一、立项背景 继电保护是保障电网安全运行的第一道防线。自上世纪80年代微机保护应用以来，历经多次更新换代，我国继电保护技术一直处于世界先进水平，为保障电网安全做出了突出贡献。随着智能电网的发展、超/特高压远距离输电大通道的建设、区域电网的广泛互联和波动性新能源的规模化接入，我国已建成世界上规模最大、结构最复杂的电网。电网的快速发展给继电保护带来了严峻挑战： 1、后备保护方面，由于电网结构复杂，运行方式多变，造成后备保护定值更难整定，保护选择性和灵敏性的矛盾更加突出，保护拒动误动风险并存。国内已发生多起类似“6.18”西安南郊站，因后备保护灵敏性不足拒动，造成变压器烧毁的重大事故；国际上屡屡发生的因潮流转移过负荷，后备保护误动引发的如美加“8.14”、印度“7.30”等大停电事故，也不断地对我国电网敲响警钟。 2、主保护方面，超/特高压电气设备结构复杂、线路距离长，短路电流变化大，造成主保护对变压器匝间短路、线路高阻接地等轻微故障的反应灵敏性下降。“11.22”济南特高压泉城站变压器爆炸正是由于保护对起始发生的轻微故障未能灵敏切除，引起事故扩大，造成了重大人员伤亡和财产损失。 这些问题已成为我国电网安全运行的重大隐患！问题的症结在于传统保护仅利用设备自身的电气量信息，在复杂电网环境下，保护反应的电气量在故障和非故障间差异变小甚至混叠，依靠定值配合无法保证保护可靠正确动作。不改变传统保护工作模式，仅对保护判据进行修正或调整定值，只能在一定程度上单方面地解决保护拒动或误动的问题。 二、发明思路 突破保护仅利用设备自身信息的限制，综合利用站间保护关联逻辑量、站域故障全过程电气量等信息，对后备保护、主保护、系统构成模式进行全面创新，构建“站域集中-站间分布式”新型保护系统。   图1 技术发明总体思路 三、发明方案 技术发明点1：基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术 传统后备保护既存在对相邻元件故障反应能力不足，保护拒动的问题，又存在受过负荷和系统振荡影响，保护误动的问题。针对上述问题，该项目发明了保护关联关系在线快速跟踪和可靠性校核方法；创造性地将故障的空间分布特征映射为站间的保护关联逻辑量信息，首创了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术，攻克了保护不误动和不拒动无法兼顾的难题。 发明点1.1：发明了保护关联关系在线快速跟踪和可靠性校核方法，为保护可靠利用站间信息奠定了基础。 快速跟踪和可靠识别电网拓扑的变化，确定保护的关联关系，是保护利用站间信息首先要解决的关键问题。发明了保护关联关系在线快速跟踪和可靠性校核方法，关键技术包括：1）提出了基于虚拟阻抗矩阵的保护关联关系分析方法，创造性地将开关状态虚拟为支路阻抗并构建节点虚拟阻抗矩阵，在线微调矩阵元素即可实现开关状态的快速跟踪，跟踪时间由秒级缩短至毫秒级，为后备保护快速动作提供了可靠保障；2）发明了电气量和开关量信息双重约束的关联关系可靠性校核方法，首次将电气量信息引入保护关联关系识别，通过开关量信息和电气量信息实时匹配校验，实现了保护关联关系的可靠在线校核。 发明点1.2：首创了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术，攻克了保护不误动和不拒动无法兼顾的难题。 电流元件、方向元件、阻抗元件等保护逻辑量信息，蕴涵着故障方向、故障范围等故障直接特征，并且信息交互简单、可靠。根据不同位置保护逻辑量反应故障的差异化特征，发明了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术。关键技术包括：1）首次将电网故障的空间分布特征映射为保护逻辑量信息，按近后备和远后备灵敏性要求设定保护范围，实现了逻辑量信息与故障分布特征的关联和匹配，解决了保护强依赖定值的问题；2）首创了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术（如图2所示）。利用逻辑量对故障反应的交叉重叠特征，根据动作一致性原则，既实现了故障设备的快速准确识别，又从根本上攻克了系统振荡及过负荷造成保护误动的难题。 基于站间逻辑量信息的后备保护技术可实现近后备保护全范围速动，远后备保护延时由1.5s以上缩短至0.5s以内；在原理上保证了对相邻元件故障反应的灵敏性，避免了后备保护拒动导致的重大事故发生；不受系统振荡和过负荷影响，避免了保护误动引发的连锁跳闸和系统性事故发生。   图2 基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术 技术发明点2：基于故障模型参数异变特征的主保护技术 现有电气设备主保护仅反应故障外在表现特征，在变压器匝间短路及线路高阻接地等轻微故障情况下，外部故障与内部故障特征差异不明显，易造成保护拒动。为解决上述问题，该项目基于故障的物理本质特征，揭示了故障导致电气设备模型参数变化的机理，利用故障全过程电气量信息，构建了可灵敏反应设备参数变化的故障模型，发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术，显著提升了对轻微故障的反应能力。 发明点2.1：首创了可反应变电站电气设备参数变化的故障模型，从物理本质上消除了非故障因素对主保护灵敏性的影响。 突破主保护仅反应故障外在表现特征的局限，利用设备故障全过程全相电气量信息，建立了对故障高灵敏而对非故障不敏感的模型。关键技术包括：1）发明了基于线路压降-阻抗联合分布的故障网络模型，建立了线路阻抗、过渡电阻及分布电容压降之间的幅值、相位关联关系，创建了仅保留线路阻抗压降分布情况的故障网络模型（如图3所示）；2）发明了基于电压磁链方程的变压器故障模型，建立了变压器高、中、低压各侧绕组电压与主磁链、漏磁链的等值平衡关系，消除主磁链的非线性成分，建立了仅反应漏磁链变化的变压器故障模型（如图4所示），从原理上摆脱了分布电容电流、负荷电流、励磁涌流等非故障因素的影响。 发明点2.2：发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术，实现了保护对轻微故障反应能力的大幅提升。 利用站域故障全过程电气量信息，反应故障前后模型参数的变化情况以及三相不一致程度，发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术。关键技术包括：1) 发明了基于阻抗压降变化特征的线路主保护技术，构建了线路压降-阻抗参数关联矩阵，通过实时追踪矩阵中各元素的变化量以及元素间的差异，准确识别故障线路及故障位置（如图5所示）；2) 计及CT误差、变压器有载调压对保护的影响，实时计算各相等效漏感参数的突变量及不一致程度，发明了基于等效漏感参数变化特征的变压器主保护技术（如图6所示），显著提升了保护对变压器轻微匝间短路识别的灵敏性。 基于故障全过程电气量信息的主保护技术可以做到变压器匝间短路识别死区由5%降至2%，500kV线路接地故障过渡电阻反应能力由300Ω提升至1000Ω，故障定位误差由5%下降至1.3%。实现了对电气设备轻微故障的灵敏切除，可有效避免事故扩大造成的重大人员伤亡和财产损失。 技术发明点3：站域集中-站间分布式新型保护系统 构建基于故障全过程逻辑量、电气量信息的新型保护系统是对百年历史继电保护模式的重大变革，除满足复杂电网对继电保护的要求外，还需要考虑工程实现的可行性、应用场景的适用性和运行维护的便利性等重大工程应用问题。该项目首创了站域集中-站间分布式的新型保护系统构成模式，实现了与传统保护的有机衔接，可灵活组态适用各种电网应用场景；发明了基于时间序列特征和电气量物理约束的数据校核技术、基于保护关联关系的数据自适应替代技术，为新型保护系统信息交互提供了可靠保障。 发明点3.1：首创了站域集中-站间分布式的新型保护系统构成模式，奠定了新型保护系统在不同电压等级电网推广应用的基础。 该项目创建了“站域集中-站间分布式”的新型保护系统（如图7所示），实现了发明点1和2技术的工程推广应用。关键技术包括：1）发明了以间隔为基本单元的站域集中-站间分布式保护构成模式。间隔单元做到“即插即用”，扩展性强，可灵活组态适用各种电网应用场景；站域主机实现对站内信息的融合与优化利用；相邻站域主机虚拟为变电站间隔单元，实现站间分布对等交互信息。该模式通信链路清晰简捷，易于工程实现；2）发明了新型保护系统与传统保护的集成与自适应转化技术。新型保护系统在传统保护基础上集成故障全过程信息进化形成，在故障信息缺失的极端情况下仍具备传统保护功能。新型保护系统可充分传承传统保护成熟的运维经验，实现了与传统保护之间的有机衔接。   发明点3.2：发明了基于时间序列特征和电气量物理约束的数据校核技术、基于保护关联关系的数据自适应替代技术，保证了新型保护系统的可靠性。 基于新型保护系统构成模式，发明了站域、站间信息交互可靠性保障技术，实现了异常数据的实时校核与缺失数据的自适应替代。关键技术包括：1）发明了基于时间序列特征和电气量物理约束的数据校核技术，在线修正异常采样数据，解决了电气量在采样或传输中出现畸变而影响保护动作性能的难题；2）发明了基于保护关联关系的数据自适应替代技术，在间隔单元CT断线、PT断线等信息源丢失情况下，通过数据互补重构实现缺失数据的自适应替代，保证了保护功能的完整性，有效提升了保护的可靠 四、创新性成果 该项目攻克了传统保护不误动、不拒动无法兼顾的难题，取得了以下关键技术突破： 1、基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术，保护最长动作时间缩短至500ms以内，彻底解决了远后备保护拒动，以及受系统振荡和过负荷影响误动的问题； 2、基于故障模型参数异变特征的主保护技术，显著提升了保护对轻微故障的反应能力； 3、站域集中-站间分布式新型保护系统，实现了保护技术在不同电网场景下的广泛应用。

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这项新技术的研究与应用涉及到声学、机械学、电子技术和超硬磨料工具制造、精密加工和加工过程控制等工艺技术，是多学科交叉的研究课题。本项目已经获得国家发明专利，研究结果表明：金刚石线锯上的磨粒周期性直线往复运动和超声波振动的合成运动去除工件材料。由于在加工中其切割速度的大小和方向产生周期性的变化,使磨粒在去除材料时切削刃与工件之间在微观上有瞬间接触和脱离过程,加工过程总的平均力仅为一般线锯的1/3-1/5,切削温度一般不超过40℃,同时切削刃与工件之间的脱离过程使其瞬间产生的应力有足够的时间释放,冷却液又可以直接进入到加工区域。因此材料在高频振动下发生疲劳破坏，加速材料的去除。该切割技术不同于传统的加工技术，具有切割效率高，表面质量好、出材率高、经济性好等特点。

从电器文明开始，短短一个世纪的时间，人类在科学探索的步伐上已经从工业进入了智能化的技术环境。随着物联网的发展，数据时代到来，各行各业也在争相抓住契机，利用新时代科技智能手段，帮助企业更好发展。其中，传感器技术的应用，为工业监测带来了新的惊喜。它在工业自动化系统的监测过程中，起到巨大作用，可以实时监测将监测到的信号经过转化后以数据的方式提供给人们，做到实时监测，确保工业自动化系统的正常运行。现阶段，监测工业机械运行一般使用振动传感、温振一体化传感器等，存在成本高、易误报、不能对早前故障进行监测等问题；而故障早期诊断对于维护设备安全、保障工业体系正常运转具有重要意义。 针对现有故障监测系统存在的问题，团队开发了基于声纹、振动、温度一体的声振温一体传感器，该传感可综合感知监测对象声音、振动、冲击脉冲、温度以及倾角数据，全面覆盖旋转设备早中晚期故障信息。同时，开发了旋转设备声振温一体化监测诊断系统，其由有线/无线声振温一体传感器、采集网关、电脑 WEB 端构成，同时适配云平台、手机端小程序。通过有线/无线声振温一体传感器将设备运行时的冲击脉冲、三轴振动、噪声、温度数据采集传输至数据库服务器，依托独有的异音分析、健康因子指标专利算法，实现设备状态实时监测与故障诊断。 核心优势： （1）全面集成冲击脉冲、三轴振动、声音、温度多维度深度感知专利技术； （2）快捷部署(磁吸胶粘/纹可选)，无线方式，快速联网； （3）数字信号传输，抗干扰能力强准:独有异音、健康因子指标专利算法； （4）高性价比，大容量电池，长维护周期。

产品详细介绍1.概述JM5840无线振动测试仪(http://www.yzjmtest.com/comp/2-JM5840.htm)又称无线加速度传感器。该无线振动测试仪内置一个电容式三向加速度传感器，可以测量一个点三个方向的振动。多个模块可以组成无线振动测试网络。该无线振动测试仪基于zigbee协议，低功耗设计，适合于长期监测，广泛应用于桥梁、建筑物、飞机、船舶、车辆、起重机械等的振动测量和监测。2.系统特点2.1 体积小巧，超低功耗2.2 支持在线、离线测试2.3 符合IEEE820.15.4/ZIGBEE通讯标准2.4 自组织、自恢复网络2.5 内置2M可扩充数据存储器2.6 易用的离线测试文件管理功能2.7 全电子化、程控化设计2.8 直观的工作状态指示2.9 支持65535个测量节点2.10 内置大容量可充电锂电池2.11 内建完全的充电功能2.12 标准的miniUSB充电接口2.13 即用的USB无线网关2.14 专业的无线配置及采集分析软件3.系统组成3.1 USB无线网关3.2 JM5840无线加速度节点3.3 系统软件4.主要性能指标4.1 通道数：3（X、Y、Z三向）4.2 工作电源：内置可充电锂离子电池4.3 电池容量：3.7V/1800mAH4.4 电池充电充电接口：miniUSB充电电压：5V±0.25V充电电流：500mA、800mA可设置充电电源：计算机USB电源或专用充电适配器可边充电边工作4.5 传感器类型：内置三向加速度传感器4.6 量程：±2g、±6g可设置选择4.7 频率范围：DC～600Hzmax（-3dB）4.8 横向灵敏度比：<5%4.9 零点漂移：±0.8mgmax/°C4.10 非线性：±2%FSmax4.11 噪声谱密度：50 μg/Hz-24.12 采集速率：最高1.5kHz多档可设置4.13 AD位数：16bits4.14 采集方式：每通道独立ADC并行同步采集4.15 内置存储器容量：2MB4.16 离线测试数据存储形式：文件4.17 离线测试文件数：31max4.18 工作时间：约15h4.19 通讯协议：符合IEEE820.15.4/ZIGBEE通讯标准4.20 天线：外接扬州晶明科技有限公司扬州晶明测试技术有限公司地址: 江苏扬州市维扬路25号公司主页 http://www.yzjmtest.com公司邮箱 sale@yzjmtest.com电话     0514-87850416,87867922,82960507传真     0514-82960507联系人   唐先生手机     15952768463QQ       1225605447MSN      Dynamictestor@hotmail.com 个人邮箱 tcb@yzjmtest.com 或 yztcb@sohu.com 

有关反共振振动机械的理论由东北大学刘杰教授于1995年在意大利米兰召开的第九届国际机器与机构学术会议上首先提出，2008年获得国家自然科学基金资助(50775029)，2012年获得国家发明专利。 反共振振动筛的激振器安装在下质体上（指力学模型，而非实际机器），下质体却几乎不动，仅上质体按所需振幅工作，这样就使工作机体的结构大大简化，参振质量可以减少30%，激振力也可以随之减小30%；质体几乎不振动，隔振效果极佳，同时设计具有很大的灵活性，容易保证刚度和强度的要求，整机的噪声会有很大的降低。下质体和激振器基本上可以按静止不动设计，大大简化了设计程序；由于筛箱不受激振力的直接作用，弹簧的激励力与筛箱的惯性力随处平衡，几乎不承受弯矩，机体的寿命可以大大提高；模块化设计，便于对易损部件的更换。从另一个角度提高了筛机的寿命；可节省原材料30%，节能30%-50%。传给基础的动载荷减少90%以上。 目前已开发出了3种反共振振动筛产品，先后已有高炉槽下反共振矿筛FCKS1540A和FCKS1540B，大型反共振冷矿筛FLS3075等机型应用于3家钢铁企业。其中反共振槽下矿筛下质体双振幅小于0.2mm，取得了良好的隔振效果，节能20%。大型反共振冷矿筛下质体双振幅小于0.2mm，隔振效果良好，成功地用两台15kw电机取代一台75kw电机节电达60%（筛机越大节能效果越明显）。 大型大振动强度振动筛是一个世界性难题，振动筛大型化是振动筛发展的必然趋势，目前已有宽度达5m的振动筛，但振动强度都在5g以下，而国内现有的博后筛和强力筛虽然振动强度可以达到7g，但实际上都不是一台大型筛，而是由4—6台小筛子串联在一起组成的，因而具有启动停机操作不便，不易密封，传给基础的动载荷大等一系列缺点。而大型大强度反共振振动筛可以单台作到40m2以上，双振幅达到28mm,振动强度达到9g，成为处理粘湿物料的最佳筛分设备，解决了难筛物料筛分设备大型化的难题。本发明专利技术适合一些普通振动筛生产厂商，已占有一定的振动筛市场，采用本技术使原有产品更新换代。由于本专利产品技术先进，优点突出，因而可以巩固原有市场，进而扩大市场，特别是进军国际市场。

一、 项目简介项目涉及将振动的机械能转换为电能的技术，特别涉及永磁振动发电装置及其应用。小功率电子设备广泛应用于信号采集、无线通信等领域，是一类工业生产和日常生活都必不可少的重要设备。小功率电子设备现有的电源主要依赖于电池，需要经常进行电池的更换或充电。小功率电子设备的工作环境中存在一定的振动能源，利用永磁振动发电装置将能解决这些电子设备的供电问题。二、 项目技术成熟程度已完成实验室工作，进入中试阶段。三、 技术指标经该电能处理的直流稳压电能由振动发电装置的VO端输出，输出电压为3-5V。获得实用新型专利，已申报发明专利。四、 市场前景本发电装置是一个封闭的系统，可防止外界环境对其性能的破坏，具有很高的可靠性，能够长期使用而无需维护，具有广阔的市场前景。五、 规模与投资需求根据生产规模确定。六、 生产设备100平面厂房, 电工检测仪器及机械加工设备等。七、 效益分析按每年生产1000套计算，可获利约800-1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式王博文， 王志华，电话：022-60204363；E-mail: bwwang@hebut.edu.cn十、 附件：成果图片图1 研制的振动发电机图2 振动发电装置与测试系统

无线振动测量是目前国际上的一个热门研究课题。多通道振动信号的同步采集与传 输是其技术难点和关键。本项目利用现代通信技术和互联网平台，成功研制了多通道的 无线振动测试系统。系统由无线网络振动传感器和专门的采集软件组成，前者集拾振器、 低功耗可控滤波放大器、时间同步模块和信号通信模块于一体。采集的信号可以自动转 换为多种目前流行的振动分析软件的数据格式。

建立了三激振电机双频振动筛的力学模型，应用Matlab-simulink分析了高低频电机质量矩之比、初始相位角差、高频电机安装位置等对筛面轨迹的影响； 建立了双频振动筛的有限元模型，分析了筛箱的应力分布、模态和疲劳寿命；基于刚柔耦合多体动力学理论，进行了双频振动筛的动力学分析，并进行了试验筛的振动测试，刚柔耦合分析所得柔性筛箱的振幅、速度、加速度与试验筛测试结果吻合很好。首次系统地建立了三激振电机双频振动筛的设计方法，并研制出了国内首台双频振动筛样机，室内试验研究表明，相同条件下双频振动筛对钻井液的处理能力可比直线筛提高20%。