实的降损效果，各项措施的效果并不模糊，其可行性和经济性有了定量的分析。

5、与以前定性的线损分析不同，本文克服了以往线损分析简单、模糊的弱点，提出了较为准确、可行的降损方案，为电网发展和科学规划提供了参考依据。

通过对洛阳理工学院东区配电网理论线损计算、线损分析和降损方案研究，建议：

1、在线损理论计算方面要结合地区的实际情况，选择合适的、可行的计算方案，确保算法的有效性。

2、由于配电网具有网络复杂、运行数据较多的特点，在电力企业的配网运行中要加大自动化建设资金的投入，使运行数据的收集工作不再是配电网线损计算的瓶颈，也使配电网的线损理论计算和分析更加准确、可靠。

3、在电力企业降损措施的制定中要充分考虑投入与效益的比较分析。

参考文献

[1]杨期余，配电网络[M]，北京：中国电力出版社，1998

[2]吴安官，倪保珊，电力系统线损[M]，北京：中国电力出版社，1999

[3]罗毅，丁毓山，李占柱，配电网自动化实用技术[M]，北京：中国电力出版

社，1999

[4]丁毓山，俞淳元，线损管理系统及其软件设计[M]，北京：中国 水利 水电出

版社，1996

[5]中国电机工程学会城市供电专业委员会，电力网电能损耗计算导则[Z]，2000

[7]王春生，彭建春，卜水红，配电网线损分析与管理系统的研制[J]，中国电

[8]王刚军，王承民，李恒，郭志忠，基于实测数据的配网理论网损计算方法[J]，

电网技术，2002，26（12）：

[9]鄢长春，张焰，陈章潮，配网网损计算的新方法研究[C]，配电网自动化分

专委会论文集，1998：

[10]邓佑满，张伯明，相年德，配电网络重构的改进最优流模式算法，全国高

校第十届电自专业学术年会论文集，1994:

[11]秦守任，宋冶，刘超仁，电力网电能损耗的管理，河南科学技术出版社，1991，

[12]丁心海，罗毅芳，刘巍，施流忠，配电网线损理论计算的实用方法－改进迭代

法，电网技术，2000（6）：

[13]鄢长春，张焰，陈章俊，陈芯蕊，配电网网损计算的新方法的研究，中国电力，

1999（2）：

[14]陈星莺，廖迎晨，单渊达，虞忠年，江卫中，配电网络及低压配电台区理论线

[15]宋文南，张双瑞，王勇，苏宏田，用于降低配电网络损耗的配电网重构算法，

电压表设计论文篇（4）

 

节能工作是支持国民经济迅速发展的重要一环，我国单位建筑面积能耗是发达国家的2～3 倍，节能工作潜力很大。对于建筑电气而言，合理的选用设备，合理确定供电电压等级以及采用新材料、新技术等手段都能够较好的实现建筑电气的节能降耗。

一、用电负荷计算

用电负荷计算方法宜按下列原则选取；在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计阶段及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅建筑，在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。

二、供配电系统的节能设计

（一）节能型变压器

减少变压器的有功损耗,按下式计算

ΔPb =Po +β2 ×Pk；

式中ΔPb：变压器的有功损耗（kW）；Po：变压器的空载损耗（kW）；Pk ：变压器的有载损耗（kW）；β：变压器的负载率（0≤β≤1）。

Po 又称铁损，由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺，故变压器应选用节能型的，如S9 、SL9 型油浸变压器或SC9 型干式变压器。Pk是变压器的线损，与流过绕组的电流的平方成正比。当Po =β2 ×Pk时变压器的效率最高。一般变压器的经济运行负荷率在50 % -70 %时，有功、无功损耗电量最少，运行效率最高，但在实际运行中，负荷率是随时间而变化的，故设计中不按变压器的最佳负荷率来选择，而应略高于变压器的最佳负荷率，一般为75 % ~ 90 %。

（二）减少线路的电能损耗

一个工程的线路全长动辄万米以上,所以线路上的总有功损耗是相当可观的, 减少线路上的能耗应引起设计重视，可从以下几方面入手：

(1) 选用电导率较小的材质作导线，铜芯最佳。

(2) 配电室或配电箱应位于负荷中心，减少单回路导线长度，以减少回路上的电压降，进而减少来回线路上的电能损失。

(3) 适当增大导线截面，对于比较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面的基础上，应再加一级导线截面，以延长导线的使用寿命，减少线路的损耗，也提高了供电质量，并为负荷的发展留有余地。

根据设计经验，住宅单元进户线截面的选择经常取决于住宅面积，如表所示：

住宅面积/m2 单元用电kW/户 电度表/A 进户线截面mm2

60 3-5 5(20)A 4

60-120 5-8 10(40)A 6

120-200 8-10 15(60)A 10

（三）提高配电系统的功率因数

系统中的用电设备如电动机、变压器、气体放电灯中的整流器都有电感，会产生滞后的无功，这就需要从系统中引入超前的无功相抵消。这部分超前的无功从系统经高低压线路传输到用电设备，也产生了损耗。这些损耗的降耗措施如下：

(1) 提高设备本身的功率因数，减少对超前无功的需求；可采用功率因数超前运行的同步电动机，电感整流器的气体放电灯加装电容器等措施。

(2)采用电容补偿，产生超前无功。且无功补偿装置应就地安装，以减少线路上的无功传输。，负荷。

三、电气照明系统的节能设计

（一）确定合理的照明指标

照明节能应能提高整个照明系统的效率，而不是在损失照明质量的情况下片面地强调节能。照明设计应从照度、照明均匀度、眩光值、光色、能效指标等来综合地评价。在民用建筑中实施的照度标准值，可以根据国家标准结合照明要求的档次高低来选择。档次要求高的可提高一级，档次要求低的可降低一级。

（二）采用高效节能光源

采用光效高、光色好、显色性高的光源代替白炽灯。灯具悬挂较高场所的一般照明，宜用金卤灯、高压钠灯；灯具悬挂较低场所的一般照明，宜采用荧光灯。

（三）选择节电的照明电器配件

选择节能型的灯具电器配件（如镇流器）。，负荷。以往广泛应用的直管荧光灯电感镇流器，其自身功耗为光源功率的20%左右，而节能型电感镇流器电能损耗率<10%，更节能的电子镇流器，电能损耗率只有3~5%。在量大面广的照明设计中，采用节能电子镇流器，节能的效果就非常明显。

（四）选择合理的灯具控制方案

建筑物室内照明应尽量利用自然采光，对可以利用自然光的这部分区域的照明，可以采用灯光调节装置，根据照度变化进行灯光自动调节。对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，采用调电压调光，以达到节能的目的。

面积较小的房间宜采用一灯一控或二灯一控，面积较大的房间采用多灯一控的方式，但每个开关控制的灯数不宜太多，也应考虑适当数量的单控灯。室外宜采用光电自动开关或光电定时开关控制。

（五）加强照明用电的管理

加强照明用电管理是照明节能的另一个重要方面。，负荷。主要以节电宣传教育和建立实施照明节电制度为主。实行经济责任制，将节电纳入考核内容，促进职工树立节电意识，对照明灯做到合理控制，养成随手关灯的习惯。这些措施都能有效地降低照明用电量。

四、建筑电气设备的节能

（一）空调系统

其主要包括： ①冷冻水与冷却水系统的优化控制； ②热交换系统温差与流量的优化控制； ③变风量系统等控制技术。

（二）电梯

包括电梯的合理选型(如速度、载重量、调速方式等) 、停层计划及群控策略。

（三）电动机节能

建筑电气中的电动机可采用变频调速器，可在负载下降时，自动调节转速，使其与负载的变化相适应，提高电机在轻载时的效率。

另一种方式是采用软起动器，软起动器是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。因电压连续可调，故而起动平稳。也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信号控制可控硅导通角，以使速度随负载变化而变化。，负荷。

五、利用太阳能等清洁能源

光伏发电技术是民用建筑中应用较多的节能措施。，负荷。太阳能光伏发电系统目前主要应用于太阳能热水、太阳能锅炉、太阳能照明灯具等。，负荷。随着太阳能光伏发电技术的不断发展完善和日趋成熟，该系统将得到更为广泛的应用。

六、结论：无论是供电系统或用电设备, 建筑电气节能的潜力巨大。合理计算建筑的用电负荷，正确设计变配电系统，推广节能型用电设备，运用新技术，再配以科学的管理，是实现建筑电气节能降耗的有效措施。

参考文献

1.李宏毅,金晶编建筑工程电气节能[M],中国电力出版社,2004:30-52

2.赵维福,李国林建筑节能技术研究[J],应用能源技术,2006(5):40-43.

3.GB50034-2004建筑照明设计标准[S],中国建筑工业出版社.

4.欧孟凤建筑电气设计中的节能方式[J],电气时代,2005(12):80-81.

电压表设计论文篇（5）

1.引言

“十二五”规划期间，我国电力建设进入蓬勃发展时期，分布式能源接入电网，电网管理实现智能化。线损是电能从发电厂配送到用户过程中各个环节造成的损失，包括不可避免的技术损耗和计量误差、透漏电等造成的管理损耗。线损率是衡量一个区域电网技术经济性的重要指标，能指导电网的设计、规划、生产和管理，如何才能有效的降低线损成为电力工作者的重点研究内容[1-4]。线损四分管理即对配电网进行分压、分台区、分区、分线管理，如图1所示。用电信息采集系统是利用先进的数字通信网络对电能进信息采集分析。

图1 线损四分管理示意图

基于国内外研究现状，胡江溢等人基于用电信息采集系统的结构，分析了其建设现状并研究了通信技术、智能费控、安全保护等技术要点，对智能电网中采集系统的发展指明了方向[1]；朱彬若等基于时间属性和物理属性对采集系统主站数据进行研究，并对系统结构进行了优化，提高了系统的处理能力[2]；孙毅等提出了一种WSN非均匀分簇算法，对线路节点位置的能量进行分析，延长了网络生存时间，负载平衡度良好[3]。本文建立了用电信息采集系统，并以此为基础实现线损的四分管理。首先对线损电量的组成分类、线损率、线损管理流程进行了阐述；随后建立了用电信息采集系统模型，以某供电公司为研究对象，对比其理论线损量和统计线损量；最后给出了区域电网管理降损的措施。为今后电网线损四分统计工作提供了参考。

2.电网线损计量管理

线损是电能从发电厂配送到用户过程中各个环节造成的损失，包括不可避免的可变损耗、固定损耗和管理损耗[4]。线损等于供电量减去售电量，固定损耗主要有变压器铁损、计量表线圈损耗、电晕损耗、介质损耗等；可变损耗有导线损耗和变压器铜损；管理损耗包括用户窃电损失、计量表误差、抄表误差、漏电损耗等[4-5]。可变损耗和固定损耗成为理论线损，管理损耗为管理线损，理论线损和管理线损构成统计线损[6]。

随着计算机技术的发展，用电信息采集系统在线计算线损得到了广泛应用，本文计算线损主要基于均方根电流法，理论线损由式（1）获得[7]：

（1）

式中，L为电路支路个数；m为公变总数；Ii为第i个电路电流；Ip，i为第i个配变分得的均方根电流；Ie，i为第i个配变分得的空载电流；Pk，i为第i个配变的短路损耗；Pe，i为第i个配变的空载损耗。用电信息采集系统四分线损管理流程图如图2所示。

图2 用电信息采集系统四分线损管理流程图

图3 采集系统主站系统框架图

3.用电信息采集系统应用

3.1 系统架构

信息采集系统由主站、网络、终端三部分组成，实现对用电信息的采集、分析、处理、应用等工作，其系统主站框架图见图3[6]。由图3可知，采集系统主站采用J2EE架构，具有认证、数据库、采集、应用、Web、接口等服务器。数据库服务器最为重要，其采用双机控制，数据时刻进行备份，保证系统的安全可靠性。

3.2 理论线损计算

利用用电信息采集系统中的网损理论计算软件，对某电力公司的代表日线损进行研究，在该日系统潮流分布正常，无检修进行。计算10kV配电网的线损和变压器损耗，400V低压台区的线损和计量表损耗。该配电网有10kV线路67条，变压器容量583.7MVA，线路全长378.04km，公用变压器容量128.4MVA，专用变压器容量455.3MVA。400V低压网络共有232个，有功用电630.3MWh，三相电表5140块，单相电表24650块，电表损耗估计值1.164MWh。经采集系统计算，10kV配电网的损耗为0.779%，400V低压网的损耗为2.911%，总损耗电量48.8MWh，综合网损率1.248%。该配电网线损计算结果见表1所示。基于信息采集系统将理论计算值与实际统计值进行分析对比，对比情况见表2所示。

表2 理论线损与统计线损对比

指标 理论线损率（%） 统计线损率（%）

10kV配电网 0.779 0.36

400V低压网 0.469 0.541

其它元件 0 0

配电网损 1.248 0.901

理论计算值与实际统计值相差0.349个百分点，但是由于空载和备用设备并未参加理论计算，且理论值是代表日工况下的，与实际值有一定偏差，计算值属于正常范围。

3.3 降损分析

由前文可知，网损主要有线路损耗、变压器损耗、电力元件损耗等，其中线路损耗在低压配电网中占很大比例。因此提出以下几点降损措施：

（1）在保证可靠性的前提下，将配电网低压台区的平衡能力提高，根据供电范围优化布局，合理配置变压器等电力元件，尽可能的缩短输电距离降低线路损失。

（2）单相感应式电表的功耗在1.25W左右，而电子式的功耗仅为0.45W左右。输电网中有数以万计的单相电表，因此在设备改造时应将感应式电表换成电子式电表。

（3）将线路末端的电压及功率因数尽可能提高，尽可能使得变压器三相负荷处于平衡。合理布置变压器数量，降低空载损耗，做好客户端的无功补偿工作。

（4）针对线损率制定线损四分管理办法，对每月、每周、每天的线损率进行统计分析，排除故障，保证计量的准确性。

4.结语

线损率是衡量一个区域电网技术经济性的重要指标，可以指导电网的设计、规划、生产和管理。本文建立了用电信息采集系统模型，并以此为基础实现线损的四分管理。首先对线损电量的组成分类、线损率、线损管理流程进行了阐述；随后建立了用电信息采集系统模型，以某供电公司为研究对象，对其进行理论线损量计算，基于采集系统的同进线损量，进行对比分析；最后给出了区域电网管理降损的措施。为今后电网线损四分统计工作提供了参考。

参考文献

[1]胡江溢，祝恩国，杜新纲等.用电信息采集系统应用现状及发展趋势[J].电力系统自动化，2014，02：131-135.

[2]朱彬若，杜卫华，李蕊.电力用户用电信息采集系统数据分析与处理技术[J].华东电力，2011，10：1682-1686.

[3]孙毅，卢可，唐良瑞.面向用电信息采集的WSN非均匀分簇多跳路由算法[J].电力系统保护与控制，2013，10：52-61.

[4]李超英.基于电网智能化的中低压线损管理研究[D].天津：天津大学，2012：3-6.

[5]张敏.基于用电信息采集系统的台区线损管理研究[D].保定：华北电力大学，2012：12-15.

电压表设计论文篇（6）

中图分类号TM72 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0029-02

随着经济的快速发展，电网规模迅速扩大，输变电线路走廊紧张，同塔架设多回输电方案在工程中广泛应用。当同塔架设线路检修时，由于运行和停运线路之间的耦合，在停运线路产生感应电压；为了安全起见，需将停运线路的两端接地，在接地处会产生感应电流。

国内对于500kV同塔多回路的感应电压和感应电流研究较多，但对于220kV同塔架设线路感应电压和感应电流研究较少。本文对220kV同塔多回线路的感应电压和感应电流进行理论分析，通过仿真计算，得到了潮流、线路长度、相序排列等因素对感应电压、感应电流的影响。

1 同塔双回路的感应电压和感应电流理论分析

同塔架设线路间的感应电压和感应电流包括容性和感性两个分量，容性电流和电压是线路间的静电（电容）耦合合形成的，感性电流和电压是线路间的电磁（电感）耦合形成的。

假定，UI，II，UII，III分别为运行I线和停运II线的首段电压和电流，CI，CII，LI，LII分别为2回线路的自电容和自电感，Cm，Lm为互电容和互电感。双回线路的感应电流和感应电压之间有固定的数量关系。

1）静电耦合

双回路静电耦合方程为：

停运线路两端均不接地。感应电流为0，感应电压以静电感应分量为主，与停运线路对地电容和互电容相关，与运行线路电压成正比。

停运线路一段接地。感应电压以电磁感应分量为主，电磁感应电压与线路长度、互感和线路长度有关。感应电流以静电感应分量为主，静电感应电流与线路长度、互容和运行线路电压成正比。

停运线路两端均接地。感应电压为0；感应电流以电磁感应分量为主，电磁感应电流与自感成反比，互感成正比，与线路输送潮流成正比。

以上理论公式，定性分析同塔双回路之间感应电压、感应电流的影响因素。同塔三、四回线路，感应电压和感应电流产生的原理相同。

2仿真模型

同塔架设线路感应电压和感应电流的影响因素较多，对其仅通过理论公式进行定性分析不能指导实际工程建设。建立仿真模型，借助电磁暂态仿真程序（EMTP）进行量化计算，以指导接地开关的选型。

2.1接入系统图

某500kV变电站M的220kV出线采用先同塔四回架设，然后再分开同塔双回架设。仿真模型接入系统如图1所示。

2.2主力塔型

本次仿真主要是对同塔四回路和双回路进行仿真，所采用的主力塔塔型、导地线空间位置和相序如图2所示。

2.3系统参数

220kV线路导线采用2×JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线，子导线外径为0.336m，直流电阻为0.04633Ω/km。220kV双回路地线为1根JLB40-150钢包铝绞线，一根为36芯OPGW复合光缆，其半径和直流电阻分别为0.1575m、0.2952Ω/km、0.132m和0.498Ω/km。土壤电阻率取600Ω.m。

正常情况下，投产年时线路潮流较轻，末端电压高。负荷达到饱和年时，线路潮流重。线路采用集中参数的常规∏型电路模型，分别对投产年、饱和年两种潮流进行感应电压、感应电流的计算。系统等值阻抗和线路潮流分别见表1和2。

3 仿真结果

3.1不同潮流下的感应电压、感应电流

当单回线停运时，分别计算MN I线、II线，MP I线、II线单独停运时，运行线路对停运线路的感应电流、感应电压见表3。其中，静电感应电压为UC，静电感应电流为IC，电磁感应电压为UL，电磁感应电流为IL。（下同）

从表3仿真结果可以看出，同塔多回线路中检修线路，流过接地开关的电磁耦合电流、电压与带电线路的输送潮流成正比关系，带电线路潮流越重，停运线路的电磁耦合电压越高。

3.2同塔多回路长度对感应电压、感应电流的影响

本次模拟的MN线全长为40km，对于不同的线路长度，相应的感应电压和感应电流的最大值计算结果如表4所示。其中，相序排列是同相序。

表4计算表明，同塔同相序线路感应电压和感应电流与长度密切关系，其中位于末端的值较大，中间段的值较小。

3.3相序排列对感应电流和感应电压的影响

同塔双回I线（A/B/C三相）、II线（a/b/c三相），相序排列有很多种。选择三种典型：同相序（ABC-abc），逆向序（ABC-cba）和异相序（ABC-acb）仿真MN回路I线停运时，线路潮流为投产年的仿真结果见表5。

由表5仿真结果可知，相序排列对感应电压和感应电流影响较大，MN线采用同相序感应电压和感应电流较大，采用逆相序、异相序可以适当降低其值。

4 接地开关的选择

依据GB1985-2004《高压交流隔离开关和接地开关》标准[3]，220kV接地开关的额定感应电压和额定感应电流的有限值见表6。

额定

从第3节的仿真结果可知，220kV同塔多回路出线时，MN线、MP线，静电感应电压最大值分别为：16.91kV、15.85kV，超出表5中的线路接地开关参数的额定值。因此，在220kV同塔架设的多回路中，需根据每个工程的实际情况仿真计算，对线路接地开关的参数提出具体要求。

5结论

本文对220kV同塔架设线路感应电压、感应电流进行，仿真计算，并对其接地开关的选型提出建议如下：

1） 本文对500kV变电站首端出线的220kV同塔四回/双回进行仿真，其静电感应电压超过B类开关的额定值，在工程设计中要考虑采用超B类开关，或者与产品厂家协商选择合适的产品；

2）线路输送潮流对感应电压、感应电流影响较大。因此，在线路接地开关的选型时，不仅考虑投产年的潮流，也要考虑饱和年的潮流；

3）线路相序排列对感应电压、电流影响较大，工程设计时应仿真不同相序下的感应电压、电流值。本文仿真的同塔多回路推荐采用逆相序排列；

4）同塔多回线路长度对电磁耦合感应电压、电流的影响较大，因此建议电网规划中500kV变电站尽量靠近负荷中心，减少220kV送电距离，减少感应电压/电流值。

参考文献

[1]蔡广林，曹华珍，王晓彤.500kV同塔四回路感应电压与感应电流分析.南方电网技术，2009，3（14）：141-144.

电压表设计论文篇（7）

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

配电变压器是配电网的主要设备之一，其损耗在整个配电网损耗中占有很大比重（根据我们历年统计在80%以上）。长期以来，我国变压器能效标准水平落后，以及在电网中老旧变压器占有量过大，造成配变损耗很大。因此，更新老旧变压器，减少变压器的损耗，是供电企业节能降耗的重要手段，也是建设节约型社会和建设节约型企业的需要。

传统评估配电变压器更新的经济效益时，一般只考虑节能效益，事实上以节能变压器替换高能耗变压器还将带来多个方面的经济效益；如旧变压器的残余价值、维护成本的下降、停电风险的减少、无功补偿的减免容量投资等。本文就典型配电线路，对变压器更新经济效益进行了较为完整的建模与分析。实际表明，由于节能配电变压器替换高能耗配电变压器后，会带来有功损耗减少、设备故障率的下降等方面的效益，同时提高了供电可靠性，保护了环保，节约了资源。所以，在当今建设节约型社会要求下，加快高能耗配电变压器的淘汰势在必行，经济效益、社会效益明显，符合我国建设节约型社会的国策需求。

1建立评估分析模型

由于篇幅的原因，为简化计算和分析，我们对该线路的参数进行了适当的理想化，和实际情况对比，我们发现计算的值和实际值差距不超过10%，是符合实用要求的。

典型配电线路挂接的高损配电变压器线路接线及其参数示意图：

同时，为简化计算和分析，我们还假设：

（1）配电线路中原有全部S7型系列变压器，现对其分别更新为同容量的S13-M·RL系列变压器，进行节电效果与经济效益计算，并对结果进行对比分析。

（2）各负荷点功率因数为0.8，对各负荷点分别选取1.0、0.8、0.6、0.4、0.2五种负荷水平进行计算，并假定以各负荷水平等时间取其平均值，对结果进行分析。

（3）分别假定所有变压器都是公用变。

根据以上简化理想模型的设定和假设进行计算，得到各负荷点的功率分布如表1所示。

表1 各节点的变压器和负荷功率

2变压器更新经济效益评估分析

计算过程的其参数设定如下：分别设变压器已使用年限t0=5年、10年、15年、20年、25年；电价为0.675（元/kWh），低压侧无功补偿可变费用Pc=100（元/kvar），变压器故障恢复时间T0=24（h），单位停电对供电企业造成的经济损失δ=3（元/kWh）。

根据变压器有功损耗P和无功损耗Q的计算公式，设高耗变压器L与新型节能变压器X的有功功率损耗PL、PX，无功损耗QL、QX；则更换后的新型变压器X比老式变压器L的有功功率节约P、无功功率节约Q分别为：

P=PL-PX，Q=QL-QX

新型变压器比老式变压器，变压器本身全年运行节约有功电能AP为：

AP =8760P

对于公用变压器，其产权一般是属于供电企业的，对其新旧更换通过计算回收期来判断更换的经济效益。这里计算回收期TB的计算是以投资费用扣除减免费用后的投资Z与线路年省网损费用GW相比得到的。即

TB=Z/GW

GW包括全年节省线路电能费用，全年节省配变总铜损电能费用以及全年节省配变总铁损电能费用

Z为更新所选变压器的投资减旧变压器的残值和减少无功补偿投资。

因此，其投资回收年限为

TB=Z/GW

以上是没有考虑风险收益ZR，若计及风险收益ZR（对于供电企业而言，主要是损失供电量产生的费用和故障维修费用），则其等效投资Z为更新所选变压器的投资减旧变压器的残值和减少无功补偿投资再减去其风险收益。

则其投资回收年限为

TB=Z/GW

关于更新变压器的投资回收年限，我们一般认为：当TB≤5年时，变压器应立即更换为宜；当5＜TB＜15年时，变压器更换应酌情考虑；当15≤TB年时，可以暂且不作考虑。

根据前面的理论分析和计算公式并采用潮流计算工具（注：我们用的是“线损理论计算与管理软件（3.0版）——华南理工大学、广东电网公司电力科学研究院开发）进行计算，结果如表2～表4所示。可见，S7系列变压器更换为S13型及SH15型后，变压器故障明显降低，节电效果明显；既降低了有功损耗，又降低了无功损耗，全年节约电量分别为5.17万千瓦时和6.52万千瓦时。

表2 不同系列变压器潮流计算结果

可见，S7系列变压器更换成S13-M·RL与SH15非晶合金变压器，无认论是供电企业还是专变用户均可获得比较明显的经济效益：年节约电能费用3.3万～4.4万元；不考虑运行风险的投资回收期在20年左右，当考虑运行风险时投资回收期则在12年以内，且新变压器在使用报限内整条线路（对于供电企业）节省电能费用73万～96万元，对比更新变压器的总投资74万～82万元而言，经济效益是比较明显的。

由上分析可以得到以下结论：

1）对供是企业来说，把S7型变压器更换成S13M·RL或SH15非晶合金变压器，可以带来比较明显的经济效益：不考虑变压器运行风险的投资回收期分别为21年和18年；当考虑运行风险时，投资回收期缩短10年左右；再考虑到电网中负荷的增长，投资回收期将进一步缩小，经济效益将更显著。

2）对配电网中使用年限不同的老旧高能耗变压器进行更换，其投资回收期也是不同的。计算表明，对已使用15年以上的老旧高能耗变压器进行更换，其投资回收期最短，具有最优性。

以上结论是针对典型配电线路得出来的，用在其他特点的配电线路上分析表明，不同参数的线路的变压器更新效益是不一致的，但总体上来看有以下结论：

1）对运行有15年以上的S7系列等高能耗配变，立即更换的经济效益（不考虑风险收益）是合理的，所更换的投资一般可在15～21年内收回，且运行年限越大其回收期越短。推荐对运行有15年以上的老旧高能耗配变尽快安排更新。

2）对S9系列的配变进行更新（到S13、SH15等）的投资回收期一般在25年左右。立即更新的必要性不大，可在发生故障后维修费用较大的情况下考虑更新。

3）对于把电网安全稳定作为生命线的供电企业来说，更换老旧高能耗变压器，可以提高供电可靠性，降低运行风险，对系统稳定运行更具有积极意义。

4）更新老旧高能耗变压器不仅可以给企业带来明显的节电效果和经济效益，对整个社会来说更具有巨大的节电潜力和显著的社会经济效益，在降低社会生产成本、缓和社会电力供需矛盾、节约能源、环保等层面上意义重大。

参考文献：1.广东电网工程建设预算编制与计算标准实施细则（2009年版）。

电压表设计论文篇（8）

【中图分类号】TM421

【文献标识码】A

【文章编号】1672-5158（2012）12-0266-01

电网的线损率既是电力系统一项重要的技术经济指标，用来综合衡量电力企业的管理水平，也是国家电力工业发达的重要标志之一。电力系统中发电厂生产的电能是通过电网的输电、变电和配电环节供给用户的。在输送和分配电能的过程中，电网中各元件，变压器、输电线路、补偿和调整设备以及测量和保护装置，都要耗费一定的电能。

在给定的时间段内，电网所有元件中产生的电能损耗称为电网的线损电量，简称线损。通常，线损是用电度表计量的“总供电量”和“总售电量”相减得到的，我们把线损电量占供电量的百分数称为线损率，即：

线损率=（供电量售电量）/供电量×100%

在电网的实际运行中，用电度表计量理论出的供电量和售电量之差得到的线损电量，称为理论线损电量，相应的线损率称为理论线损率。在理论线损电量中，有一部分是电能在输、变、配电过程中不可避免的，其数值由相应时段内运行参数和设备参数所决定。其中主要包括：与电流平方成正比的变压器绕组和输电线路导线中的电能损耗；与运行电压有关的变压器铁芯、电容器和电缆的绝缘介质损耗以及电晕损耗等，这部分损耗电量习惯上称为“技术线损电量”，它可以通过理论计算得出，所以又称为理论线损电量。理论线损的另一部分是由于管理工作上的原因造成的，这部分损失电量习惯上称为“管理线损电量”。

一、线损的理论计算方法

配电网具有闭环设计，开环运行的特点，因此实际运行中的配电网多呈辐射状，而配电网中要详细收集和整理各负荷点的负荷资料及元件运行数据是非常困难的，也缺乏进行潮流分析所需的负荷数据。一般来说，馈线出口均装有电流表、功率表，可以获取馈线出口代表日24h正点电流。

因此，均方根电流法是10kV及以下电压等级的配电网中最常见的理论线损计算方法，另外也可根据计算条件和计算资料，采用平均电流法、最大电流法、等值电阻法等方法进行计算。

（一）均方根电流法。在进行配电网线损计算时，需收集沿线各节点的负荷。由于配电网节点数多，负荷在不同时段的变化又比较大，运行数据根本无法全面收集。为尽量减少运行数据的收集量，同时又不影响线损计算的精度，一般作如下假设：①各负荷节点负荷曲线的形状与首端相同。②各负荷节点功率因数与首端相等。③忽略沿线的电压损失对能耗的影响。④负荷的分配与负荷节点装设的变压器额定容量成正比，即各变压器的负荷系数相同（负荷系数为通过变压器的视在功率与其额定容量之比）。

（二）平均电流法。平均电流法是利用均方根电流与平均电流的等效关系进行能耗计算的方法。因为用平均电流计算出来的电能损耗是偏小的，因此要乘以大于1的修正系数。令均方根电流与平均电流之间的等效系数为K，称为形状系数。

（三）最大电流法。最大电流法是利用均方根电流与最大电流的等效关系进行能耗计算的方法。与平均电流法相反，用最大电流法计算出的损耗是偏大的，要乘以小于1的修正系数。令均方根电流的平方与最大电流的平方的比值为F，称为损失因数。

（四）等值电阻法。等值电阻法的理论基础是均方根电流法。因10（6）kV配电网络节点多、分支线多、元件也多，各支线的导线型号不同，配电变压器的容量、负荷系数、功率因数等参数和运行数据也不相同，要精确的计算配电网络中各元件的电能损耗是比较困难的。因此，在满足实际工程计算精度的前提下，使用等值电阻法计算配电网络的电能损耗具有可行性和实用性。

二、等值分析法分析

等值电阻法的主要任务是计算配电线路和配电变压器的等值电阻。等值电阻法是利用配电线路分段线路和全部配电变压器额定容量参数进行计算。在实际运行中，但由于配电线路和配电变压器的负荷系数并不完全相同，因此利用配电变压器额定容量计算配电线路和配电变压器的等值电阻不符合实际情况，计算误差比较大，这是等值电阻法的重大缺点。在《电力网电能损耗计算导则》中，是基于配电线路各负荷点未装设电能表和其他表计的前提下，假设配电变压器的负荷系数相同，推导出配电线路和配电变压器等值电阻计算公式。目前，国家实施农村和城市配电网建设与改造工程以来，配电线路中的配电变压器低压侧全部装设了电能表，精确计量电能。由于电能表的计量精度比较高，可以利用电能来计算配电线路和配电变压器的电阻，基于这一思想，本文提出新的计算方法改进等值电阻法。通过配电线路、配电变压器电能表计量的电能数据和配电线路参数、配电变压器额定容量及其参数来计算的配电线路和配电变压器等值电阻，提高计算精度。

三、降损措施

（一）电网降损管理措施

线损率是衡量电力企业管理水平的一项重要指标，为切实降低损耗，供电企业应建立健全线损管理责任制，加强指标管理、用电管理、计量管理、明确各管理部门的职责，并落到实处。以近期线损理论计算值和前几年线损统计值为基础，根据影响线损率升、降的许多因数进行修正，制定适合本单位具体晴况的线损计划指标，作为考核、评价本单位生产任务和经济效益完成好坏的依据。线损管理部门要认真收集资料，统计要及时，数据要正确，以便对线损定期定量分析，弄清线损升降的原因：①电网网损中的输、变电线损应分压、分线进行，配电线损的分析应分线（片）、分台变（区）进行，并分别与其相应的线损理论计算值进行比较，以掌握线损电量的组成，找出薄弱环节，明确主攻方向。②按售电量构成分析线损，将无损用户的专用线路，专用变压器以及通过用户的转供电、兜售电等相应的售电量扣除后进行统计分析，以求得真实的线损率。③分析供、售电量不对应对线损波动的影响。④健全营业管理分级考核，严格岗位责任制，并制订相应的奖惩办法，调动职工的积极性。⑤加强营业普查，查偷漏，查卡、帐、票、证及底册与电能表度数，查电压和电流互感器变比，查电能表接线，杜绝无表用电。对抄表人员的管辖范围实行定期轮换，对用户实行两人抄表，以削弱人情电、关系电的产生。

（二）电网降损技术措施

电压表设计论文篇（9）

 

10、6 kV配电所及10、6/0.4kV变电所设计，是工程建设中非常普通又非常重要的一项工作，其规范性和技术性都很强，许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实。要做好变配电所设计既要执行国家现行的有关规范和规程，又要满足当地供电部门的具体要求，否则会出现种种问题，影响设计质量和工程进度。为了做好变配电所的设计，现将本人在我院变配电所设计图纸时发现各种问题中的一部分整理出来，进行简要的分析，与大家相互交流，以便共同提高。

1.对土建的要求在GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》中明确规定了变电所所址选择和对建筑等有关专业的要求，在执行中我们还存在不少具体问题，现仅列举以下几例略加分析，今后设计时应予以重视。

1）牱阑鹛糸埽撼导涓缴璞涞缢选用油浸电力变压器时，有的未在变压器室大门的上方设置防火挑檐。在工程建设标准强制性条文GB50053－94的第6.1.8条，规定“在多层和高层主体建筑物的底层布置有可燃性油的电气设备时，其底层外墙开口部位的上方应设置宽度不小于1.0m的防火挑檐”。

2）牥踩出口：有的设计在长度大于7m的配电室仅设一个出口或设两个出口但靠近同一端。这不符合GB50053－94第6.2.6条的规定，规范要求“长度大于7m的配电室应设两个出口，并宜布置在配电室的两端”。

3）犃焊撸河械纳杓圃诳悸鞘夷诰桓呤蔽醇萍傲旱母叨取S捎诒渑涞缢的跨度较大，有时梁的高度可达800mm左右，故在提土建条件层高时应考虑梁的高度。

4）犞蛋嗍遥河械纳杓平值班室设在交通不便的里角。这不符合GB50053－94的第4.1.6条规定，该条规定“有人值班的配电所，应设单独的值班室。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。”

5）牭缋鹿担河械谋涞缢内双排布置的低压配电屏仅在屏底和后侧设置地沟，两排屏的沟之间互不连通。为了方便电缆的进出和今后线路的调整，宜将所内所有主电缆沟和控制电缆沟均连通。

2. 推荐选用D，yn11结线变压器最近十年，在TN系统中采用D，yn11结线组别的变压器已很普遍，但还有不少工程仍选用Y，ynO结线组别的变压器，其原因主要是不清楚前者的优点。论文格式，存在问题。在GB50052－95《供配电系统设计规范》中第6.0.7条规定：“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器”。这里“宜选用”的理由，主要基于D，yn11结线比Y，ynO结线的变压器具有以下优点：

1）有利于抑制高次谐波电流。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。

2）有利于单位相接地短路故障的切除。因D，yn11结线比Y，ynO结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除。

3）能充分利用变压器的设备能力。论文格式，存在问题。论文格式，存在问题。Y，ynO结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25％熂鸊B50052－95第6.0.8条牐严重地限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分利用；而D，yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75％以上，甚至可达到相电流的100％，使变压器的容量得到充分的利用，这对单相负荷容量大的系统是十分必要的。论文格式，存在问题。因此在TN及TT系统接地型式的低压电网中，推荐采用D，yn11结线组别的配电变压器。论文格式，存在问题。

3.断路器选择与短路电流计算在低压配电系统中用作保护电器的有断路器和熔断器两种。目前我们使用最多的是断路器，用它来作配电线路的短路保护和过载保护。但是，在选用低压断路器时存在不少问题，其中突出的问题是没有进行短路电流计算。配电线路短路保护电器的分断能力应大于安装处的预期短路电流。选择断路器应先计算其出口端的短路电流，但有的设计者却没有进行短路电流计算，所选短路器的极限短路分断能力不够，不能切断短路故障电流。要确定断路器安装处的短路电流，可按设计手册进行计算，但比较烦杂；也可以采用“短路电流查曲线法”来确定计算电流，比较简便。现将由上海电器科学研究所设计、浙江瑞安万松电子电器有限公司断路器产品资料中提供的一种“短路电流查曲线法”附在后面。通过查此曲线，可以较方便地求得任意安装位置的短路电流近似值。所举例子的短路点仅为假设，实际工程设计中最常用的短路点是选在保护电器的出口端。论文格式，存在问题。

4.断路器与断路器的级联配合低压配电线路采用断路器作短路保护时，断路器的分断能力必须大于安装处可能出现的短路电流。但是有时不能满足此要求。例如：C45N、C65N/H微型断路器的分断能力仅分别为6kA、10kA，但其安装处出口端的短路电流有时可达15kA甚至更高。论文格式，存在问题。这时可用两路办法来解决此问题，第一是改用短路分断能力高的塑壳断路器；第二是仍选用微型断路器，利用其与上级断路的级联配合来实现短路保护。但是，进行级联配合的上下级断路器的选择须满足下列条件：

1）先决条件是上级断路器的固有分断时间比下级断路器的全分断时间短。论文格式，存在问题。也就是说下级断器出口端短路时，下级未来得及切断短路电流，上一级先行切断了短路电流。论文格式，存在问题。

2）下级断路器虽不能切断短路电流，但下级断路器及其被保护的线路应能承受短路电流的通过。

3）越级切断电路不应引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断。论文格式，存在问题。论文格式，存在问题。

4）上下级断路器宜采用同一系列的产品，其额定电流等级最好相差1～2级，或根据生产厂提供的级联配合表来选择。现将施耐德电气公司提供的级联配合表附后。 由此表可见，C65N/H型断路器可与NS100、NS160、NS250型断路器进行级联配合，不能与更大的NS400、N630及以上的断路器进行配合，更不能直接接在变压器低压侧框架式主开关后的母线低压屏上。

电压表设计论文篇（10）

一、引言

空气悬架系统是以空气弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性来实现其弹性作用。压缩气体的气压能够随汽车载荷和路面状况的变化而进行刚度的自动调节，不论满载或者空载，整车高度不会有太大的变化，大大提高了行驶平顺性和操纵稳定性，同时还可以减轻重载车辆对路面的破坏[1]，在高等级客车和重型载货汽车上得到广泛的应用。

二、高度信号检测电路设计

车身高度信号的检测是依靠三个高度传感器和电路而组成。本文所选用的车身高度传感器为WYH-AT-3V0型磁阻式无触点角度传感器，转动角度的变化在90°范围内输出标准电信号0～5V。车身高度传感器固定安装在车身上，通过摇臂、连杆与车轮相连[2]。由于输出信号为0～5V的标准电压信号，因此需要现对模拟信号进行模数转换后才能送入微控制器。因此可以把0～5V的模拟电压信号先送入A/D转换器，然后在送入微控制器，本文选用模数转换芯片为TLC2543，高度模拟信号在通过模数转换芯片TLC2543后可以通过串行通讯接口送入微控制器，相关电路原理图如图1所示。

图1 高度信号检测电路原理图

三、压力信号检测电路设计

在客车空气悬架控制系统中，压力传感器主要是用来监测空气弹簧气囊的压力，监测气囊压力的目的是为了防止过载以使空气弹簧工作在一个压力范围内。压力传感器选用西安兰华传感器厂的一款EX型号压电式传感器，传感器是输出信号为4～20mA的电流信号，电流信号在传输过程中不会产生压降，因此电流信号的抗干扰能力比较强。

由于微处理器的模数转换器（ADC）只能转换电压信号，因此需要先把4-20mA的电流信号转换为电压信号后才能够送入微处理器。在本系统中，电流信号转换为电压信号是通过以下电路实现的：4～20mA电流信号到1-5V电压信号的转换主要通过250欧姆电阻R34完成，R34为高精度的0.1%的金属膜电阻，可以尽可能的降低温漂带来的精度降低。电阻R32和R33为1%的金属膜电阻。其中运算放大器选LM324，LM324为四运放集成电路，14脚双列直插塑料封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用等优点，因此可以用一片LM324完成四路的电流电压转换。电流信号转换为电压信号的电路原理图如图2所示。

图2 电流电压量转换电路

通过不同的电流输入量测量输出点A的电压量，得到的理论计算值和实测量对比表如表1所示。

表1 电流电压转换电路对比表

电流输入量（mA） 0 4 8 12 16 20

理论电压值（V） 0 1 2 3 4 5

实测电压值（V） 0 0.98 1.97 3.09 3.89 5.08

由表1可以得出电流电压转换电路的理论值和实际测量值的对比曲线，对比曲线如图3所示。

图3 电流电压量转换理论值和实际值对比曲线

通过表1和图3可知，电流电压转换电路的最大误差为3%，该电路基本达到了电路设计的目标，满足系统对模拟量采集的要求，说明所设计的转换电路功能可靠。

四、车速信号检测电路设计

由于车速传感器工作环境较差，输出的信号包含很多干扰，并不是标准的方波信号，因此在送入处理器前应该进行信号进行调理。车速信号调理电路的任务就是去除其中的干扰信号，把标准的方波信号送入处理器。车速信号调理电路设计如图4所示。

图4 速度信号接口电路原理图

其中C21和R38组成微分电路，目的的改善输入波形，使脉冲信号更加陡峭;增加稳压二极管D4的目的是对脉冲输入信号限幅，保护晶体管Q3的be结不致被正反向电压击穿;晶体管Q3工作在开关状态，用于信号的整形和放大驱动，晶体管Q3输出信号经过光电耦合器进行电气隔离，使外部电路和微处理器进行电气隔离，隔离外部干扰，进一步增强系统抗干扰能力。

五、方向盘转角传感器接口电路设计

在客车空气悬架控制系统中，电控单元可以根据车速传感器信号和方向盘传感器的信号，判断出汽车转向时侧向力的大小和转向的方向，进而适时的调整空气弹簧的刚度以控制汽车的侧倾。本文中所选用的方向盘转角传感器为光电式转角传感器，光电式转角传感器主要由发光器（光敏晶体管）遮光齿盘和控制电路组成，核心器件是光电耦合器，该传感器具有有输入输出电隔离、抗干扰、强响应速度快、灵敏度高、可靠性好、耐冲击及容易与逻辑电路配合等优点。电路原理图如图5所示。

图5 方向盘转角传感器接口电路

方向盘转角传感器的输出为正交编码脉冲，包含两个脉冲序列，有变化的频率和四分之一周期的固定相位偏移。通过检测2路信号的相位关系可以判断为顺时针方向和逆时针方向，并据此对信号进行加/减计数，从而得到当前的计数累计值，也即方向盘的绝对转角，而转角的变化率即角速度，则可通过信号频率测出。在电路设计中，只需把两路脉冲信号隔离后送入微控制器正交编码接口即可，由于TLP2630输入端导通后输出端为低电平，因此在输出端添加一个施密特反相触发器即可完成电平转换。

六、开关信号检测电路设计

在客车空气悬架控制系统中，有部分信号量是开关信号量，如发动机点火开关，车门位置，制动信号等，这些开关量信号是电气控制系统中最为基本的一个环节，它的可靠性直接影响着控制系统的性能。考虑到汽车车身电路电压不稳定，当起动机工作时会产生短暂欠压和高压，因此所设计的电路应该具有过压保护功能。系统外部使用车载24V蓄电池供电，输入信号为24V开关量，而LM3S8962的端口是3.3V的兼容电平[3]，因此接口电路还应该具有电平转换的功能。综上所述，设计了一个基于光耦芯片TLP521的开关量输入电路，电路原理图（下转第161页）（上接第143页）如图6所示。

图6 开关量信号检测电路

在电路原理图中，R55为限流电阻，R56为上拉电阻，它们与光电耦合芯片TLP521共同组成开关量信号检测电路。光电耦合芯片TLP521隔离了外部电流环路和ECU内部电路环路，使得外部电路扰动不易直接进入ECU，有效地保护了LM3S8962不受损害。

七、结论

悬架对车辆的行驶平顺性、操纵稳定性有着重要的影响。本文介绍了系统硬件电路的设计，根据系统所要实现的功能，设计了车身高度信号检测，车速信号检测，方向盘转角信号检测及开关量信号检测等电路的设计，为整车悬架控制系统的设计奠定了基础。目前我国的电控空气悬架系统的开发还处于初级阶段，因此对空气悬架控制系统的研究具有一定的现实意义。

参考文献

[1]徐斌，郑钢铁，范轶等.道路破坏的影响因素及悬架参数优化[J].汽车工程，2000，22（06）：418-422.