“北斗杯”全国青少年科技创新大赛大学组二等奖优秀作品论文展示
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重力气控阀目录思维火花...........................................................................................................................我设计的结构及优点 ........................................................................................................简介...........................................................................................................................1.适用面广 ........................................................................................................................2.全自动化但不耗电 ........................................................................................................3.不堵塞 ............................................................................................................................4.成本低 ............................................................................................................................5.寿命长 ............................................................................................................................ 制作历程......................................................................................................................................第一代作品..........................................................................................................................第二代作品..........................................................................................................................实际使用...........................................................................................................................思维火花这个装置的创意是我从这一年9月份时想到的。
中学组一等奖优秀作品无人驾驶车辆在实际应用中的可行性探讨 (2)新一代城市车辆定位和交通传感监控管理系统 (6)震级10.0 (11)无人机航测相机自动控制器 (16)第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品(中学组)科技小论文无人驾驶车辆在实际应用中的可行性探讨作者:张加炘指导教师:李娱(大连市第八高级中学,大连沙河口116021)【摘要】无人驾驶,在科技日新月异的今天已经不是一个新鲜的事儿了。
无人驾驶系统早已在世界很多城市的轨道交通中得到广泛的运用。
如丹麦的哥本哈根、新加坡、德国的纽伦堡等已经投入使用运营,但这种无人驾驶系统还仅限于在城市的轨道交通中应用,如地铁、轻轨等有轨的交通工具,它与真正的无人驾驶汽车还有相当一段距离,要想实现汽车的无人驾驶,要比现在的轨道交通工具的无人驾驶系统复杂的多,因为真正的汽车的无人驾驶要考虑行车路线是不固定的,路面状况是不确定的,要有对突发事件的判断等等。
在系统中要设计诸如:如果采集和分析即时的路面状况的模块,如何自动控制汽车的运行的模块等等。
而开发无人驾驶汽车系统毫无疑问是有重大意义的,这不仅由于无人驾驶车辆系统在现代交通中可提供更舒适的出行方式、节省人工,高可靠性、减少事故等优点,还可使其应用于军事领域,掌握战争的主动权,减少人员伤亡。
本系统由六大模块组成:一、路面信息的采集模块;二、全球定位系统;三、路面信息的存储模块;四、采集模块与存储模块信息的对比运算模块;五、驾驶指令模块;六、机械传动控制模块。
【关键词】汽车无人驾驶(Pilotless Autodriving)、北斗卫星导航系统(BeiDou (COMPASS)Navigation Satellite System)、路面信息采集(Road Surface Information Searching)1.路面信息采集模块这个模块的功用在于采集即时路面信息,也可称为环境感知,车辆行驶过程中,路面可能出现的各种障碍,如:红绿灯,各种行车线,行车标志,行人与动物,其它运行中的车辆,地面凹陷等等,这些路面即时信息需要即时通知车辆的对比运算模块,使车辆在高速运行中做出及时的判断,如汽车行驶过程中的急停,前进,后退,加速等行车方式做出判断。
第七届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛江苏赛区(大学组)奖项公示经评审专家委员会公平、公正、客观评审,全国大赛组委会批准,2016第七届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛江苏赛区(大学组)一、二、三等奖和优秀奖公示如下序号编号作品名称作者姓名成绩学校1 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-945基于北斗的车联网系统在开放式小区中的应用闫晣,张梦尧一等奖东南大学2 BD-CASTIC2016-EC-U-科技制作-645基于北斗卫星导航系统的移动式PM2.5监测系统邵鑫,华文奇,严仕林,石春凤一等奖东南大学3 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-801”北斗+“互联网下的雾霾实时监测系统研究许广富,杨文强,高烨,翟金凤一等奖东南大学4 BD-CASTIC2016-EC-U-科技制作-716基于北斗/惯性/光流组合的多无人机协同目标定位系统秦阳,曾欣,郑冰清,李钒一等奖东南大学5 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-549基于北斗与次声波组合定位的海底石油泄漏点监测系统郭晓艺,胡素芸,厉叶,邵斌澄一等奖东南大学6 BD-CASTIC2016-EC-U-科技制作-333基于北斗的移动便携式空气质量监测系统石慧珠,吴加威,李一乔,邹志鹏二等奖河海大学常州校区7 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1420基于北斗导航系统的“120急救”APP应用分析陈怀怀,郁心蕊,魏贺宇,李博二等奖南京邮电大学8 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1186基于北斗的危险品智能搜索报警系统张梦尧,闫晣,袁昌旺二等奖东南大学9 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-916北斗卫星在沉船打捞方面的应用姜凡,杨卓明,何漫丽,石笑雨二等奖南京航空航天大学10 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-220基于北斗的穿戴式老年人定位与健康监测系统许奇梦,刘艺璇,段雪薇,赵锡昌二等奖东南大学11 BD-CASTIC2016-EC-U-科技制作-835北斗导航太空垃圾清洁卫士李智鹏,丁楠,朱玉莲,郭庆睿二等奖南京航空航天大学12 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-742基于北斗的智能停车系统田雪,叶建伟,张旺轩二等奖南京理工大学13 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1045基于北斗卫星导航系统的水域智能清洁船张泽强,李志昂,李宇航,庄文杰二等奖东南大学14 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-675基于BDS/GPS和GIS技术的大型游乐设施安全监测系统胡晓磊,刘启汉,熊利臣,邓玮雯二等奖东南大学15 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1145基于北斗无人机的智能灌溉节水系统邵琦,王思懿二等奖南京信息工程大学16 BD-CASTIC2016-EC-U-应用产品制作-1381导航社交李其琛,黄玲,郁丛祥,杨浩宇三等奖南京邮电大学17 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-1344基于北斗卫星导航系统的防范儿童丢失系统的设计朱晓峰,冯琳三等奖南京邮电大学18 BD-CASTIC2016-基于北斗的气象观测塔变形监测系统韩逍三等奖南京信息工程大学EC-U-创新应用方案-1029设计19 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-686基于北斗的361º远程医疗卫士宋宝,许如国,段泽霞,马剑三等奖南京信息工程大学20 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-863基于北斗导航系统的智能军用眼镜丁楠,李智鹏,郭庆睿,朱玉莲三等奖南京航空航天大学21 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-300基于BDS的城市公交环境动态监测系统方慧婷三等奖河海大学22 BD-CASTIC2016-EC-U-科技创意-854基于北斗导航系统下的物流实时定位监控及通信系统吴文嘉,郑墨泓,张芳芳,褚力三等奖南京航空航天大学23 BD-CASTIC2016-EC-U-科技制作-521基于北斗定位的车辆违章移动监测系统李如昱,沈晓海,吴西,窦绍瑜三等奖河海大学常州校区24 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1148基于北斗的野生动物保护管理系统设计方案史亚星,崔浩猛,高博文三等奖河海大学25 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-724基于北斗卫星的船舶监控管理系统卢世昕,张婧怡,朱毅成,钱蕾三等奖东南大学26 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1379北斗,让你的外卖飞起来! 张轩,尚进,刘权,周浩三等奖南京邮电大学27 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-1014基于北斗导航功能的清洁工预警系统周策,刘东宽,钱悦,胡少乾三等奖南京航空航天大学28 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方基于北斗的快递服务系统方案设计马旭,丁新猛三等奖南京信息工程大学案-76729 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-859基于北斗的濒危野生物种探测追踪及其防范方案的浅析张晗,高语阳,何睿朗三等奖南京航空航天大学30 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-615基于北斗和多传感器辅助的定位系统在无人驾驶车辆中的应用郭雨辰,刘瑞琦,李英昊,王昭东三等奖东南大学31 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-1036基于北斗导航功能的智能校车系统刘东宽,胡少乾,钱悦,周策优秀奖南京航空航天大学32 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-1138基于北斗系统的智慧型旅游气象服务应用设计陈健,俞乐,阙宇杰优秀奖南京信息工程大学33 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-1427北斗导航卫星系统在现代农业中的应用研究李蓓,樊竹清,王永芳,蔡仙妃优秀奖南京邮电大学34 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-950个人监护系统在实际应用中的可行性探讨余修铭优秀奖南京航空航天大学35 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-247基于北斗的景区观光智能应用设计杨思睿优秀奖河海大学36 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-1429基于Web的轨迹共享系统江子玮,叶钱鹏,范宇宾,林淑明优秀奖南京邮电大学37 BD-CASTIC2016-EC-U-科技创意-700北斗智能导游平台陈庆红,徐良,李新优秀奖淮海工学院38 BD-CASTIC2016-EC-U-创新应用方案-285基于北斗卫星导航系统的外卖定位方案设计杨欣,朱涛,王凯文优秀奖河海大学39 BD-CASTIC2016-EC-U-科技论文-680北斗导航技术在军事领域中的应用徐良,李新,陈庆红优秀奖淮海工学院40 BD-CASTIC2016-EC-U-科技创意-975基于中国北斗卫星导航系统的城市运动线路设计及自动报警系统张童欣,张东方,许光坦优秀奖南京航空航天大学第七届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛江苏赛区(中学组)奖项公示经评审专家委员会公平、公正、客观评审,全国大赛组委会批准,2016第七届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛江苏赛区(中学组)一、二、三等奖和优秀奖公示如下序号编号作品名称作者姓名成绩学校1 BD-CASTIC2016-EC-S-应用产品制作-727 基于北斗定位的110追捕平台陈涵,陈姝涵,刘佳榕一等奖南京市玄武高级中学梅园校区。
目录一、创意由来 (1)二、创作过程 (1)(一)奇妙构思 (1)(二)寻找材料 (1)(三)制作过程 (2)三、各部分材料说明 (2)四、使用说明 (2)五、科学性、实用性 (3)六、我的收获与体会 (3)声波清洗槽一、创意来源一天晚上,我正在洗碗,发现盘子上有许多油渍,极难清洗,需要洗洁精一次次擦洗才能洗干净,擦得胳膊又酸又痛,若不小心,水还会溅到衣服上。
因为擦上洗洁精的盘子较滑,我没拿稳,把盘子摔碎了。
我终于深刻体会到妈妈做家务的辛苦与不易,想:若这个水槽能自己清洗盘子等器皿,具有这样功能的话那该多好啊!洗好碗后,我立刻把自己的想法告诉爸爸,取得了爸爸的支持。
“声波清洗槽”就这样悄然诞生了。
二、创作过程(1)奇妙构思有了这个想法后,我就一直寻找:该用什么来清洗呢?一天,我照例翻阅报纸,突然看见了一篇报道:英国南安普顿大学两位发明人在水中加入了一点超声波,大大加强了清洁效力,可用于清洗器皿,能有效去除污垢,洗干净手仅需6秒。
看完后,我茅塞顿开,告诉了爸爸我想用声波清洗的想法,得到了爸爸的支持。
于是我们就一起绘制了图纸,寻找材料。
(2)寻找材料200mm×100mm×100mm大小的容器,支脚,声波发生器(包括两个振子和一块线路板)和四根电线。
(3)制作过程我请爸爸帮我焊接了一个水槽模型,并装上支脚,然后用螺丝和胶水把振子固定在容器底部,让它自然风干24小时。
最后一步,接线,任由爸爸完成。
电有正极与负极,不能接反,电从插头进入,通过正极的电线到线路板,再从线路板到振子,依靠所产生的磁场发生声波,并形成一个回路,达到清洗的目的。
(4)主要功能能通过发生声波达到清洗的作用,放入想清洗的物品即可。
三、各部分材料说明水槽模型:可以模拟现实水槽状况。
声波发生器:发生声波到清洗的目的。
插头:提供动力。
四、使用说明先在水槽内加入水,再用测电笔确定插座正负极,正极插入正极,负极插入负极,若插错会使电容烧断。
全国青少年科技创新大赛获奖作品-科技小论文全国青少年科技创新大赛获奖作品-科技小论文-1案例一: 光谱脉冲周期扫描环境对植物生长的影响的研究第17届全国青少年科技创新大赛一等奖提高植物能量利用率?加快蔬菜瓜果中农药残留的降解?如何通过调控光环境提高蔬菜瓜果规模生产的效率和品质?如何通过先进的工业技术促进我国农业产业化的发展?质疑,思考,分析,研究,我们提出一种新的植物优化工业平台。
1.太阳光谱是吸收光谱,它受到大气层中不断运动的水蒸汽、冰晶、烟雾等物质的影响,客观上形成一种脉冲式周期扫描组合光谱cpsps。
2.自行设计并制作出光强度小于5%太阳光的cpsps平台。
3.通过调控脉冲周期、扫描周期、光质;测定在cpsps中植物的各项生长指标、营养状况;研究cpsps对植物生长的影响。
经科技查新检索,证实本课题研究属国内首创。
1.在光强度小于5%太阳光的人造cpsps中,植物呈现优化生长趋势。
出芽速度加快,叶片面积更大,更厚,花期更长,植株更高,更壮。
2.在cpsps中,植物在单位时间内合成更多的可溶性糖和蛋白质。
而在单位质量内的糖与蛋白质减少。
形成一种健康食品。
3.Cpsps有利于植株创伤的修复与再生。
4.Cpsps可加速农药的降解。
在我们的这个课题中,我们设计,制造出了一种新的光环境CPSPS。
CPSPS具有低能耗、脉冲式周期扫描、色光组合三大特性,我们通过试验发现在CPSPS中,植物培植能够得到高效优化,农药的降解速度加快。
我是在高一的时候开始研究的,我们学校一向鼓励学生积极参与研究性学习,选择自己的课题研究,我呢,当时就选择了这一个在物理、化学、生物和农业产业交叉点上的课题。
目前,“民以食为天”嘛,农业生产、产品在老百姓的生活中涉及面非常广,农业是中国最大的基础产业,而中学生在农业上的科技技术研究又是非常之少。
因此在高一选题的时候,我本身是学奥林匹克竞赛物理的,我就想运用我的新想法,以及本身物理化学知识,在农产业,植物学方面进行究。
“北斗杯”全国青少年科技创新大赛参赛作品格式规范1.总体要求全文不超过5000字(包括中文摘要),并按以下顺序编排:作品形式、作品题目、作者、指导教师、学校名+院系名+学校所在城市+邮编、中文摘要、关键词、正文、参考文献。
采用word 2003版本编排。
2.页面要求A4页面。
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正文采用小四号宋体,标准字间距,单倍行间距。
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3.图表要求插图按序编号,并加图题(位于图下方,五号黑体),采用嵌入型版式。
图中文字用小五号宋体,符号用小五号Times New Roman(矢量、矩阵用黑斜体);坐标图的横纵坐标应标注对应量的名称和符号/单位。
表格按序编号,并加表题(位于表上方,五号黑体)。
采用三线表,必要时可加辅助线。
4.字号、字体要求(转下页)作品类别[r1]作品题目[r1]作者:×××,×××,×××,×××[r2]指导教师:×××,×××[r3](XX大学XX学院,北京海淀100871)[r4](空一行)【摘要[r5]】中文摘要本文讲述了……(500字以内)。
【关键词[r5]】3-5个,选词应规范。
(空一行)正文[r6]……正文中表示物理量的符号,表示点、线、面的字母均用Times New Roman 斜体;表示法定计量单位、词头的符号、函数等,化学元素符号均用Times New Roman正体。
(空一行)参考文献[r7][1] xxx,xxx.xxx现状和发展.节能机械,2001,23(3)[r8]:275-279[2] xxx.xx技术基础.xxxxxx出版社,1996:15-47[3] xxxxx,xxxx.xxx,xxx译.机器人操作的数学导论.xxxx出版社,1998:11-67[r9][4] Lee H Y, Reinholtz C F. Inverse kinematics of serial-chain manipulators[J]. ASMEJournal of Mechanical Design. 1996, 118(3): 396-404[r1]作品名三号黑体居中,段前、段后各0.5行[r2]五号宋体居中[r3]五号宋体居中[r4]中文:五号宋体居中;数字:Times New Roman[r5]小四号黑[r6]节标题小四号黑体加粗,标题前数字Times New Roman加粗,段前、段后各0.5行[r7]小四黑体加粗,居中[r8]卷(期)[r9]五号。
第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品1 大学组一等奖优秀作品GNSS应急终端节电方法研究 (2)基于北斗卫星系统的自航系统的研发建议和基本原理实验 (10)“北斗超人”——2031 (18)基于GPS的智能导航救援系统 (23)第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品(大学组)科技小论文GNSS应急终端节电方法研究作者:蔡亚平指导教师:吴才聪(北京大学地球与空间科学学院,北京海淀100871)【摘要】针对GNSS应急智能终端(PDA)对电源消耗管理的应用需求,基于用户工作特点和GNSS定位特点,制定了满足心跳程序应用的GNSS应急智能终端卫星搜索策略。
搜星策略包括基于用户工作时段的搜星策略和基于GNSS定位特点的搜星策略。
试验表明,搜星策略可使PDA的电池使用时间延长3倍,使用时间达到11 h 45 min,基本满足警员的工作需要。
【关键词】PDA、GNSS、节电1 引言当前,GNSS智能终端(如PDA)应用越来越广泛。
这种GNSS终端,集语音通话、短信收发、数据传输、卫星定位、地图导航、位置服务、娱乐阅读等功能于一体,可应用于移动通信、智能交通、应急救灾等各个方面。
作者所在课题组在国家科技支撑计划课题《公共安全与应急反应管理系统研发(2007BAH12B06)》的支持下,基于P660智能手机终端,构建移动应急位置服务网,取得了较好的应用效果。
多名警员外出处理警务时,需要解决警员间的信息共享、友邻协作、移动监控和移动指挥等技术问题,以提高团队的协作效率。
为此,课题组提出的技术路线为:警员手持智能手机,利用手机GNSS获取警员的实时位置信息,通过GSM/GPRS无线网络向中心服务器进行位置报告;警员第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品3间基于PDA 中的友邻互视软件查看友邻的位置,实现信息交互。
为此,基于智能PDA ,作者开发了用于实时位置信息获取与传输的心跳软件和用于团队协作的友邻互视软件。
大学组二等奖优秀作品基于CNSS同步的MOA阻性电流带电检测系统 (2)基于北斗导航系统的运钞车监控管理系统设计 (10)基于北斗二代定位技术的移动导航客户端设计 (16)基于GNSS山体滑坡地质灾害实时监测与预警系统 (25)北斗问鼎 (34)星际征途 (38)多功能自航遥测系统 (43)DIY嵌入式导航系统 (48)第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品(大学组)科技小论文基于CNSS同步的MOA阻性电流带电检测系统作者:陈妍君,杨德祥,杜文曾指导教师:曾奕(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海闵行区200240)【摘要】定期测量运行中氧化锌避雷器(MOA)阻性泄漏电流的变化,利于正确诊断MOA的运行状况,及时发现和消除隐患,防止事故发生。
本文主要提出了基于北斗卫星导航系统(COMPASS Navigation Satellite System:CNSS)和无线通信的MOA阻性电流带电检测的方法。
该方法利用CNSS 秒脉冲和无线通信实现MOA电压和泄漏电流的同步测量,无需电压互感器(Potential transformer:PT)二次侧频繁接线,减小安全隐患。
文中对传统测量方法的接线进行了说明,并阐述了传统方法的缺陷,并在此基础上提出了基于CNSS的阻性电流检测系统。
MOA阻性电流检测系统由CVT监测装置和MOA便携式检测装置组成,当测量阻性电流时,需要两侧同时对电网电压和流过MOA 的全电流进行采样,该系统利用了CNSS的全方位、全天候、高精度、快速实时的导航、定位、授时功能,对CVT监测装置和MOA便携式检测装置进行同步测量,进而得到一个精确地MOA阻性电流基波分量值。
【关键词】MOA、阻性电流、CNSS授时、同步测量1 背景及意义电力系统的安全关系国民生活的各个方面,所以保证电力系统的安全就显得尤为重要。
在电力系统中,为了保证电力系统的免受过电压的影响,电力设备上经常要挂接避雷器,避雷器的存在能够有效的抑制过电压对电力系统的影响。
氧化锌避雷器(MOA)[1]以其优良性能已经取代传统的碳化硅避雷器广泛应用于我国电力系统。
当MOA出现阀片老化、内部进水受潮、内部绝缘部件受损、表面严重污秽等状况时,其绝缘特性遭到破坏,表现为阻性泄露电流增加,总泄漏电流、损耗也随之增加,最终引起热击穿甚至爆炸事故的发生,严重影响电网的安全运行。
为保证MOA的安全可靠运行,应采取有效方法对MOA的运行状况进行检测与分析,及时发现和消除隐患,防止事故发生[2]。
同时,电力系统是一个地理分布十分广泛的复杂系统,在对电网中的高压电力设备进行监测时,需要在多个不同的地理位置同时采集多个物理量。
有时由于地理条件的限制,实地测量存在一定难度。
特别是对高压电力设备的运行参数进行测量时,必须考虑到测量人员的安全以及由于测量时的误操作对电力系统的影响。
而基于CNSS的MOA阻性电流检测系统在MOA阻性电流基波分量检测时通过CNSS的授时功能同步测量计算电压基波瞬时相角,将测得的初始相位通过无线通讯传输的方式传递给MOA便携式检测装置进行进一步的运算。
利用CNSS模块的秒脉冲(PPS)信号作为同步触发信号可以提高测量精度,同时通过无线通讯传输的方式在保证测量人员的人身安全和系统的安全运行,还可以在同一时间对不同地点的设备进行在线检测,所以研究应用基于CNSS时钟的同步技术与无线通讯技术具有重要的现实意义。
2 工作(实验)原理及性能分析基于传统的MOA阻性电流测量方式在安全性以及测量简便性上的缺陷,本文使用了CNSS对阻性电流测量系统进行了改进。
在设计新系统的过程中考虑省去测量过程中的CVT二次侧接线,将原有的单一设备分为两个,一个固定安装于CVT侧,另外一个做成便携式装置,两者通过CNSS同步实现MOA电压和泄漏电流相角的测量,从而计算获得阻性电流。
将二次侧的接线固定安装于CVT监测装置内,省去了测量过程中的接线,并可监测CVT的工作状态。
基于CNSS的阻性电流测量系统由三部分组成:CVT监测装置、MOA便携式检测装置与上位机。
系统的测试示意图如图1所示。
CVT监测装置安装在运行现场的CVT处,将CVT的二次侧直接接入并固定安装于设备。
CVT监测装置负责采集和监测三相电压,并在MOA阻性电流基波分量检测时通过CNSS的授时功能同步测量计算电压基波瞬时相角,将测得的初始相位通过无线通讯传输的方式传递给MOA便携式检测装置进行进一步的运算。
平时监测的三项电压数据将存储于Flash内,当MOA发出下载命令时,将数据传输给MOA。
图1 改进后系统的测量示意图MOA便携式检测装置做成一个便于携带的手持端,携带一个MOA便携式检测装置便可以对多个安装了CVT监测装置的变电站进行测试MOA阻性电流测试。
测量的过程中通过无线数据通讯告知CVT监测装置进行同步测量。
MOA便携式检测装置还可以通过无线传输的方式将CVT监测装置上所记录的CVT二次侧电压历史数据下载到MOA检测设备内存储,并可以通过数据连接口将CVT历史电压数据和MOA阻性电流测量数据上传至上位机中。
上位机可将MOA中上传的数据进行收集储存,并可以将CVT二次侧电压历史数据和MOA电压与全电流的相位差、全电流值、阻性电流值、容性电流值图形化,便于后续的分析和研究。
新系统实现的难点在于相位差的测量。
相位差测量需要对CVT二次侧的电压以及流过MOA的全电流进行同步测量,传统方法中,由于使用的是将CVT二次侧的电压信号与MOA的全电流信号引入同一个测量设备,测量设备在开始测量时,对两套采样设备同时发出指令即可实现两路信号的同步测量[3]。
而在新设备中,由于CVT监测装置与MOA便携式检测装置是通过无线方式通讯,无线通讯的方式的通讯传输延时较大,对于相位差测量来说并不可忽略,且传输延时并不稳定,无法通过修正消除;并且MOA便携式检测装置和CVT监测装置使用各自的控制器进行控制,更增加了在同步测量的问题上的难度。
本系统使用CNSS来解决同步测量的问题,CNSS可以输出一个1Hz的方波,称为PPS波。
这个方波通过卫星信号进行同步,不同设备间PPS波上升沿之间的时间误差极小,在1μs以下,对应于一个工频周期中的0.018°,足够用来作为同步测量的信号[4]。
实现的方法为在MOA便携式检测装置和CVT监测装置上分别安装CNSS模块,用来获取同步的时钟信号。
需要进行MOA阻性电流测量时,先由MOA便携式检测装置发出测量信号然后进入等待状态,CVT监测装置接收到侧两信号后也开始等待,两侧的设备等待同样的秒数之后开始测量。
CVT监测装置将测量到的电压相位信息传回MOA便携式检测装置处,由MOA便携式检测装置对两个数据进行处理,得到相位差信号,这样就既保证了测量过程的简便性,又保证了测量结果的精确性。
3 设计方案或实验过程本文基于CNSS同步技术设计了MOA阻性电流带电测量系统。
在设计新系统的过程中省去测量过程中的CVT二次侧接线,将原有的单一设备分为两个,一个固定安装于CVT侧,另外一个做成便携式装置,两者通过CNSS同步实现MOA电压和泄漏电流相角的测量,从而计算获得阻性电流。
将二次侧的接线固定安装于CVT监测装置内,省去了测量过程中的接线,并可监测CVT的工作状态。
基于CNSS的阻性电流测量系统由三部分组成:CVT监测装置、MOA便携式检测装置与上位机。
系统结构如图2所示图2 检测系统构成框图MOA便携式检测装置为一个便携手持端,手持设备可以作为多个变电站的阻性电流测量系统的主机,即携带一个MOA便携式检测设备便可以对多个安装了CVT监测装置的变电站进行测试MOA阻性电流基波分量测试。
MOA便携式检测装置的系统结构图如图3所示。
MOA便携式检测装置由微控制单元(Micro Control Unit:MCU),保护部分、放大倍数自调整无相差放大模块、CNSS授时模块、无线通讯模块、键盘、掉电存储器、液晶屏幕和上位机接口构成。
MCU选用C8051F040,其内部有12位的A/D转换器,可以满足采样的精度;计算频率为24MHz,能满足系统对于计算能力的要求。
无线通讯使用RFC-30A模块,在无障碍的情况下,通讯距离能达到3000m,满足通讯距离的要求。
图3 MOA便携式检测装置系统结构图CVT监测装置的系统结构图如图4所示,由MCU,保护部分、无相差放大部分、CNSS授时模块、无线通讯模块和掉电存储器构成。
图4 CVT监测装置设备系统结构图4 理论设计计算对于MOA阻性电流基波分量检测系统,能否精确测量流过MOA的阻性电流基波分量的关键在于能否精确测量MOA上电压与流过MOA的全电流之间的相位差,而相位差测量的关键就在于是否能使CVT监测装置和MOA便携式检测装置对电压和电流信号进行同步采样,即是否能有一个精确的同步采样触发信号,本系统考虑使用CNSS模块的秒脉冲(PPS)信号作为同步触发信号。
本文所描述的系统分为两个部分:MOA便携式检测装置和CVT监测装置。
电流和电压信号分别接到两个设备上,设备间无有线连接,数据传送通过无线完成。
由于无线传输的延迟还与接收的模块有关,具有一定的不确定性,不能用其作为同步采样起始信号,增加了在同步测量的问题上的难度。
由于无线通讯无法使MOA便携式检测装置和CVT监测装置对电流和电压信号进行同步测量,考虑使用其它时间标志。
CNSS模块的PPS管脚可以输出周期方波[5],方波频率有两种:1PPS,每秒输出一个脉冲;100PPS,每秒输出100个脉冲,此脉冲在CNSS通信正常的情况下是卫星去同步的,同一型号的不同接收器的PPS脉冲之间有一定的同步精度,可以用做同步时标。
本系统选用了1PPS的CNSS模块,这是为了降低由于系统处理不及导致不同步的可能性。
同步测量的示意图如图5所示:图5 测量时序示意图需要进行MOA阻性电流测量时,先由MOA便携式检测装置等待下一个PPS 脉冲,当PSS脉冲来临,用其上升沿触发控制器,对CVT监测装置发出测量命令,并从下一个PPS脉冲开始对PPS脉冲计数。
CVT监测装置收到测量命令后,也从下一个PPS脉冲开始对PPS脉冲计数,当计数到一个预定数值时,两侧装置就开始采集电压电流信号并计算。
计算完成后,CVT监测装置将计算得到的相位数值通过无线传输的方式传回MOA,由MOA便携式检测装置负责算出相位差并将数据存储。
MOA便携式检测装置之所以要等待PPS信号来触发测量命令,是为了避免如图6所示的情况。
MOA便携式检测装置在count所示的第2个PPS来临之前发送了测量命令,然后开始对PPS脉冲计数,图6中count的第2个PPS被MOA便携式检测装置认为是第1个PPS脉冲,如MOA count所示;而CVT监测装置在count所示的第2个PPS脉冲之后才收到开始测量的命令,然后开始对PPS计数,所以将count 中的第3个PPS认为是第一个脉冲。