電流檢測裝置發展

1. 繼電保護裝置的發展歷史

微機繼電保護測試儀是一個新型智能化測試儀器，以前的繼電保護試驗工具主要是用調壓器和移相器組合而成，體積笨重，精度不高，已不能滿足現代微機繼電保護的校驗工作。隨著科學技術的不斷發展，微機繼電保護已廣泛運用於線路保護，主變差動保護，勵磁控制等各個領域，變電站綜合自動化已成為主流。現代微機繼電保護測試儀可分為兩種形式，一種是採用傳統的OCL功放，體積大，重量在25Kg左右，比較笨重，功放管工作在放大區，時間長了容易損壞，且動態范圍窄，精度不高。另一種是採用開關電源，功放採用數字功放，體積小，重量輕，效率高，是繼電保護測試儀的發展方向。可對各類型電壓、電流、頻率、功率、阻抗、諧波、差動、同期等繼電器以手動或自動方式進行測試，可模擬各種故障類型進行距離、零序保護裝置定值校驗和保護裝置的整組試驗，可自動掃描微機和數字型變壓器、發變組差動保護比率制動曲線，具備GPS觸發功能。繼電保護微機型測試裝置是保證電力系統安全可靠運行的一種重要測試工具。隨著計算機技術、微電子技術、電力電子技術的飛速發展，應用最新技術成果不斷推出新型高性能微機繼電保護測試裝置是技術進步的必然趨勢。繼電保護測試裝置是保證電力系統安全可靠運行的一種重要測試工具。隨著現代電力系統規模的不斷擴大，對電力系統運行和管理的可靠性、高效性要求的不斷提高，繼電保護人員的測試工作變得更加頻繁和復雜。在計算機技術、微電子技術、電力電子技術飛速發展的今天，應用最新技術成果不斷推出新型高性能繼電保護測試儀是技術進步的必然趨勢，也是時代賦予我們的責任。繼電保護測試儀是在參照中華人民共和國電力行業標准《繼電保護微機型試驗裝置技術條件》（DL/T 624 ─ 1997）的基礎上，充分使用現代先進的微電子技術和器件實現的一種新型小型化微機繼電保護測試儀。它採用可單機獨立運行，亦可聯接其它電腦運行的先進結構，主機內置高性能工控機和高速數字信號處理器，真16位DAC模塊、新型模塊式高保真大功率功放，自帶TFT真彩色LCD顯示器和嵌入式微機鍵盤。既可以單機獨立操作，也可以連接筆記本電腦操作。操作功能強大，體積小，精度高。既具有大型測試儀優越的性能、先進的功能，又具有小型測試儀小巧靈活、操作簡便、可靠性高。

2. 電動機保護裝置的電流檢測型保護裝置

(1)熱繼電器利用負載電流流過經校準的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱後產生彎曲，從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動作時間准確性一般，但對電動機可以實現有效
的過載保護。隨著結構設計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。例如從ABB公司引進的T系列雙金屬片式熱過載繼電器；從西門子引進的3UA5、3UA6系列雙金屬片式熱過載繼電器；JR20型、JR36型熱過載繼電器，其中Jn36型為二次開發產品，可取代淘汰產品JRl6型。
(2)帶有熱—磁脫扣的電動機保護用斷路器熱式作過載保護用，結構及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲後有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最後導致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作。其結構簡單、體積小、價格低、動作特性符合現行標准、保護可靠，故日前仍被大量採用．特別是小容量斷路器尤為顯著。例如從ABB公司引進的M611型電動機保護用斷路器，國產DWl5低壓萬能斷路器(200—630A)、S系列塑殼斷路器(100、200、400入)。
(3)電子式過電流繼電器通過內部各相電流互感器檢測故障電流信號，經電子電路處理後執行相應的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是：
①多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護十斷相保護，過載保護十斷相保護+反相保護。
②動作時間可選擇(符合GBl4048．4—93標准)。
標准型(10級)：7．2In(In為電動機額定電流)，4—1Os動作，用於標准電動機過載保護，速動型(10A級)：7．2In時，2—1Os動作，用於潛水電動機或壓縮電動機過載保護。慢動型(30級)：7．2In時，9—30s動作，用於如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。
③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達3—4倍，甚至更大倍數(熱繼電器為1．56倍)，特別適用於電動機容量經常變動的場合(例如礦井等)。
④有故障顯示。由發光二極體顯示故障類別，便於檢修。
（4）固態繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異，最復雜的繼電器實際上只能用於較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監視、測量和保護的主要功能有：
①最大的起動沖擊電流和時間；
②熱記憶；
⑤大慣性負載的長時間加速；
④斷相或不平衡相電流；
⑤相序；
⑥欠電壓或過電壓；
⑦過電流(過載)運行；
⑧堵轉；
⑨失載(機軸斷裂，傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌)；
⑩電動機繞組溫度和負載的軸承溫度；
⑩超速或失速。
上述每種信息均可編程輸入微處理器，主要是加上需要的時限，以確保電動機起動或運轉過程中在損壞之前將電源切斷。還可用發光二極體或數字顯示故障類別和原因，也可以對外向計算機輸出數據。
(5)帶有電子式脫扣的電動機保護用斷路器其動作原理類同上述電子式過電流繼電器或固態繼電器。功能主要有：電路參量顯示(電流、電壓、功率、功率因數等)，負載監控(按規定切除或投入負載)，多種保護特性(指數曲線反時限、I2t曲線反時限、定時限或其組合)，故障報警，試驗功能，自診斷功能，通信功能等。產品如施耐德電氣公司生產的M系列低壓斷路器。
(6)軟起動器軟起動器的主電路採用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對電動機起動前後的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，並發出相應的動作指令。其特點是系統結構簡單，採用單片機即可完成，適用於工業控制。

3. 關於電能質量檢測裝置(或者電能質量)的國內外發展現狀

在西方發達國家，電能質量問題早已被當作電力系統面臨的重要問題，各國均在加強電能質量問題的研究。已得到不少的理論成果，並提出一系列的綜合的監測控制和管理的方法。國際上對電能質量的研究，可以追溯到上世紀的80年代電磁兼容學科EMC的興起。出於這種長期對電能質量的重視和科技水平的整體優勢，他們在電能質量監測裝置的研製上水平較高，市場佔有率也很高。目前，國外電能質量的研究主要集中以下幾點：
1.暫態電能質量問題
2.短持續時間電能質量問題
3.長持續時間電能質量問題
4.三項電壓不平衡
5.波形畸變
6.電壓波動和閃動
7.頻率變化
我國的電力供應一直比較緊張，人們的關注的焦點主要集中在電力供應量上，對電能質量的關心不多，通常只對電壓及頻率兩個指標進行監測。進行大規模的電網改造之前，我國的網架十分的薄弱，電力系統的自動化水平十分低。隨著電力供應緊張狀態的緩解，電能質量的日益惡化和用戶對電能質量要求的不斷提高，這個問題也引發了各級電力部門的重視。國家也頒布了國家標准，主要依靠供電企業的來保證，但是，目前的的控制的方法主要依靠對供電電壓的調整。
我國的電能質量檢測還處於初級階段，我國的質量檢測的研究方向主要有以下幾點：
1.電壓波動和閃變
2.供電電壓允許偏差
3.公用電網諧波
4.三項電壓允許的不平衡度
5.電力系統頻率允許偏差
6.暫態過電壓和瞬態過電壓從我國電力系統目前的發展水平後和保護供電雙方權益的角度看，這些標准時比較現實和易於操作的。但隨著國際貿易的發展和各國間技術交流的需要，標準的國際化趨勢是不可避免的。技術的發展，新情況的出現，國際標準的變化，使得我國電力工作者不僅需要對現有的6項標准進行進一步的完善和修改，還要根據實際情況研究制定其他的標准。

4. 感測器的發展歷史

感測器的發展歷程大體可以分為以下三個階段：

第一階段：結構型感測器

主要利用結構參量變化來感受和轉化信號。例如：電阻應變式感測器，它是利用金屬材料發生彈性形變時電阻的變化來轉化電信號的。

第二階段：固體感測器

由70年代開始發展起來，這種感測器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，是利用材料某些特性製成的。例如：利用熱電效應、霍爾效應、光敏效應，分別製成熱電偶感測器、霍爾感測器、光敏感測器等。

70年代後期，隨著集成技術、分子合成技術、微電子技術及計算機技術的發展，出現集成感測器。集成感測器包括2種類型：感測器本身的集成化和感測器與後續電路的集成化。例如：電荷藕合器件，集成溫度感測器AD590集成霍爾感測器UGN3501等。這類感測器主要具有成本低、可靠性高性能好、介面靈活等特點集成感測器發展非常迅速，現已佔感測器市場的2/3左右，它正向著低價格、多功能和系列化方向發展。

第三階段：智能感測器

由80年代發展起來的，所謂智能感測器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力，是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物。80年代智能化測量主要以微處理器為核心，把感測器信號調節電路微計算機、存貯器及介面集成到一塊晶元上，使感測器具有一定的人工智慧。

90年代智能化測量技術有了進一步的提高，在感測器一級水平實現智能化，使其具有自診斷功能、記憶功能、多參量測量功能以及聯網通信功能等。

(4)電流檢測裝置發展擴展閱讀：

感測器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

感測器廣泛應用於社會發展及人類生活的各個領域，如工業自動化、農業現代化、航天技術、軍事工程、機器人技術、資源開發、海洋探測、環境監測、安全保衛、醫療診斷、交通運輸、家用電器等。

感測器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網路化，它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代，而且還可能建立新型工業，從而成為21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統技術基礎上的，已成功應用在硅器件上做成硅壓力感測器。

通常據其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

5. 電子測量儀器的發展趨勢

現代電子測量儀器的發展趨勢

，用於驅動 ADS 高級設計模擬軟體進行部件及系統級模擬;並且，ADS 高

級設計模擬軟體的模擬結果可送入 Agilent 公司的 ESG/PSG 矢量信號源產生出

信號通過 VSA 矢量信號分析儀的捕獲和分析，反過來可進行產品設計與真實

產品之間的數據驗證，即實現設計、模擬、測量和驗證的有機結合。以

AgilentADS 高級設計模擬軟體為代表的 EDA 軟體，通過與 Agilent 公司測試儀

器(包括:頻譜分析儀，網路分析儀，信號源，示波器，邏輯分析儀等)的動態鏈

接，從而實現了測量域與模擬域的有機結合，在設計、模擬和驗證之間架起了

橋梁，從而加速設計，提高設計質量，完善系統及部件的半實物模擬手段，達

到迅速拓展滿足需要的測量解決方案的目的。 自動測試系統的發展歷史

和現狀 隨著測量儀器功能的不斷提高和完善，與其相關的自動測試系統

(特別是軍用 ATS 測試系統)的組建與發展也經歷了從台式儀器 ATS 系統到卡

式儀器 ATS 系統，從卡式儀器 ATS 系統到卡式儀器與台式儀器混合的 ATS 系

統的發展過程。到目前為止，VXI 結構的儀器(主要對於大通道數的數字信號測

量)與 GPIB 標準的台式儀器(主要對於性能要求嚴格的射頻/微波信號測量)相結

合組建 ATS 測試系統已成為軍用 ATS 測試系統普遍遵從的主流原則和典範。

這與以美國為代表的軍工用戶在 90 年代提倡的採用 COTS(CommercialOff-the-

Shelf)流行商用儀器來構建軍用 ATS 測試系統有很大關系，它可以極大地降低

整個測試系統的組建、開發、維護、替換和升級的成本。 但是，由於軍

工行業系統研製周期和認證周期相對較長，系統維護和需要支持的周期通常在

10 年至 20 年，而民用科技的發展日新月異，流行商用儀器的更新速度越來越

快，一些 COTS 產品在軍工行業被大規模全面使用之前就已廢型和停產，對於

已定型的測試系統的維護和支持成為軍工客戶面臨的最大問題，特別是那些