高温压差型光纤流量传感器_宫继刚

基于SIMOX的耐高温压力传感器芯片制作

第26卷　第8期2005年8月 半　导　体　学　报 CHIN ESE J OURNAL OF SEMICONDUCTORS Vol.26　No.8 Aug.,2005 3国家高技术研究发展计划(批准号:2002AA404470)和国家“九五”传感器技术攻关(批准号:962748202201/07)资助项目　王　权　男,1973年出生,博士研究生,研究方向为耐高温微型压力传感器.Email :wangquan100@https://www.wendangku.net/doc/3916924057.html, 2004210230收到,2005201226定稿 Ζ2005中国电子学会 基于SIMOX 的耐高温压力传感器芯片制作 3 王　权1　丁建宁1　王文襄2　熊　斌3 (1江苏大学微纳米科学技术研究中心,镇江　212013)(2昆山双桥传感器测试技术有限公司,苏州　215325)(3中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海　200050) 摘要:针对石油化工等领域中高温下较高压力测量的要求,设计了压阻式压力传感器敏感芯片,采用SIMOX 技术的SOI 晶片,在微加工平台上通过低压化学气相淀积法(L PCVD )均相外延硅测量层、浓硼离子注入、热氧化、光刻、电感耦合等离子体(ICP )深刻蚀、多层合金化等工艺流程制作了该芯片,将其封装后,研制出了高精度稳定性佳的耐高温压阻式压力传感器.封装工艺进一步改善后,该芯片工作温区有望拓宽到300～350℃.关键词:高温压力传感器;SIMOX ;低压化学气相淀积;电感耦合等离子体深刻蚀 PACC :0630N ;6855;8110 中图分类号:TP21211 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)0821595204 1　引言 在石油开采、化工领域的反应釜和冶炼塔等的压力测量中,对压力传感器提出了耐高温、微型化、抗腐蚀等要求[1],传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个p 型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式,采用p n 结隔离,当温度在100℃以上时,p n 结漏电流很大,使器件无法工作.因此设计制作压阻式高温压力传感器,必须取消p n 结隔离而采用绝缘体介质隔离,较易的方法之一是采用SOI (silicon on insulator )结构[2],此类晶片制作成的传感器芯片,由于采用二氧化硅隔离且力敏电阻仍然由单晶硅构成,因此其灵敏度与体硅压力传感器相当,而工作温度要大于传统的硅扩散压阻式压力传感器的工作温度,理论上达到耐温350℃,此外此芯片能保持长期高温下工作的稳定性和较大的过温容限. 制备SO I 材料的两种主流技术[3]是注氧隔离(separation by implantation of oxygen SIMOX )技术[4]和键合(bonding )技术,SIMOX 技术是指工艺 中大剂量的氧离子被注入到起始硅片中,然后进行 高温退火处理形成SOI 结构;键合技术,包括键合与背面减薄(bonding and etch -back SO I B ESOI )技术[5]和智能剥离SMA R TCU T ((或UN IBOND )技术.键合技术工艺较复杂,成本控制较难. 文献[6]利用SMAR TCU T 技术的SO I 晶片,研制了高温压力传感器,其高温特性测到150℃,量程为0～8M Pa ,灵敏度为63mV/(M Pa ?5V );专利[7,8]利用B ESOI 技术制作了高温压力传感器,其 耐温到200℃;本文针对高温、高压、高频测量的要求,设计了圆平膜硅芯片,采用SIMOX 技术的SOI 晶片在微加工平台上,制作了耐高温压阻式压力传感器芯片,针对-40～220℃的工作环境,完成了耐高温封装工艺,选用了恒流源激励,完成了静态标定,获得了量程0～40M Pa ,高性能稳定性佳,高频响应的耐高温压力传感器. 2　芯片设计 针对高温高压的要求,选用圆平膜设计[9],惠斯登电桥的两对桥臂力敏电阻分别布置在(100)晶面

KV线路光纤差动保护原理

首先，光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在电流互感器的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。即使是微机保护装置，其原理也是这样的。 但是，光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是短线路的主保护！另外，光纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通道形式不同。纵联保护的通道一般有以下几种类型： 1.电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护，利用电力输电线路作为通道传输高频信号； 2.微波纵联保护，简称微波保护，利用无线通道，需要天线无线传输； 3.光纤纵联保护，简称光纤保护，利用光纤光缆作为通道； 4.导引线纵联保护，简称导引线保护，利用导引线直接比较线路两端电流的幅值和相位，以判别区内、区外故障。 差动保护 差动保护是输入CT（电流互感器）的两端电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保护范围在输入CT的两端之间的设备（可以是线路，发电机，电动机，变压器等电气设备）。

中文名 差动保护 外文名 Differential protection 目录 1.1概述 2.2原理 3.3技术参数 4.?环境条件 1.?工作电源 2.?控制电源 3.?交流电流回路 4.?交流电压回路 5.?开关量输入回路 1.?继电器输出回路 2.4功能 3.5主要措施 4.6缺点 概述编辑

电流差动保护是继电保护中的一种保护。正相序是A超前B,B超前C各是120度。反相序（即是逆相序）是 A 超前C,C超前B各是120度。有功方向变反只是电压和电流的之间的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序[1]。 差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。 差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，上位机报警保护出口动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。 原理编辑 差动保护

光纤压力传感器_赵中华

2005年第24卷第12期 传感器技术(Journal of Transducer Technol ogy) 设计与制造 光纤压力传感器 赵中华,高应俊,骆宇锋 (暨南大学光电工程研究所,广东广州510632) 摘　要:提出一种记数法布里珀罗(F2P)腔的干涉条纹的光纤压力传感器,可以用于易燃、易爆的环境。 阐述了它的设计原理、参数的设置和误差的讨论及改进。试验结果表明:光纤F2P腔脉冲计数压力传感器结构简单、成本低、抗干扰能力强,具有很大的测量范围和分辨力,分别达到10m和0.02%。 关键词:光纤压力传感器;法布里珀罗腔;干涉条纹 中图分类号:TP212.14 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2005)12-0049-03 Fi ber2opti c pressure sensor Z HAO Zhong2hua,G AO Ying2jun,LUO Yu2feng (I n st of Photoelectr i c ity Eng i n,J i n an Un i versity,Guangzhou510632,Ch i n a) Abstract:A fiber2op tic p ressure sens or by counting interference stri pe of Fabry2Per ot(F2P)cavity is intr oduced, which can be used in s ome inflammable and exp l osive circum stance.The p rinci p le and the configurati on parameters design of the sens or are described.Fact ors of err or and future i m p r ovements are discussed. Experi m ent result shows the fiber2op tic sensor with F2P cavity is si m p le in design,l ow in cost,excellent in anti2 interference ability and p recise in p ressure detecting.It can reach10m in measurement range and0.02%in accurancy. Key words:fiber2op tic p ressure sens or;Fabry2Per ot(F2P)cavity;interference stri pe 0　引　言 光纤F2P传感器作为微位移传感器具有尺寸小、结构简单、测量精度高和灵敏度极高的特点,已得到了广泛的应用。多种应力、应变的相关传感器得以研究和实现。例如:新型光纤压力传感器[1]和光纤F2P腔液位传感器等。但是,利用测量干涉光的光强变化来感应外在参量的方法也有自身的局限性,因为影响光强变化的因素非常多,传感器在结构上要求相当精密,对光源和环境的要求高,成本代价昂贵。 本文在此基础上,提出利用对干涉条纹的计数来实现测量压力的光纤F2P液位传感器,在保持光纤压力传感器的本质安全等独特优点的同时,使系统的稳定性得到很大的提高,成本大幅度降低,对环境的要求大大降低,向实用化方向迈进了一大步。试验表明:它也具有很高的灵敏度和测量精度,适用于易燃、易爆的环境,如,大型油罐、燃气、油库环境中的压力和液位的监测,也可以采用网络化连接,对多个目标进行系统化管理,是今后自动化管理的发展方向,很有发展和应用潜力。 1　光纤F2P压力传感器测量基本原理 F2P腔传感头结构如图1所示。弹性合金薄片作为F2P 收稿日期:2005-06-21腔的一个端面,并将其抛光的一面作为反射面,光纤对准弹性合金片的中心,光纤端面直接作为另一个反射面,并且,选择2个面的合适的反射比[2]。这样,在合金片与光纤端面之间就形成了F2P腔。当压力作用于F2P腔的合金薄片时,会产生弹性形变,不同的压强在传感器上具有不同的压力,弹性合金薄片受此压力产生的形变大小与压力有关。合金薄片的变形使得F2P腔的腔长发生改变,当入射光射到F2P腔后,反射回的光由于光程差改变使干涉条纹发生一系列的移动变化,测量干涉条纹的变化数就可得到相应压力的大小。 图1　F2P液位传感器结构示意图 F i g1　Structure schema ti c d i a gram of F2P cav ity li qu i d level sen sor 光纤F2P传感器是基于波动光学中的多光束干涉原理,多光束反射光叠加后的光强公式为[3,4] 94

压力传感器研究现状及发展趋势

压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外,还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合,又便于集成化,所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志,而半导体传感器的发展可以分为四个阶段[1 ] : (1) 发明阶段(1945 - 1960 年) :这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2 ] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为

电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2) 技术发展阶段(1960 - 1970 年) :随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3 ] 。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。 (3) 商业化集成加工阶段(1970 - 1980 年) :在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。 (4) 微机械加工阶段(1980 年- 今) :上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。 通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。 2 压力传感器国内外研究现状 从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。 2. 1 光纤压力传感器[5 ]

南瑞RCS-931B光纤差动保护浅析

南瑞RCS-931B光纤差动保护浅析 一、光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在CT（电流互感器）的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。即使是微机保护装置，其原理也是这样的。★★★但是，光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是短线路的主保护！ RCS-931B保护装置包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护，由三段式相间和接地距离及四个延时段零序方向过流构成全套后备保护。正常和外部故障时：Im＝－In，制动量≥动作量，保护可靠不动作，内部故障时：Im＝In时，制动量为零，动作最灵敏。 动作判据如下式（1）、（2），两式同时满足程序规定的次数即跳闸。 | Im + In | > ICD（1）| Im + In | > k | Im - In | （2） 式（1）为基本判据，ICD 表示线路电容电流，式（2）为主判据。 式（1）、（2）的动作特性如图1 所示，制动量随两侧电流大小、相位而改变，Im = In 时，制动量为零，动作最灵敏，区外故障，Im = - In，制动量》动作量，保护可靠不动作。

二、整组动作时间：1.工频变化量距离元件：近处3～10ms 末端＜20ms222 2.差动保护全线路跳闸时间：＜25ms（差流＞1.5 倍差动电流高定值） 3.距离保护Ⅰ段：≈20ms 三、保护程序结构及跳闸逻辑：

光纤压力传感器实验

光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm

几种型号的分相电流差动保护的异同

几种常见型号的分相电流差动保护的比较 本文将对目前工区范围内常见的几种分相电流差动的保护原理，装置结构、日常运行操作等方面做一个简要的介绍和比较，从而找出其共性和不同之处，为日常运行工作提供参考。 1. 分相电流差动的基本原理 1) 基本原理 保护通过通讯通道把一端的带有时标的电流信息数据传送到另一端，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相将同一时刻的电流值进行差动电流计算，比较两端的电流的大小与相位，以此判断出是正常运行、区内故障还是区外故障。 以母线指向线路为正方向，根据基尔霍夫电流定律，在不考虑电容电流和CT 采样误差的情况下：正常运行或区外故障时一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以0M N I I += ，差流元件不动作。区内故障时两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流会很大，满足差动方程，差流元件动作。 2) 与相差高频在原理上的区别 相差高频保护是比较被保护线路两侧电流相位的高频保护。当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁，两侧电流相位相反时保护动作跳闸。 两者区别在于相差高频不比较电流值只比较相位，分相电流差动同时比较两侧的电流幅值和相位。 3) 保护的通道 分相电流差动保护需要将线路两端的电流信息进行比较，应此要有专门的通道来传输这些电流信息，目前保护通道主要有载波通道与光纤通道。由于光纤通道具有可靠性好，传输信息量大的优点，因此分相电流差动保护均使用光纤通道。 光纤通道分为两种：一种为复用通道，另一种为专用通道。 专用光纤通道：专用纤芯方式相对比较简单，运行的可靠性也比较高 ，220kV 及以下线路光纤保护多采用专用纤芯方式 复用光纤通道：两地之间通过通信网通信。由于通信网是复用的，所以需要用通信设备进行信号的复接。多用于500kV 长距离输电线路。 2. 分相电流差动保护的优势 与高频距离、相差高频等纵联保护相比分相电流差动主要有以下优点： A. 分相电流的差动保护中只要引入电流量就能实现故障判别，而无需引入电压量。因 而在原理上得到了很大的简化。 B. 分相电流差动保护中只对电流值进行测量计算，不对故障距离阻抗进行计算，因此 提高了耐过渡电阻的能力。 C. 分相电流差动保护中只要对两端电流差值和相位进行测量计算就能明确选出故障 相，故障选相变得非常容易，而这在其它保护方法中是难点。 D. 分相电流差动保护不受系统振荡影响。在系统振荡时两端电流方向与正常时相同， 相位的摆动完全一致，即使在系统振荡时发生故障，保护装置也能根据两端电流相位变化正确动作。

光纤差动保护

光纤差动保护 光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧 1 原理介绍 光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。光纤电流差动保护系统的典型构成如图1所示。 当线路在正常运行或发生区外故障时，线路两侧电流相位是反向的。如图所示，假设M侧为送电端，N侧为受电端，则，M侧电流为母线流向线路，N侧电流为线路流向母线，两侧电流大小相等方向相反，此时线路两侧的差电流为零；当线路发生区内故障时，故障电流都是由母线流向线路，方向相同，线路两侧电流的差电流不再为零，当其满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置发出跳闸令快速将故障相切除。 2 对通信系统的要求 光纤电流差动保护借助于通信通道双向传输电流数据，供两侧保护进行实时计算。其一般采用两种通信方式：一种是保护装置以64Kbps／2Mbps速率，按

ITU-T建议G.703规定于数字通信系统复用器的64Kbps／2Mbps数据通道同向接口，即复用PCM方式；另一种是保护装置的数据通信以64Kbps／2Mbps速率采用专用光纤芯进行双向传输，即专用光纤方式。(详见图3) 光纤电流差动保护要求线路两侧的保护装置的采样同时、同步，因此时钟同步对光纤电流差动保护至关重要。当电流差动保护采用专用光纤通道时，保护装置的同步时钟一般采用"主-从"方式，即两侧保护中一侧采用内部时钟作为主时钟，另一侧保护则应设置成从时钟方式。设置为从时钟侧的保护装置，其时钟信号从对侧保护传来的信息编码中提取，从而保证与对侧的时钟同步。当采用复用PCM方式时，复用数字通信系统的数据通道作为主时钟，两侧保护装置均应设置为从时钟方式，即均从复用数字通信系统中提取同步时钟信号：否则保护装置将无法与通信系统数据通道进行复接。

基于光纤差动保护的新型智能配电网设计

基于光纤差动保护的新型智能配电网设计 摘要：本文主要阐述了我国配网自动化建设的现状和发展趋势，并分析光纤差 动保护在10kV线路应用的优势，从而提出了一种基于光纤差动保护的新型智能 配电网设计，并分析这种配网自动化设计的应用优势。 关键词：配网自动化；光纤差动保护；新型智能电网设计 1 配网自动化建设的发展趋势 随着城市现代化建设的脚步不断向前，社会对用电可靠性的要求越来越高。传统意义上 的“集中控制型”、就地控制型”、“运行监测型”无法满足用电用户“零停电”的要求。而基于面 保护判断逻辑的“智能分布式”逻辑过于复杂，运行维护难度高，难以大范围运用。除了满足 用电用户的要求，配网自动化建设方案还要考虑到运行维护、检修、改造难度等方面的问题。 因此，寻找一种可靠性高、设计原理简单、便于运行维护检修且易于改造的配网自动化 方案，是我国配网自动化建设的发展趋势。 2光纤差动保护的优势 光纤差动保护相对比与其它类型的保护，其优势主要有： （1）光纤差动保护的原理简单，运用的是基尔霍夫电流基本定律，根据其原理本身，就可以正确判断区内故障与区外故障，具有成熟可靠的保护判断逻辑。 （2）光纤差动保护被广泛运用于220kV及以上电压等级的输电线路中，并作为主保护。因此，对于光纤差动保护，国内有着成熟的运行管理经验以及检修、维护经验。 （3）光纤差动保护中，线路两侧的保护装置不存在电联系，提高了系统运行的可靠性。 （4）光纤差动保护其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等情况，可适应各种不同的电力运行系统。 （5）光纤差动保护由于其原理简单，并且不受运行方式变化的影响，能更好地实现保护单元化，可灵活应用于线路改造、线路整改、开闭所改造。 纤差动保护技术在世界电力系统中广泛应用，其保护逻辑日益成熟、完善。并且，随着 光纤通讯技术的不断发展，使光纤差动保护的实施变得更加简单，其应用的领域将变得更加 广泛。 3一种基于光纤差动保护的新型智能配电网设计方案 3.1 新型智能配电网设计方案总述 新型智能配电网的主干线设计采用简单、可靠的单环网结构，单环网结构可以为开环系 统或者闭环系统。当为开环系统时，需要设置一个常开点作为转供电的联络开关。 智能配电网的高压开关均采用紧凑、环保型的真空断路器开关，故障发生时可实现快速 就地分闸隔离故障。 智能配电网的主保护采用光纤差动保护，并且设计后备保护。当光纤通讯异常，主保护 失效时，智能配电网主干线路的保护将自主切换为后备保护。 3.2 智能配电网保护设计 （1）主保护设计 主干线采用光纤差动保护。光纤接口采用FC型接口，采用单模双纤，发送器件为 1310nm InGaAsP/InPMQW-FP激光二极管（简称LD），光接收器件采用InGaAs光电二极管 （简称PIN），光纤传输距离可达10km。 保护装置与保护装置之间采用“专用光纤通道”传输数据，即保护装置与保护装置之间的 数据交互单独采用一组光纤，且为直接连接的方式，中间不经过任何转换。这样设计的好处 在于可保证数据传输的速度足够快，且稳定可靠。 光纤差动保护为分相电流保护，可分别检测A、B、C三相的差动电流。设计具备二次谐 波闭锁光纤差动保护功能，此功能是为了防止励磁涌流引起光纤差动保护误动。 主干线保护设计确保线路发现大电流的短路故障以及小电流的接地故障时，保护装置均 能灵敏检测并且可靠动作。光纤差动保护、光纤零序差动保护的逻辑判断及继电器出口动作 时间总和为≦40ms，开关的固有分闸时间为≦40ms，故障总处理时间为≦80ms。

光纤差动保护原理分析

光纤差动保护原理分析 光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧 1 原理介绍 光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。光纤电流差动保护系统的典型构成如图1所示。

当线路在正常运行或发生区外故障时，线路两侧电流相位是反向的。如图所示，假设M侧为送电端，N侧为受电端，则，M侧电流为母线流向线路，N侧电流为线路流向母线，两侧电流大小相等方向相反，此时线路两侧的差电流为零；当线路发生区内故障时，故障电流都是由母线流向线路，方向相同，线路两侧电流的差电流不再为零，当其满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置发出跳闸令快速将故障相切除。

对于光纤分相电流差动保护而言，其差动保护一般采用如图2所示的双斜率制动特性，以保证发生穿越故障时的稳定性。图中，Id 表示差动电流，Ir表示制动电流，K1、K2分别表示不同的制动斜率。 采用这样的制动特性曲线，可以保证在小电流时有较高的灵敏度，而在电流大时具有较高的可靠性，即当线路末端发生区外故障时，因电流互感器发生饱和产生传变误差，此时采用较高斜率的制动特性更为可靠。 由于线路两侧电流互感器的测量误差和超高压线路运行时产生 的充电电容电流等因素，差动保护在利用本地和对侧电流数据按相进行实时差电流计算时，其值并不为零，也即存在一定的不平衡电流。光差动保护必须按躲过此电流值进行整定，这也是在上面所示的图2中最小差电流整定值Isl不为零的原因所在。如何躲过该不平衡电流对差动保护的影响，不同类型的保护装置其采用的整定方法也不尽相同，一般采用固定门坎法进行整定，即将在正常运行中保护装置测量到的差电流作为被保护线路的纯电容电流，并将该电流值乘以一系数(一般为2-3)作为差动电流的动作门坎。 当差动元件判为区内故障发出跳闸命令时，除跳开线路本侧断路器外，还借助于光纤通道向线路对侧发出联跳信号，使得对侧断路器快速跳闸。 2 对通信系统的要求

市场上常见的压力传感器的种类及原理分析

市场上常见的压力传感器的种类及原理分析 什么是压力传感器呢?压力传感器是指将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流信号(4~20mADC)，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节的元器件。它主要是由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成的（进气压力传感器）。 那么压力传感器的种类有哪些呢?就目前市场而言，压力传感器一般有差压传感器、绝压传感器、表压传感器，静态压力传感器和动态压力传感器。对于这几者之间的关系，我们可以这样定义定义：差压是两个实际压力的差，当差压中一个实际压力为大气压时，差压就是表压力。绝压是实际压力，而有意义的是表压力，表压力=绝压-大气压力。静态压力是管道内流体不流动时的压力。动态压力可以简单理解为管道内流体流动后发生的压力。 根据不同的方式压力传感器的种类也不尽相同。小编通过搜集整理资料，将与压力传感器的种类相关的知识做如下介绍，下面我们来看具体分析。 1.扩散硅压力传感器 扩散硅压力传感器工作原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。 扩散硅压力传感器原理图 2.压电式压力传感器 (1)压电式压力传感器原理 压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。 (2)压电式压力传感器的种类与应用 压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。 现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图，在测量中不允许用水冷却，并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。石英是一种非常好的压电材料，压电效

线路光纤保护联调方案

光纤差动保护联调方案 摘要：光纤电流差动保护是高压和超高压线路主保护的发展趋势。根据光纤分相电流差动保护的基本原理，详细阐述了光纤电流差动保护联调方案，其中包括检查两侧电流及差流、模拟线路空充时故障或空载时发生故障、模拟弱馈功能以及模拟远方跳闸功能。同时分析了光纤电流差动保护定检中存在的危险点，并提出了相应对策。 关键词：光纤分相电流差动：联调；充电；弱馈；远方跳闸 0 引言 近年来，随着通信技术的发展和光缆的使用，光纤分相电流差动保护作为线路的主保护之一得到了越来越广泛的应用。而且这种保护在超高压线路的各种保护中，具有原理简单，不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相、单侧电源等方式的影响，动作速度快，选择性好，能可靠地反应线路上各种类型故障等突出优点。目前由于时问、地域、通信等条件限制，继电人员常常无法密切配合进行两侧纵联差动保护功能联调，造成联调项目简化，甚至省略的现象时有发生，这样极为不利于继电人员对保护功能的细致了解，因此本文将结合南瑞RCS一931和四方CSC一103型光纤差动保护装置简要说明两侧差动保护联调的试验步骤。 数字电流差动保护系统的构成见图1。 M N 图1电流差动保护构成示意图 上图中M、N为两端均装设CSC-103高压线路保护装置，保护与通信终端设备间采用光缆连接。保护侧光端机装在保护装置的背板上。通信终端设备侧由本公司配套提供光接口盒CSC-186A/CSC-186B。 1 光纤分相电流差动保护基本原理光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，各侧保护利用本侧和对侧电流数据按相进行差动电流计算。 动作电流(差动电流)为： I D=│(ìM-ìMC)+( ìN-ìNC)│ 制动电流为：I B=│(ìM-ìMC)-( ìN-ìNC)│ 比例制动特性动作方程为： ID﹥ICD ID﹥K*IB 式中：IM、IN分别为线路两侧同名相相电流，IMC、INC为实测电容电流，并以由母线流向线路为正方向；ICD为差动保护动作门槛；K为比例制动系数，一般K<1。线路内部故障时，两侧电流相位相同，动作电流远大于制动电流，保护动作；线路正常运行或区外故障时，两侧电流相位反向，动作电流为零，远小于制动电流，保护不动作。南瑞公司的RCS

压力传感器

压力传感器综述 压力传感器是在压力测量系统中，用来感应压力并将压力转换成与压力值成一定关系的电信号输出的敏感元件。根据工作原理不同压力传感器有压阻式、压电式、电容式、应变式、压磁式等类型；由于测量压力高低的不同，压力传感器有高压、中压、低压、微压和负压传感器等；由于用途不同，又有压差传感器、深度传感器、液面传感器、医用传感器以及应用在特殊场合的特种压力传感器；由于应用环境不同，又有一般型、防腐型、防高温型等压力传感器。为了输出标准直流电信号，便于计算机采集及与二次仪表规范配置，压力敏感元件可以与集成运算放大电路组成压力变送器。 1 压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器，因此，许多国家对传感器技术的发展十分重视，如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器)之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点，可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外，还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合，又便于集成化，所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1.1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志，而半导体传感器的发展可以分为四个阶段： (1)发明阶段(1945-1960年)：这个阶段主要是以1947年双极性晶体管的发明为标志。此后，半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(CS。Smith)与1945发现了硅与锗的压阻效应，即当有外力作用于半导体材料时，其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上，即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2)技术发展阶段(1960-1970年)：随着硅扩散技术的发展，技术人员在硅的(001)或(110)晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上，然后在背面加工成凹形，形成较薄的硅弹性膜片，称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点实现了金属-硅共晶体，为商业化发展提供了可能。 (3)商业化集成加工阶段(1970-1980年)：在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术，扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主，发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术，主要有V形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀，数千个硅压力膜可以同时生产，实现了集成化的工厂加工模式，成本进一步降低。 (4)微机械加工阶段(1980年-今)：上世纪末出现的纳米技术，使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器，其线度可以控制

光纤通信差动保护

洛阳理工学院 毕业设计（论文）任务书 填表时间：2015年 1 月20 日（指导教师填表） 学生姓名徐文昂专业 班级 B110404 指导教 师 张玉柱 课题 类型 工程 设计 题目基于光纤通信的电力线路差动保护设计 主要研究目标(或研究内容) 1. 研究光纤电流差动保护的原理及故障分量电流差动保护原理与差动保护的配置,影响差动保护灵敏度的因素； 2. 研究光纤电差动保护的各种通信方式以及实现的方法； 3. 研究光纤电流差动保护装置硬件的实现； 4. 掌握差动保护的的一般设计步骤，完成差动保护的基本设计方案。 课题要 求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1. 撰写设计说明书一份，着重阐明设计任务与依据，各部分的设计原则、方法、设计方案与成果，必要的数据、步骤、表格、插图等，并力求论证充分、简明通顺、条理清晰、逻辑性强。 2. 电气图应用计算机绘图，所用图形符号、文字符号及制图方法等均应遵从国家规定，且力求比例适当，图面正确、整洁、美观。 3. 外文文献翻译。 进度计划第1 - 2 周研究课题内容，查找资料，完成开题报告。 第3 - 5 周学习熟悉差动保护的一般设计步骤。 第6- 8 周掌握差动保护的系统构成，确定差动保护一般设计方案。第9- 11 周设计方案运行及修正其中问题。 第12-13周撰写毕业设计说明书及英文翻译。 第14周按照要求修改毕业设计说明书并准备答辩。 主要参考文献[1]李雅杰景伟梁玉山REL-561型线路光纤分相电流差动保护运行分析[J]黑龙江电力,2004,26 [2]庞海燕郭超腾.光纤电流差动保护及其相关问题研究［J］.机电信息，2012 [3] 王志亮.光纤保护通道故障处理方法[J] 电力系统通信，2011,31 [4]李瑞生.光纤电流差动保护与通道试验技术[M]北京：中国电力出版社，2006. 指导教师签字：系主任签字：年月日

差压式液体流量传感器的结构组成

差压式液体流量传感器的结构组成 差压式液体流量传感器是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。具有系列化、通用化和标准化的特性，既可用于测量流量，也可测量压力、物位、密度等。 差压式液体流量传感器的结构组成，差压式液体流量传感器由一次装置（检测件）和二次装置（差压转换和流量显示仪表）组成。通常以检测件的型式对差压式液体流量传感器分类，如孔扳液体流量传感器、文丘里管液体流量传感器及均速管液体流量传感器等。二次装置为各种机械、https://www.wendangku.net/doc/3916924057.html,电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，它已发展为三化（系列化、通用化及标准化）程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数（如压力、物位、密度等）。 节流式液体流量传感器是差压式液体流量传感器中的一种，差压式液体流量传感器按其检测件的作用原理可分为节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式和射流式等几大类，其中以节流式和动压头式应用最为广泛。节流式液体流量传感器的检测件按其标准化程度分为标准型和非标准型两大类。所谓标准节流装置是指按照标准文件设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并估算流量测量误差，非标准节流装置是成熟程度较差，尚未列入标准文件中的检测件。标准型节流式液体流量传感器的发展经过漫长的过程，早在20世纪20年代，美国和欧洲即开始进行大规模的节流装

置试验研究。用得最普遍的节流装置--孔板和喷嘴开始标准化。现在标准喷嘴的一种型式ISAl932喷嘴，其几何形状就是30年代标准化的，而标准孔板亦曾称为ISAl932孔板。 差压式液体流量传感器中的节流装置结构的标准化有很深远的意义，因为只有节流装置结构标准化了，才有可能把国际上众多研究成果汇集到一起，从而促进检测件的理论和实践向深度和广度拓展，这是其它液体流量传感器所不及的。

光纤差动保护装置原理分析及其调试、运行注意事项

RCS-9613CS型光纤差动保护原理分析及其 调试、运行注意事项 一、开放条件 在保护功能已投入的情况下, RC S9613CS 型光纤差动保护装置的开放条件是: a) 保护启动且满足差动方程。 b) 保护没有启动, 但是相电压或相间电压由正常值变为低于65 % Ur ( Ur 为线路的额定电压) ,且满足差动方程。 c) 开关置于分位, 且满足差动方程。 一旦上述任一条件得到满足, 保护装置将给对侧发差动允许信号, 对侧如检测到有区内故障, 两侧保护出口将动作。上述开放条件仅对瞬时金属性短路故障而言。 二、闭锁条件 RC S9613CS型光纤差动保护装置的闭锁条件是: a) 保护功能压板不投; b) 开关位置为合位, 且三相电压正常(三相对称且幅值大于 65 %Ur ) ; c) 开关位置为分位, 但是保护没有接受到跳闸信号(如控制电源被切除) 。上述任一条件不满足, 则对侧保护装置检测到任何瞬时故障, 两侧光纤分相差动保护均被闭锁。上述闭锁条件只是针对瞬时金属性短路故障而言的, 当后备保护在投入状态或发生零序高阻接地故障时, 闭锁条件将不起作用。

三、特殊试验条件下的反应 特殊试验条件下RC S9613CS型光纤差动保护装置的反应情况: a) 对空载充电线路, 在断路器断开侧对保护装置进行加电流试验。若只投主保护压板, 其它后备保护压板不投, 模拟各类型故障(故障电压低于40 V) ,则两侧光纤差动保护装置均不动作; 投入主保护压板及其它后备保护压板, 加故障电流, 如本侧开关断开, 则后备加速保护动作, 开关合位时, 后备保护动作, 经一定延时后, 光纤差动保护装置动作, 此时,对侧光纤差动保护装置也随之跳闸; 若只投主保护压板, 其它后备保护压板不投, 空载充电线路有启动电流, 则两侧光纤差动保护装置动作; 任一侧开关跳闸异常, 不影响两侧光纤差动保护的逻辑判别。 b) 空载充电线路发生故障时, 断路器断开侧光纤差动保护装置不动作。 c) 当空载充电线路发生非高阻接地的瞬时故障(故障延时小于50 ms) 时, 如断路器断开侧控制电源被误退出, 将导致电源侧光纤差动保护拒动。 d) 任一侧主保护压板退出, 均闭锁两侧光纤差动保护。 e) 通道异常, 则可靠闭锁两侧主保护。 f ) 光纤差动保护不经复合电压、电压互感器断线等闭锁。 g) 任一侧断路器断开或三相电压低于65 %Ur ,将开放对侧光纤差动保护。 四、RC S9613CS型光纤差动保护装置的特点