《装备维修技术》2020年第18期
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设备研发和使用也不断增长。智能可穿戴设备将会成为一个具有巨大潜力的新兴产业。目前大量的智能可穿戴设备投放市场，智能可穿戴设备受到越来越公众的认可与信赖。智能可穿戴设备市场已经跻身于世界上快速发展的高科技市场的名单中，并经常受到投资者的青睐。面对大量的智能可穿戴设备，在选择上面就已经很难抉择。目前来看，智能可穿戴设备在对品种进行分类和对未来发展趋势的审核标准上面还有不足。 1智能穿戴设备发展现状
近年来，智能设备的发展非常迅速，产品种类也越来越多，种类繁多，最大的特点是越来越接近日常生活。根据市场统计，智能可穿戴设备的销量逐年快速增长，由此可以得出结论，智能可穿戴设备在当前市场上已经占有一定的地位。从统计数据图中可以看出，计算机的出货量已经远远高于其他智能
设备，占据了中心位置。作为新生事物，智能可穿戴设备显示出良好的增长态势。智能可穿戴设备还满足了公众的日常生活需求，并成为未来的研
究方向之一，智能可穿戴设备肯定会有很好的发展空间。
图1 2014-2018年中国 PC/平板/智能穿戴出货量
2 LED 技术的智能穿戴设备技术研究
2.1芯片技术
芯片不仅是现代计算机最重要的零件之一，同时也是智能可穿戴设备的命脉。CPU，DSP 等都是智能可穿戴芯片当中的不同类别。智能可穿戴设备对芯片功耗有很高的要求，并且通常采用简单指令芯片来控制功耗。采用复杂芯片在低功耗芯片范畴中没有竞争优势。比如，芯片产业链在设计、生产和销售的过程中全部由全部由英特尔来进行主导，产品质量和规模能够得到一定的保障要归结于具有标准化的封闭商业模式，相对单一PC 时代的需求使得英特尔芯片处于行业主导地位，并且在许多手机制造商中，产品的非标准化构成了英特尔智能终端在竞争领域中处于劣势。在可穿戴计算领域，产品形式将呈现多样化，对芯片的需求也将更加广泛，因此传统的英特尔标准化量产芯片战略几乎没有竞争优势[2]。ARM 不是生产自己的芯片处理器，则是通过出售自己基于ARM 的设计制造公司进行低功耗设计个性化开发来赚钱，这种经营理念使得可穿戴计算ARM 占据了主导地位。
2.2红外 LED 光源
红外发光二极管可以简称为红外LED，它可以简单被理解由PN 结来来构成，它的里面包含了P 型、N 型的半导体，由高效率红外辐射材料所构成。PN 结不仅能够在加上正向电压时会出现导通现象，还能够在加上反向电压时出现截止的现象，这主要是由 PN 结中的载流子（电子和空穴）所决定。一定条件下，PN 结被加上正向电压时，PN 结中的少子和多子连续从一个空间移动到另一个空间，在移动当中会发生少子和多子的融合，融合的过程中会释放能量，其释放过程可以作为是光子的放出，这就是我们所看到的发光的现象，是电能转化光能的实现。红外发光二极管的发光波长是在 800 nm 和 980 nm 之间，属于短波范围。LED 技术根据波长的不同可以被使用到不同的场合，比如在医疗器械、光通信、遥控器、高速公路自动读卡器系统、数码摄影、有变焦、防盗报警器、红外防水摄像机、监控系统、视频摄像头、以及理疗针灸技术等。所以，LED 技术的智能穿戴设备将具有很大的发展空间[3]。
2.3嵌入式 Boa 服务器
嵌入式设备配置在目前的需求不是很高，外加它不用同时接受多个客户的请求，所以它不需要采用Linux 系统下例如 Apache 等常用的较大服务器，选择特意为嵌入式设备而设计的小型Web 服务器就完全满足，这些小型的服务器不仅在存储空间方面还是在运行时所占内存的大小都非常满足嵌入式在
各种场合的使用需求。它和大型的Web 服务器有所不同，小型嵌入式 Web 服务器普遍情况只能运行单个任务，只能按照步骤逐一完成请求任务，不能做到同时执行多个任务，但针对嵌入式设备使用场景来说基本都能满足
需求。多数小型 Web 服务器中，虽然嵌入式 Boa 服务器结构框架看似简单，仅有几行代码，但是它的功能却非常强大，不仅可以运行 CGI 程序，还能够为CGI 程序提供新的进程来完成请求的任务，它在满足安全的基础上还追求处理用户需求的速度。通过对市场上几种嵌入式服务器的具体参数、性能后发现，Bob 服务器要比 Apache 服务器的性能要高效一些，所有，根据所需要的的网关需求，网页访问的服务器采用嵌入式 Boa 服务器是最佳选择。
3LED 技术智能终端穿戴设备创新
3.1设计方案功能分析
为了探索基于LED 技术的智能可穿戴设备，首先要完成该方案的总体设计，并仔细分析该方案中的每个功能，以获得以下要求：设备上的终端节点可以收集用户的温度数据并控制红外LED； 用户可以通过计算机或客户端的移动终端无线控制设备； 用户的基本数据得到保护，能够处理相关任务；该应用程序界面简单，灵活，适合所有年龄段的人使用。 3.2蓝牙与WiFi 技术支持
利用蓝牙进行通信就是把主设备和从设备同时打开访问信号，以此来形成通信网络。伴随着智能可穿戴设备市场不断的发展，蓝牙协议的4.1版改对传送的内容做出了相关的变动及提升。它最大的优势就是体积小，在移动设备和其他电子设备中都得到广泛的应用。相对应它的缺点就是通信速率低，需要通过审核机制进行网络连接，网络容量较小，功耗较高，并且与其他协议相比，协议栈繁琐并且价格较贵。所以，蓝牙尚未被广泛使用。WiFi 通信就是需要在网络中组建一个接受热点来完成设备之间的无线通信。WiFi 网络通信通常在方圆100米都有覆盖。也可以这样理解，WiFi 通信技术能够完成高速率的网络访问服务，它不仅稳定性强，扩展性好，带宽高，也是现在应用非常普遍的短距离数据交互技术。
3.3明确整体方案设计 起初，需要快速测量温度的传感器来捕获用户的体温。传感器模块是通过将传感器模块与终端节点组合而设计的。在这里，在控制设备上收集用户的温度和控制红外LED 是信息收集和控制端的关键任务。用户的数据利用协议传送到网关中协调器，然后再进行下一步的处理。针对方案中能够解决和传输数据，需要建立一个网关。网关中的协调器可以将数据传送给一个特定处理数据的平台，通过这个平台承载Linux 系统，并启动嵌入式 Boa 服务器。除此之外，网关还有与移动设备进行无线通信、远程控制设备的作用。最终对于方案中涉及到的移动客户端能够使用无线控制智能穿戴设备，需要设计出相应的手机应用程序app 和网页程序。总而言之，可以把整体的方案分成三个部分。第一部分命名为数据的采集与控制端，它是需要实现用户的数据收集与控制红外LED；第二部
分命名为信息的处理与传输端，它需要实现对数据的处理加工以及传输指令[4]；第三部分命名为客户应用控制，它需要实现手机 APP 应用程序以及嵌入式网页应用的程序设计，如下图所示。
图3 方案结构
4结语
尽管LED 光源在智能可穿戴设备中的使用正逐步增加，但在实际应用
和推广中还是有许多为解决的问题，例如：LED 光源的热量，如果没有及时散播掉，不单是影响 LED 灯的性能，寿命，也对智能可穿戴设备的正常运行有一定影响，严重则会给穿戴者带来潜在的安全隐患。基于LED 光源技术和智能可穿戴技术的快速发展，我们坚定它可以解决许多现有的问题，LED 光源在可穿戴设备中的功能（例如显示、指示、光疗）将得到更多体现。
参考文献：
[1]黄川.基于可穿戴设备的教育应用案例分析[J].科技传播,2018,10(21):90-91. [2]罗琳琳，龚霞辉.智能可穿戴医疗设备及服装的特点、关键技术及应用[J].武汉纺织大学学报,2020,33(03):40-45.
[3]孙效华，张义文，侯璐，周雯洁，张绳宸.人工智能产品与服务体系研究综述[J].包装工程,2020,41(10):49-61.
[4]王文琦，费廷伟，王学勇，孔祥营.智能穿戴设备及其能量收集技术简述[J].军民两用技术与产品,2019(04):59-62.
项目基金：
项目名称：基于穿戴式智能终端的红外热成像测温技术研究 基金编号：050400KK52190015
圣诞灯保护功能的要求
黄建生
（华电福新周宁抽水蓄能有限公司，福建 宁德 352100）
引言
抽水蓄能电站具备调峰、调频、调相以及事故备用等功能，对电网的安全稳定运行有重要的作用。抽水蓄能机组处于换相、SFC 启动和制动等工作状态时，部分保护将失去功能甚至误动，因此抽水蓄能机组对继电保护装置
创新观察
超微电极
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有更高的要求。发电工况与抽水工况的定子电压、电流相序相反，要求保护装置能够在不同工况下通过电气一次设备（如发电机出口断路器、换相开关等辅助接点）来闭锁、切换相应的保护功能。周宁抽水蓄能电站安装四台300 MW 可逆式抽水蓄能发电机组，本文介绍了发电电动机保护配置进行分析，探讨不同工况对保护功能的要求及解决办法。
1 周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护配置
周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护采用南瑞继保公司产品作为A 套保护（PCS-985GW-JS）和国电南自公司产品作为B 套（DGT801U）保护构成双重化配置方式，保护装置具有可靠性高、动作迅速等优点，可根据抽水蓄能机组工况复杂的特点，实现开关量及跳闸逻辑的编辑功能；可根据机组频率自动调整采样频率，根据发电机工况自动切换电气量的计算，具有全工况保护机组功能，保护配置情况如表1所示：
表1 周宁抽水蓄能电站发电电动机保护配置情况
序号 保护配置
序号 保护配置
1 纵差动保护（大小差） 13 定子过负荷保护 2
复合电压过电流保护
14
过电压保护 3 发电工况负序过电流保护 15 过激磁保护 4 电动工况负序过电流保护 16 电压相序保护
5 单元件横差保护 17 100%定子接地保护（A 套采用注入式原理）
双向推车6 裂相横差保护 18 转子接地保护(B 套采用注入式原理)
7 低频过电流保护
19 励磁绕组过负荷保护 8 低频保护 20 GCB 断路器失灵保护 9 逆功率保护 21 电流不平衡保护 10 低功率保护 22 突然加电压保护 11 失磁保护 23 高频保护 12
失步保护
24
低电压保护
2 抽水蓄能发电电动机对继电保护装置的要求
2.1 自适应不同工况相序功能
抽水蓄能发电机组通过发电机出口断路器224和换相开关225与电网连接，发电工况下发电机相序为ABC，电压、电流相序与电网相序相同。抽水工况下发电机相序为CBA（AC 换相），电压、电流相序与电网相序相反，如图1所示。此时保护装置需通过换相开关225位置判断发电机组是工作在发电工况还是抽水工况，使保护装置采集的电气量自动切换相序，防止保护误动。
图1 换相开关接线示意图
传统保护通过二次回路交流量输入实现换相，互感器发电方向和抽水方向交流量分别引入保护装置采样，该方法的二次回路接线复杂。周宁抽水蓄能电站采用软件选择采样通道实现换相，通过工况和定值切换，实现发电方向保护和抽水方向保护投入和闭锁，以达到发电方向和抽水方向保护换相、功能投退、闭锁逻辑，跳闸矩阵逻辑通过软件设置和对工况信号组态编程实现。相对传统保护换相，保护装置二次回路接线简单，增加了装置内部处理和存储单元的负荷。
2.2 低频工况灵敏动作
抽水蓄能发电机组运行在抽水工况时，机组需要通过静止变频启动装置（SFC）启动或者背靠背启动，
将机组从零转速拖动到同步转速；在电气制动工况下，机组在低频区运行一段时间，电流频率由低到高，当频率很低时，如果发生相间短路，差动保护不能正确动作。周宁抽水蓄能电站设置低频过电流保护能保证在频率低于10Hz 的情况下，仍能灵敏动作，保护延时动作于发电电动机出口断路器跳闸，灭磁开关跳闸，并停机。在启动工况时保护
能灵敏动作，整定值很低，在正常情况下要闭锁该保护。
2.3 背靠背工况不误动
SFC 故障时采用背靠背方式启动，由一台机组拖动另一台机组。机组背靠背启动时，拖动机及被拖动机的中性点隔离开关都在合闸位置，注入式定子接地保护的电源经定子绕组及引出线、接地变压器、大地容抗形成回路，产生的环流引起保护误动。背靠背启动过程中需引入拖动开关位置接点，机组作为拖动机时闭锁此保护；在电气连接建立之前，将拖动机的接地开关分离，使两台机组只有一个接地点，保护装置保护范围扩大到两台机组，在拖动机发电机出口断路器分闸后，接地开关再恢复合闸状态，防止保护误动。
折流板除雾器背靠背启动是一个低频过程，任意一台机组发生电气事故，都会影响另一台机组安全运行。此时拖动机发电机出口断路器合闸，发电机出口断路器分断低频电流的能力很差，低频工况发生电气事故时直接跳断路器，将会造成不可逆损坏，直接影响到断路器的使用寿命。因此增加水轮机测速装置判据，
当机组转速低于50%额定转速时，闭锁跳发电机出口断路器功能，先跳磁场开关执行两台机组停机流程，再跳发电机出口断路器。
3.差动保护范围分析
图2 周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护配置
抽水蓄能发电机差动保护范围一般包括电气制动开关、被拖动闸刀见下图(CTI 和CT5之间为保护范围)。在抽水调相工况启动、发电方向和抽水方向电气制动时，由于中间支路分流的影响，发电机差动保护将产生差流，引起保护装置误动，因此差动保护需要根据工况信号制定保护闭锁逻辑，以提高保护的可靠性。由于抽水蓄能机组运行频繁，经常闭锁差动保护，降低了机组安全性。
差动保护作为抽水蓄能发电机主保护，其可靠性直接影响机组安全，应结合电气一次接线合理选择差动保护范围，尽量减少不同工况对差动保护的影响。周宁抽蓄电站采用了国内较为常见的做法，选择3CT、5CT 和10CT 组成A 套小差动保护，4CT、6CT 和11CT 组成B 套小差动保护，选择3CT、5CT 和15CT 组成A 套大差动保护，4CT、6CT 和14CT 组成B 套大差动保护。其中A、B 套主变大差动保护在低压侧分别选用13CT 和12CT，与发电机大差动保护交叉可以消除死区。在该种策略下，发电机小差动保护在任何工况均投入，发电机大差动保护在电气制动、机组变频启动时将要被闭锁。
4 结语
抽水蓄能站机组运行工况转换频繁，一次系统接线复杂，对继电保护装置的要求更高。配置保护装置时，不但要考虑各种工况对保护功能的影响，还应兼顾各机组保护功能之间的协调，保证抽水蓄能机组继电保护的可靠性，防止拒动、误动情况的发生。
参考文献：
瓜子烘干机
[1]朱冠宏，孟凡聪.抽水蓄能发电机继电保护配置的分析[J].华东电力，2014，42（3）：619-621.
[2]王光，陈俊，姬生飞，等.300 MW 级抽水蓄能机组继电保护原理优化研究[J].水电与抽水蓄能，2016，2（4）：10-16.
[3]抽水蓄能发电电动机变压器组继电保护配置导则GB/T 32898-2016；
作者简介：
重组胶原蛋白黄建生，男，福建省龙岩市，1986年12月出生，大学本科，华电福新周宁抽水蓄能有限公司，继电保护
沿海地区市政给排水工程电气设计探究
沈 南
（中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院，江苏 南京 210000）
引言：现阶段各大城市经济发展速度显著提升，社会整体格外注重城市开发与建设工作的开展。特别是对于沿海开发城市和区域而言，其具有地形平坦、地下水位较浅的特点。在此区域落实市政给排水工程电气设计工作期间，最重要的要结合沿海地区的特点、电气设计要求进行分析，在保证施工建设安全与电气设计有效性的基础上，采取多种不同方式，全面提升沿海地区市政给排水工程电气设计科学性。 1沿海地区市政给排水工程电气设计现状 1.1水处理构筑物电气装置接地问题
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