【正文】 21世紀(jì)初20年，是我國電力發(fā)展的關(guān)鍵時期，重點是在加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，同時繼續(xù)加強(qiáng)電源建設(shè)，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整。單芯大截面電纜將有所推廣。因此，中壓交聯(lián)電纜在今后較長的一段時間內(nèi)，有較大的市場機(jī)遇。有效的防止電纜偏心和擦管現(xiàn)象，保證電纜質(zhì)量。而生產(chǎn)的電纜在一定的范圍內(nèi)是分批變化的?，F(xiàn)在懸垂控制多用PI或PID控制，在這種控制方式下，需要針對控制對象設(shè)定專門的P（比例）、I（積分）、D（微分）參數(shù)。這使得后續(xù)調(diào)節(jié)控制紊亂，其實這就是現(xiàn)在國內(nèi)幾乎所有電纜廠的懸垂生產(chǎn)線調(diào)速器PID參數(shù)設(shè)置“困難”的實際原因——輸入變量不確定。在這種情況下，技術(shù)人員往往精心調(diào)配好PID控制，短時間似乎正常了，可時間一久，又往往失控。 傳感器要有大的動態(tài)范圍，以適應(yīng)感應(yīng)電流變化，既在全程范圍（管內(nèi)上下偏離10CM）信號不飽和，又具有足夠的相信分辨率（正負(fù)1mm）。在這些行業(yè)的收、放卷工藝中，為了滿足工藝要求都需要保持線材或帶材上張力的恒定。相對而言，對于交聯(lián)電纜生產(chǎn)線上下牽引張力控制，交流系統(tǒng)的實現(xiàn)比直流系統(tǒng)更加直觀和簡單[14]。(速度模式)通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到張力恒定。(轉(zhuǎn)矩模式)通過控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制張力恒定。采用轉(zhuǎn)矩模式進(jìn)行張力控制時，必須考慮系統(tǒng)加減速過程中轉(zhuǎn)動慣量的影響，采取慣性補(bǔ)償模塊處理。 采用一般的V/F控制通用變頻器給異步電動機(jī)供電時，可以實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，起動和停車都很方便。 矢量控制系統(tǒng)采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d一軸方向的d一q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，把異步電機(jī)的定子電流分解為其勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到類似于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型，再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個獨(dú)立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng)，從而模仿直流電機(jī)分別用P1調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。因此能獲得較高的靜、動態(tài)性能[4]。圖22張力控制系統(tǒng)原理圖 第3章 在線測控的懸垂控制器設(shè)計 交聯(lián)聚乙烯電纜以其具有優(yōu)異的電氣性能，良好的運(yùn)行安全性能和熱過載機(jī)械特性以及安裝運(yùn)行，維修簡便等優(yōu)點得到了廣泛的運(yùn)用。套裝本線圈的一段硫化管應(yīng)該對地絕緣且和其他管道同徑。本系統(tǒng)采用了兩個接收線圈，它們上下對稱安裝在硫化管中，內(nèi)徑尺寸與硫化管的內(nèi)徑相同。接收線圈是兩塊印制線圈，將它們分別固定于懸垂管的上、下方，盡量貼近懸垂管，但不要接觸，保持1mm間隙以防懸垂管的溫度直接導(dǎo)入而燒壞接收線圈。具體框圖見圖32。對高頻交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，如果選擇了合適的濾波電容后，不僅可以濾掉許多雜波，也可以使電路反映非常靈敏。CZ_JS1為和信號接收頭的連接端子，為接收頭提供工作電源和接收信號所需的參考信號，其中信號FC為參考頻率，OUTV為當(dāng)前發(fā)射電平。OUTV供接收頭按當(dāng)前發(fā)射功率電平設(shè)定接收放大器的增益：發(fā)射功率越大，說明當(dāng)前需要的增益越高，從而降低發(fā)射功率，使得整個檢測裝置處于上下動態(tài)范圍都適中的最佳狀態(tài)。 U1根據(jù)SD2設(shè)定的頻率，按檢測到的接收電平，產(chǎn)生經(jīng)寬度調(diào)制的檢測發(fā)射信號，并通過引腳DEVA/B輸出；U1同時根據(jù)發(fā)射信號頻率產(chǎn)生接收參考頻率信號提供給信號接收頭；Q4將參考頻率信號驅(qū)動成峰峰達(dá)30Vpp的低阻信號傳輸給接收頭，從而有效抑制傳輸過程中的干擾引起的相位擾動。R118/C90輸出反映發(fā)射功率的電平信號，該信號供檢測裝置系統(tǒng)進(jìn)行功率控制反饋，和為接收頭提供增益控制參考。普通設(shè)備儀器的信號選擇性指標(biāo)慣用3db帶寬，這里為什么要用40db呢？因為懸垂控制器原理與其它儀器不同，它要測量的不是信號的大小，而是更微弱的“信號變化量”的大小，一個干擾對信號自身影響可能并不大，僅有百分之幾，但是對于“信號變化量”的影響卻往往是百分之百的。2.《輸入靈敏度≤1μV》 其它各種懸垂控制器靈敏度恐怕沒有任何一款能超過100μV的，所以都必須使用那種磁環(huán)構(gòu)成的發(fā)射線圈，因為它的發(fā)射效率很高，這樣可以在信號衰減較小的中壓交聯(lián)線上使用，但用在信號衰減較大的絕緣型如橡套生產(chǎn)線上則常常仍會有靈敏度不夠的問題。3.《發(fā)射調(diào)節(jié)倍率 17，885倍》 這是在目前懸垂檢測原理下，至關(guān)重要的一項指標(biāo)，也是決定一款懸垂控制器能否成為“傻 瓜型”產(chǎn)品的關(guān)鍵。其它懸垂控制器發(fā)射功率的精細(xì)調(diào)節(jié)是無法做到一百以上的，但因為懸垂控制器還有個10倍左右的線性輸入范圍，這樣，在理想情況下，不考慮對后續(xù)的PID調(diào)節(jié)性能保證，總的工作范圍還是能夠覆蓋數(shù)百倍的變化的。依據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“全覆蓋”的保證就是發(fā)射調(diào)節(jié)率≥4000，它基本覆蓋了各種懸垂生產(chǎn)線在各種型號電纜生產(chǎn)過程中、以及設(shè)備和環(huán)境長期變化中的信號變化。其中“自適應(yīng)范圍”是指在此范圍內(nèi)，以“控制輸出靈敏度”為主的各項輸出參數(shù)不變、而“可工作范圍”則是指在此范圍內(nèi)，對電纜中心位置仍能識別，系統(tǒng)仍可控，但輸出參數(shù)會有改變。為了方便用戶不同需求，本機(jī)另外具備有《電流/電壓》輸出模式、《光隔離/不隔離》輸出模式、《PID參數(shù)》等選擇功能，功能雖多，但均只需打開發(fā)射盒蓋后，通過手動的撥動相應(yīng)開關(guān)選定，無需繁瑣調(diào)節(jié) 《電流/電壓》輸出模式選擇選擇開關(guān)位于發(fā)射板的右下角位置（見下圖）：（1）開關(guān)扳向下方為《電壓》方式輸出，即輸出的是與電纜偏移距離正比的正負(fù)電壓信號。電纜偏上時輸出正信號，偏下時輸出負(fù)信號。還能防止因為和控制柜間的連接形成大回路而產(chǎn)生的電動勢。如果選擇信號輸出經(jīng)過PID處理，可直接將面板上的《輸出方式》開關(guān)打到“PID”檔位即可實現(xiàn)，出廠時PID的原始參數(shù)為：比例系數(shù) P=積分常數(shù) I=5S微分常數(shù) D未用PID輸入 內(nèi)部比較器輸入（內(nèi)部比較器為發(fā)射盒內(nèi)置的，外部比較器是不同接收頭內(nèi)部的）如要改變以上參數(shù)，可打開發(fā)射盒上蓋，參照前圖按以下說明撥動相應(yīng)開關(guān)選定。（3）對于只希望改變檢測靈敏度，而不需積分調(diào)節(jié)的用戶，可將圖中右上方SW4開關(guān)的“積分選中”開關(guān)位扳下。光隔離輸出方式能防止懸垂控制器與調(diào)速器（調(diào)節(jié)器）之間可能的因地電位不相等而造成的相互影響。本懸垂控制器對生產(chǎn)設(shè)備、電纜、以及儀器自身均無接地要求。二、對懸鏈?zhǔn)竭B續(xù)硫化生產(chǎn)線電纜的懸垂度的在線測控系統(tǒng)做出詳細(xì)的分析，改變了原來國外的音頻模擬電路的測控手段，使用PLC的數(shù)據(jù)采集功能和內(nèi)部強(qiáng)大的算法功能，使測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到大大的提高，同時節(jié)約了大量成本，國外一套懸垂控制需要20多萬人民幣，自己開發(fā)只需要2萬元左右。參考文獻(xiàn)[1] 懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)的研究[J].，2005穆罕默德1， 阿卜杜勒科威特技術(shù)研究學(xué)院)摘要：本文提出了一種地上架空線與地下電力電纜混合線路系統(tǒng)的故障定位方法。所提出的方案能夠定架空線或在地下電力電纜故障位置。雷擊，樹木倒塌，空氣污染物對絕緣子的侵蝕沾污導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度下降等都有可能引起架空線故障。準(zhǔn)確故障定位將有助于快速地修復(fù)電力故障，提高系統(tǒng)可靠性，降低運(yùn)營成本，并且節(jié)省時間和省去巡線人員在惡劣天氣和復(fù)雜地形查線的不便[1]。[58]電力系統(tǒng)中的架空線路電力電纜混合輸電線路故障測距主要問題在架空線和電力電纜對地阻抗和零序阻抗相差較大。它適用于數(shù)字繼電器的在線測量，也可以通過數(shù)字存儲設(shè)備存儲的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行離線操作。(2)Matlab及其時域解算器建立一個友好和開放的系統(tǒng)。最后第七章進(jìn)行總結(jié)。（2）利用圖示的邊界條件以替代：， V0 = VR ， I0 = IR，解決方案為 (2)考慮到發(fā)送端邊界條件情況，VL = VS和IL = IS（L為總的線路長度），解決方案為： (3) 如圖1所示，故障點的F在電力輸電線SR上距接收R端D公里。這意味著，在兩部分輸電線在任何一點的電壓可以有末端的測量電壓和電流表示[13]。基于變換矩陣的特征向量，其頻變可用于多相線換位，其中相阻抗和導(dǎo)納矩陣可以用來確定當(dāng)前和電壓的變換矩陣。每個模擬部分表現(xiàn)為傳播常數(shù)γi和浪涌阻抗ZCi。Z1，Y1是正相阻抗和導(dǎo)納[15]。該模式適用于對除BC相故障的所有故障。所以使用另一個矩陣時要慎重。以下各節(jié)中所述對每一階段進(jìn)行詳細(xì)介紹。所有這些技術(shù)已在領(lǐng)域內(nèi)運(yùn)用成熟。模擬的電流電壓的相量通過離散傅立葉變換DFT得到。兩種解決方案得到故障位置。由于電纜部分是完好的，通過測量電纜遠(yuǎn)端的向量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算可以測量出電纜部分的任意位置的電壓和電流。由于故障區(qū)段發(fā)生在架空線部分，通過測量架空線近端的電氣量得到架空線的模擬相電壓相電流。在這個階段的只有架空線部分具有模態(tài)傳播常數(shù)和模態(tài)浪涌阻抗。通過應(yīng)用公式（3）（x=架空線長度）計算獲得架空線發(fā)送端（即電纜發(fā)送端）的電流ISi和電壓VSi，通過這樣計算出每個模式的傳播常數(shù)γi及其相關(guān)的波阻抗ZCi。電纜遠(yuǎn)端的電壓電流計算方法見第一階段。故障發(fā)生在連接處前面的架空線處。利用Di值（故障定位距接收端的距離，無論是架空線或電纜線）為D0，Dα，Dβ。然后故障點的相電壓和電流通過克拉克轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行計算（）。為了說明該算法優(yōu)越性，圖2所示應(yīng)用MATLAB模擬一條220千伏輸電線路，包括一個100公里架空輸電和10公里的地下電纜。對于不同故障的條件：架空線分別在不同的故障位置10，20，25，35，50，65，70，80和90公里處，電纜分別在不同的故障位置1，2，5，7，8和9公里處，對于不同的故障類型和故障發(fā)生率進(jìn)行模擬仿真。圖 6和7顯示兩端在模式（0，αβ）下的電壓和電流信號。 故障點位于連接點前后位置的判斷對于第5條所述的情況（在連接點前面90公里處架空線的故障），第一子程序?qū)收隙ㄎ坏慕Y(jié)果為D0，Dα和Dβ分別為：。故障相角角和故障電阻是和前面的情況相同。表2：故障距離對架空線側(cè)故障的測量準(zhǔn)確性的影響架空線5155066728396表3：故障距離對電力電纜側(cè)故障的測量準(zhǔn)確性的影響實際故障距離(KM)測量故障距離(KM)誤差電力電纜26 為了測量故障距離對測量精度的影響，考慮到相角的因素，對地故障電阻取90攝氏度10歐姆。在架空線30公里處的故障可能受故障類型的影響。故障電阻列于表5中，取介于10至50歐姆之間的值。表4：故障類型對故障測距的影響故障類型實際距離(KM)測量距離(KM)誤差A(yù)G30BG30CG30ABG30ACG30BCG30AB30BC30AC30ABCG30表5：故障電阻對故障測距的影響故障類型故障電阻 ((Ω)測量距離(kM)%誤差單相接地102050兩相接地102050三相接地102050表6：故障電阻故障類型RF(Ω)架空線60公里處故障電力電纜3公里處故障測量值，RF(Ω)誤差%測量值，RF(Ω)誤差%SLG1020100DLG1030LL2570表7：相角對故障測距的影響故障相角(176。離散傅里葉變換用來消除模擬信號相量直流偏移。本方案可以對所有故障類型進(jìn)行相當(dāng)準(zhǔn)確的距離計算，并且本算法不受故障阻抗變化，故障相角和故障類型的制約影響。D Transmission and Distribution 2002 Asia Pacific, October 6–10，2002, pp. 2091–2095.[15] . Johns, . Salman, Digital Protection for Power Systems, PeterPeregrinus Ltd., 1995.[16]AccurateTransmissionLineFaultLocationUsingSynchronizedSampling, HewlettPackard Company,Application Note 12761.[17] . Tag Eldin,. Gilany， . Abdelaziz, . Ibrahim, An accuratefault location scheme for connected aged cable lines in doublefedsystems, Electr. Eng. J. (Archiv fuer Electrotechnik), in press, SpringerVerlag GmbH, ISSN: 09487921 (Paper) 14320487 (Online).[18] . Stevenson Jr., Elements of Power System Analysis, 3rd ed,McGrawHill Book Company, Sayed Tag El Din (Senior Member, IEEE)致 謝 在設(shè)計完成之際，心中有很多感慨，有即將離校踏入工作崗位的期盼，有順利完成學(xué)業(yè)的愉悅，但更多的是掛懷幾年來關(guān)心自己成長的老師、同學(xué)和親朋好友! 首先我由衷的感謝感激我的導(dǎo)師陳昊