發(fā)布時(shí)間：2023-03-15 15:03:35
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的線路設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
工程概況
本工程自220kV某變電站110kV側(cè)門架起，至110kV某變電站止，全線單回路架設(shè)，電壓等級110kV，線路全長約15.5km。本工程計(jì)算用氣象條件可組合如下：最高氣溫+40℃，最低氣溫-40℃，平均氣溫15℃，最大風(fēng)速29m/s，最大凍土深度:91cm；年平均雷暴日數(shù):30.5d；全年主導(dǎo)風(fēng)向:ENE，驗(yàn)算地線支架強(qiáng)度時(shí)覆冰取15mm。導(dǎo)線采用LGJ-185/30型鋼芯鋁絞線，經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.15A/mm2（負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)3000-5000）時(shí)，其經(jīng)濟(jì)輸送容量為41MVA，最大輸送容量為98MVA。全線架設(shè)雙地線，地線一根采用GJ-55鋼絞線（220kV某變出線1.5km處采用GJ-80鋼絞線），另一根采用OPGW復(fù)合光纜。工程性質(zhì)屬新建。
1設(shè)計(jì)范圍：新建220kV某變電站-110kV某變電站線路；對鄰近通信線路及無線電設(shè)施的影響及防護(hù)設(shè)計(jì)；編制本期工程投資概算。
2線路走廊清理設(shè)計(jì)：線路所經(jīng)過地區(qū)為市規(guī)劃區(qū)內(nèi)，線路廊道規(guī)劃充分考慮市規(guī)劃區(qū)道路，合理利用市規(guī)劃區(qū)道路行進(jìn)。
3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性
3.1線路路徑長度約15.5km，曲折系數(shù)1.46，桿塔數(shù)量60基。其中直線塔為30基，轉(zhuǎn)角塔為27基，鋼管桿為3基。
3.2沿線地形、地貌、地質(zhì)條件和交通概況：根據(jù)對線路沿線踏勘和調(diào)查資料，線路全段途徑的主要地貌單元為沖洪積平原，地層為第四系沖洪積物，微地貌主要為農(nóng)田地。全線自然海拔高程在690～784m之間，地勢開闊，地表植被發(fā)育情況良好。全線有簡易路相連，交通條件良好。
兩型三新”應(yīng)用情況
全壽命周期建設(shè)管理目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)輸變電工程全壽命周期內(nèi)功能匹配、壽命協(xié)調(diào)和費(fèi)用平衡。在深化理解其理念的前提下，根據(jù)國家電網(wǎng)公司和新疆自治區(qū)電力公司的文件要求，結(jié)合線路工程的特點(diǎn)，提出了本線路設(shè)計(jì)安全可靠、可維護(hù)、可擴(kuò)展、節(jié)約環(huán)保、可實(shí)施、可回收、全壽命周期成本最優(yōu)的建設(shè)目標(biāo)。
1建設(shè)“兩型三新”輸電線路的目的：貫徹項(xiàng)目全壽命周期管理的理念和差異化設(shè)計(jì)的要求，集成應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝，實(shí)現(xiàn)輸電線路功能可靠，節(jié)約建設(shè)和運(yùn)行總體成本，推進(jìn)基建標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，又好又快建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”輸電線路，實(shí)現(xiàn)公司電網(wǎng)建設(shè)方式的轉(zhuǎn)變。
2建設(shè)“兩型三新”輸電線路的總體要求是：技術(shù)創(chuàng)新、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約資源、環(huán)境友好。本工程在新技術(shù)、新材料、新工藝應(yīng)用上，吸取近年來成熟適用的成果，防污閃、防覆冰、防雷擊跳閘等提高運(yùn)行可靠性，落地抱桿、塔式起重機(jī)、索道運(yùn)輸?shù)劝踩咝У臉?biāo)準(zhǔn)化工器具和施工工藝。
3“兩型三新”的應(yīng)用“：兩型三新”的核心指導(dǎo)理念是全壽命周期管理，在全壽命周期管理的理論基礎(chǔ)上提出了更加適合輸電線路全壽命周期管理的意見。在設(shè)計(jì)理念上，推行全壽命周期最優(yōu)化設(shè)計(jì)，貫徹標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和差異化設(shè)計(jì)，確保安全可靠，提高輸電線路建設(shè)的效率和效益。在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上，應(yīng)用近年相關(guān)理論研究、科學(xué)試驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的成果，使新一級的電網(wǎng)建設(shè)更好更快更可靠。在設(shè)計(jì)壽命上，綜合論證導(dǎo)地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎(chǔ)等各部分的壽命配合，研究線路各組成部分和整體的壽命指標(biāo)評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)全壽命周期內(nèi)的協(xié)調(diào)。在新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用上，桿塔設(shè)計(jì)采用高低基礎(chǔ)、原狀土基礎(chǔ)等保護(hù)環(huán)境技術(shù)。
工程設(shè)計(jì)
1線路規(guī)劃：擬建某變電站110kV進(jìn)出線共規(guī)劃兩回，根據(jù)本工程可研報(bào)告中的進(jìn)出線規(guī)劃，本線路在變電站出線段均采用雙回路終端塔出線，這樣減少了變電站出線段占地，減少施工造成的停電時(shí)間。
2線路選擇：線路應(yīng)盡可能避讓自然保護(hù)區(qū)、森林、果園、經(jīng)濟(jì)作物區(qū)，本工程在灌木林保護(hù)區(qū)內(nèi)避讓困難，考慮樹木自然生長高度，按跨越設(shè)計(jì)，對塔位附近的灌木減少樹木砍伐，施工完畢需對植被進(jìn)行恢復(fù)，本工程全線定線定位測量將采用RTK設(shè)備GPS技術(shù)。
3電氣部分：工程全線采用預(yù)絞式防滑型防振錘。由于工程位于29m/s風(fēng)速區(qū)，工程中使用的耐張、轉(zhuǎn)角塔型跳線串采用加重錘的防風(fēng)措施。
4桿塔：本工程全線采用1A3及1D5系列鐵塔。
5基礎(chǔ)：根據(jù)本工程地質(zhì)、水文報(bào)告并結(jié)合各種塔型基礎(chǔ)作用力的特點(diǎn)確定本工程鐵塔基礎(chǔ)型式只選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土柔性直柱基礎(chǔ)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土臺階式剛性基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)及卡盤式基礎(chǔ)。
6走廊清理：線路所經(jīng)過地區(qū)大部分為農(nóng)田，在規(guī)劃區(qū)局部由于廊道問題存在跨越房屋等情況，跨越房屋處需滿足規(guī)范要求，需砍伐楊樹，考慮樹木自然生長高度，按跨越設(shè)計(jì)，對塔位附近的楊樹減少樹木砍伐，施工完畢需對植被進(jìn)行恢復(fù)。
7導(dǎo)、地線選型：本工程導(dǎo)線截面積在選用185mm2的基礎(chǔ)上，全線架設(shè)雙地線，將以GJ-55型鍍鋅鋼絞線為基準(zhǔn)選用地線。根據(jù)系統(tǒng)通訊要求，本工程還需架設(shè)一根16芯OPGW光纜。地線一根為GJ-55型鍍鋅鋼絞線（220kV某變出線1.5km處采用GJ-80鋼絞線），另一根為OPGW光纜。
8導(dǎo)、地線防振：導(dǎo)線年平均張力的上限值為16080N，導(dǎo)線上安裝2個(gè)防振錘，導(dǎo)線防振錘采用預(yù)絞絲式防滑型防振錘；地線的平均運(yùn)行張力為破斷拉力的25%，地線防振錘采用預(yù)絞絲式防滑型防振錘。
9防雷設(shè)計(jì)：沿線雷電日數(shù)為30.5天，工程全線架設(shè)雙地線作為線路的防雷保護(hù)措施，地線一根采用OPGW復(fù)合光纜，另一根采用GJ-55鍍鋅鋼絞線（220kV某變出線1.5km處采用GJ-80鋼絞線）。
10接地設(shè)計(jì)：接地裝置材料除同鐵塔接觸處采用50×185熱鍍鋅扁鐵外，接地引下線與接地體采用Φ12圓鋼。所有桿塔均逐基逐腿接地，埋設(shè)接地裝置。
11導(dǎo)線對地和交叉跨越距離：本工程居民區(qū)導(dǎo)線對地最小距離為7m。非居民區(qū)導(dǎo)線對地最小距離為6m。線路跨越公路及河流兩側(cè)樹林時(shí)，應(yīng)砍伐通道。
關(guān)鍵詞：輸電線路；路徑；桿塔
隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長，各地電網(wǎng)建設(shè)迅猛發(fā)展，從過去的“幾年建一條線路”到現(xiàn)在的“一年建幾條線路”實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，供電可靠性進(jìn)一步提高，電網(wǎng)輸送能力大大增強(qiáng)，但輸電線路建設(shè)的內(nèi)部環(huán)境和外部空間卻越來越小。各地進(jìn)行土地開發(fā)線路路徑選擇困難，施工占地的民事工作難以協(xié)調(diào)，線路改造停電時(shí)間短，工程建設(shè)資金短缺等是電網(wǎng)建設(shè)中遇到的新問題。如何應(yīng)對新形勢，最大限度地滿足電網(wǎng)建設(shè)需要已成為技術(shù)部門不斷研究的課題。本文從設(shè)計(jì)角度圍繞方便施工、降低造價(jià)、利于運(yùn)行等方面，對輸電線路設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了探討。
1設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
1.1路徑選擇
路徑選擇和勘測是整個(gè)線路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，方案的合理性對線路的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)和施工、運(yùn)行條件起著重要作用。為了做到既合理的縮短路徑長度、降低線路投資又保證線路安全可靠、運(yùn)行方便，一條線路有時(shí)需要徒步往返3～5趟才能確定出最佳方案，所以線路勘測工作是對設(shè)計(jì)人員業(yè)務(wù)水平、耐心和責(zé)任心的綜合考驗(yàn)。
在工程選線階段，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)每項(xiàng)工程的實(shí)際情況，對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設(shè)施進(jìn)行充分搜資和調(diào)研，進(jìn)行多路徑方案比選，盡可能選擇長度短、轉(zhuǎn)角少、交叉跨越少，地形條件較好的方案。綜合考慮清賠費(fèi)用和民事工作，盡可能避開樹木、房屋和經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)。
在勘測工作中做到兼顧桿位的經(jīng)濟(jì)合理性和關(guān)鍵桿位設(shè)立的可能性（如轉(zhuǎn)角點(diǎn)、交跨點(diǎn)和必須設(shè)立桿塔的特殊地點(diǎn)等），個(gè)別特殊地段更要反復(fù)測量比較，使桿塔位置盡量避開交通困難地區(qū)，為組立桿塔和緊線創(chuàng)造較好的施工條件。
1.2桿塔選型
不同的桿塔型式在造價(jià)、占地、施工、運(yùn)輸和運(yùn)行安全等方面均不相同，桿塔工程的費(fèi)用約占整個(gè)工程的30%～40%，合理選擇桿塔型式是關(guān)鍵。
對于新建工程若投資允許一般只選用1～2種直線水泥桿，跨越、耐張和轉(zhuǎn)角盡量選用角鋼塔，材料準(zhǔn)備簡單明了、施工作業(yè)方便且提高了線路的安全水平。對于同塔多回且沿規(guī)劃路建設(shè)的線路，桿塔一般采用占地少的鋼管塔，但大的轉(zhuǎn)角塔若采用鋼管塔由于結(jié)構(gòu)上的原因極易造成桿頂撓度變形，基礎(chǔ)施工費(fèi)用也會比角鋼塔增加一倍，直線塔采用鋼管塔，轉(zhuǎn)角塔采用角鋼塔的方案比較合理，能夠滿足環(huán)境、投資和安全要求。
針對多條老線路運(yùn)行十幾年后出現(xiàn)對地距離不夠造成隱患的情況，在新建線路設(shè)計(jì)中適當(dāng)選用較高的桿塔并縮小水平檔距可提高導(dǎo)線對地距離。在線路加高工程中設(shè)計(jì)采用占地小、安裝方便的酒杯型（Y型）鋼管塔，施工工期可由傳統(tǒng)桿塔的3～5天縮短為1天，能夠減少施工停電時(shí)間。
1.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
桿塔基礎(chǔ)作為輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它的造價(jià)、工期和勞動消耗量在整個(gè)線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個(gè)工期一半時(shí)間，運(yùn)輸量約占整個(gè)工程的60%，費(fèi)用約占整個(gè)工程的20%～35%，基礎(chǔ)選型、設(shè)計(jì)及施工的優(yōu)劣直接影響著線路工程的建設(shè)。
濱州市位于山東省北部，屬于黃河沖積平原，土質(zhì)大部分為粉質(zhì)粘土，而且地下水位高，一般為±0.0～1.0m，地基承載力又低，一般為70～90kN/m2。通俗講基礎(chǔ)越深受力越好、體積越小，但由于受地下水的影響，基礎(chǔ)深埋后泥水、流砂現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率就會加大，給施工帶來極大困難，既影響工期又增加投資。
由于地質(zhì)的特殊性和埋深的局限性，當(dāng)前的基礎(chǔ)型式只有采取淺埋式，通過適當(dāng)加大基礎(chǔ)地板尺寸，增加基礎(chǔ)自重來滿足上拔穩(wěn)定才是比較安全經(jīng)濟(jì)的。直線塔埋深控制在2m左右，承力塔埋深控制在3～4m左右可減少地下水對施工的影響。
根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況每基塔的受力情況逐地段逐基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)比較重要，特別對于影響造價(jià)較大的承力塔，由四腿等大細(xì)化為兩拉兩壓或三拉一壓才是經(jīng)濟(jì)合理的。
2結(jié)束語
縱觀近年來的輸電建設(shè)工程，每項(xiàng)工程都有各自特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中脫離工程實(shí)際，一味生搬硬套是無法保證設(shè)計(jì)質(zhì)量與滿足電網(wǎng)發(fā)展需要的。只有結(jié)合實(shí)際，因地制宜，通過優(yōu)化方案，科技攻關(guān)，不斷探索與創(chuàng)新，才能滿足建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的要求，才能開創(chuàng)工程設(shè)計(jì)“技術(shù)先進(jìn)、安全合理”的全新局面。
參考文獻(xiàn)
[1]110～500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定.國家經(jīng)貿(mào)委,1999,10.
為減化計(jì)算起見，一般可以直接利用鐵塔計(jì)算程序算得的基礎(chǔ)作用力（直角坐標(biāo)系）進(jìn)行基礎(chǔ)受力分析，其結(jié)果是等效的：此時(shí)基礎(chǔ)呈偏心受壓或偏心受拉工作狀態(tài)，對基礎(chǔ)的作用這種偏心力是有利的（產(chǎn)生負(fù)彎矩），可以等效的反映出整個(gè)基礎(chǔ)受力的合理性和優(yōu)越性，其與直柱式基礎(chǔ)受力機(jī)理的對比分析如圖1所示直柱式基礎(chǔ)受力機(jī)理：地基下壓穩(wěn)定計(jì)算：地基最大壓應(yīng)力。從直柱式基礎(chǔ)與斜柱式基礎(chǔ)的受力原理來看，斜柱式基礎(chǔ)更趨近于實(shí)際受力情況，更加合理化，更加適應(yīng)中山地區(qū)的淤泥地質(zhì)。
二、實(shí)際工程中的應(yīng)用
1工程名稱：110kV柴朗線10#-15#改造工程；
2工程位置：本工程位于中山市火炬開發(fā)區(qū)；
3工程簡介：本工程是為了新建廣州至珠海城際輕軌的建設(shè)而進(jìn)行的升高改造，本工程新建鐵塔兩基：N11A、N12A；基礎(chǔ)全部采用灌注樁基礎(chǔ)。但是由于現(xiàn)場青苗賠償?shù)葐栴}無法施工，使得N12A鐵塔需要沿大號方向移位102m，移位后基礎(chǔ)位于山腳下方。
4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)位于山腳下，現(xiàn)場初步勘測，由于樁機(jī)等大型施工機(jī)械無法進(jìn)場施工，暫定基礎(chǔ)采用大板基礎(chǔ)或人工掏挖基礎(chǔ)（需根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告確定）。
5地質(zhì)勘測：Ⅰ腿淤泥：4.3m、強(qiáng)風(fēng)化2.0m、中風(fēng)化5.0m；Ⅱ腿淤泥：5.0m、強(qiáng)風(fēng)化1.4m、中風(fēng)化5.0m；Ⅲ腿淤泥：5.1m、強(qiáng)風(fēng)化1.2m、中風(fēng)化5.0m；Ⅳ腿淤泥：4.2m、強(qiáng)風(fēng)化2.3m、中風(fēng)化5.0m；
6基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在問題：N21A鐵塔基礎(chǔ)作用力為T=90t、N=120t、HX=25t、HY=10t。根據(jù)原設(shè)計(jì)的初步假想，采用大板基礎(chǔ)或人工掏挖基礎(chǔ)；但根據(jù)地質(zhì)報(bào)告情況，此處鐵塔基礎(chǔ)位于山腳下，地質(zhì)按一定坡度進(jìn)行分布，如果采用大板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板需置于持力層，此處選擇在強(qiáng)風(fēng)化層，但是考慮到地質(zhì)按照一定坡度分布，如果僅置于強(qiáng)風(fēng)化層的表面，則基礎(chǔ)抗側(cè)滑強(qiáng)度不足，但如果基礎(chǔ)底板置于強(qiáng)風(fēng)化層下方，則基礎(chǔ)埋深在5m以上，由于無法進(jìn)大型施工機(jī)械，且需進(jìn)行鋼板樁護(hù)基，無形中增加了施工危險(xiǎn)及施工成本；即便是修通道路進(jìn)入大型施工機(jī)械，則成本比原設(shè)計(jì)所用灌注樁基礎(chǔ)要大很多。根據(jù)地質(zhì)情況也無法采用采用人工掏挖基礎(chǔ)，因?yàn)樯习氩糠譃橛俜e地質(zhì)。采用人工掏挖基礎(chǔ)危險(xiǎn)系數(shù)相應(yīng)增大很多，淤泥下方為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化采用人工掏挖基礎(chǔ)也不現(xiàn)實(shí)。
7基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理方法：由于電力工程《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》仍然采用安全系數(shù)法，故此處設(shè)計(jì)僅需滿足設(shè)計(jì)中所要求的下壓、上拔、傾覆演算的要求即可，經(jīng)過現(xiàn)場多次勘查，結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，最后征得施工部門意見確定此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的條件如下：基礎(chǔ)埋深要小大于2.5m（基礎(chǔ)維護(hù)可以采用松樁處理）；如果需采用灌注樁基礎(chǔ)，則灌注樁基礎(chǔ)深度不能深于中風(fēng)化（不能采用沖鉆，因?yàn)榇撕贤瑸榭偘贤绻鲈贤糠謩t由施工部門自行承擔(dān)）。基礎(chǔ)材料用量、地基處理措施等費(fèi)用不能超出原設(shè)計(jì)范圍。根據(jù)以上條件，結(jié)合本基礎(chǔ)所處地基情況，以及原設(shè)計(jì)所用費(fèi)用經(jīng)綜合考慮，采用斜柱基礎(chǔ)與灌注樁基礎(chǔ)相結(jié)合的方式，基礎(chǔ)側(cè)向位移采用松樁擋土墻處理方法。根據(jù)斜柱基礎(chǔ)與大板基礎(chǔ)的對比知道，基礎(chǔ)作用力相同的情況下斜柱基礎(chǔ)受力形式更加好，且節(jié)約材料用量。數(shù)學(xué)模型的建立，本工程所用基礎(chǔ)由于沒有具體的數(shù)學(xué)模型，所以參考承臺灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下壓由斜柱基礎(chǔ)底板承擔(dān)，基礎(chǔ)上拔由斜柱基礎(chǔ)和基礎(chǔ)下灌注樁部分（僅考慮自重部分）承擔(dān)，基礎(chǔ)水平作用力由斜柱基礎(chǔ)和基礎(chǔ)下灌注樁部分共同承擔(dān)；考慮到基礎(chǔ)所處地質(zhì)情況結(jié)合鉆探資料，基礎(chǔ)側(cè)位移需做擋土墻，而此條線路改造根據(jù)火炬開發(fā)區(qū)的規(guī)劃及供電局的規(guī)劃，此段線路需要近期改造拆除（施工圖已出），所以此次改造為臨時(shí)改造方案，故擋土墻處理采用松樁擋土墻。斜柱基礎(chǔ)下方仍采用松樁地基處理。最終設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)形式如圖2所示。上部斜柱基礎(chǔ)埋深1.5m，下部灌注樁基礎(chǔ)在基礎(chǔ)底部以下4.7m，入中風(fēng)化巖層0.5m以上。
8設(shè)計(jì)中需思考的問題：本工程是為了解決復(fù)雜地質(zhì)情況下施工工藝問題而進(jìn)行的基礎(chǔ)變更，基礎(chǔ)采用的是斜柱基礎(chǔ)與灌注樁基礎(chǔ)相結(jié)合的處理方式，在上拔演算中由于數(shù)學(xué)模型建立方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，此次上拔演算中未考慮到灌注樁基礎(chǔ)摩擦力。雖然本工程已經(jīng)竣工運(yùn)行將近兩年多時(shí)間，但是卻給我們設(shè)計(jì)人員一個(gè)提示，就是我們在新型設(shè)計(jì)方面還存在一定的不足，還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)實(shí)踐，搜集更多的同行所做的優(yōu)秀設(shè)計(jì)作品，為我們以后的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
1.首先根據(jù)所設(shè)計(jì)控制線路的要求，對所需要用到的電氣元器件寫出材料清單（元器件的名稱、數(shù)量、型號）。
2.根據(jù)所設(shè)計(jì)線路的要求，通過自己在理論學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)中掌握的知識，考慮如何設(shè)計(jì)。
3.通過分組完成或自己完成，畫出能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求的電氣原理圖，分析工作原理，請帶實(shí)習(xí)的教師審核圖紙，提出建議，方可照圖安裝接線。
4.在我們設(shè)計(jì)線路時(shí)，還要考慮一個(gè)重要的因素，就是要根據(jù)現(xiàn)有的元器件條件，完成我們的設(shè)計(jì)課題。因?yàn)椋總€(gè)設(shè)計(jì)線路的功能，可以通過很多種控制方式來完成。
二、設(shè)計(jì)實(shí)例（三相異步電動機(jī)單向運(yùn)行控制，擴(kuò)展為兩地控制的兩臺電動機(jī)手動順起，手動逆停控制線路，具有短路、過載、欠壓及失壓保護(hù)）
1.元件清單三相空氣開關(guān)1個(gè)、主熔斷器3個(gè)、控熔斷器2個(gè)、交流接觸器2個(gè)、熱繼電器2個(gè)、三聯(lián)按鈕2個(gè)。
2.設(shè)計(jì)思路（1）由于要完成兩地控制，必須考慮甲、乙兩地均有起動按鈕和停止按鈕；根據(jù)現(xiàn)有的條件，我們只能提供兩組三聯(lián)按鈕，所以，在設(shè)計(jì)線路時(shí)，學(xué)生必須考慮其中兩個(gè)按鈕，即要做起動按鈕使用，又要做停止按鈕使用。學(xué)生還需要掌握一個(gè)要點(diǎn)，就是只要是多地控制，每臺電動機(jī)的控制電路，起動按鈕要并聯(lián)、停止按鈕要串聯(lián)。（2）兩臺或多臺電動機(jī)要求順序起動時(shí)，控制第一臺電動機(jī)的交流接觸器常開輔助觸頭，必須串聯(lián)在第二臺電動機(jī)的控制電路里，以此類推。（3）兩臺或多臺電動機(jī)的逆序停止時(shí)，控制第二臺電動機(jī)的交流接觸器常開輔助觸頭，必須并聯(lián)在第一臺電動機(jī)的停止按鈕上。
3.畫出設(shè)計(jì)電路根據(jù)設(shè)計(jì)思路，畫出能夠?qū)崿F(xiàn)控制要求的電路圖，如圖一所示（主電路省略）。控制電路中SB11、SB12是第一臺電動機(jī)的停止按鈕，SB21、SB22的常開觸頭是第一臺電動機(jī)的起動按鈕，SB21、SB22的常閉觸頭是第二臺電動機(jī)的停止按鈕，SB31、SB32是第二臺電動機(jī)的起動按鈕。通過這六個(gè)按鈕，我們就能夠?qū)崿F(xiàn)在甲乙兩地控制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行。KM1控制第一臺電動機(jī)，KM2控制第二臺電動機(jī)。
三、我們在設(shè)計(jì)了手動控制基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)自動控制的設(shè)計(jì)（兩地控制的兩臺電動機(jī)自動順起，自動逆停控制電路）
1.元件清單三相空氣開關(guān)1個(gè)、主熔斷器3個(gè)、控熔斷器2個(gè)、交流接觸器2個(gè)、熱繼電器2個(gè)、三聯(lián)按鈕2個(gè)、增加一個(gè)時(shí)間繼電器、一個(gè)中間繼電器，減少兩個(gè)按鈕。
2.設(shè)計(jì)思路（1）起動時(shí)，第一臺電動機(jī)起動一定時(shí)間后，第二臺電動機(jī)自行起動。根據(jù)要求，我們可以采用通電延時(shí)型時(shí)間繼電器或斷電延時(shí)型繼電器完成順序控制的要求；通常情況下，首選通電延時(shí)型時(shí)間繼電器，利用它的延時(shí)閉合常開觸頭串接在第二臺電動機(jī)的控制電路中，實(shí)現(xiàn)按時(shí)間順序起動的控制要求；相當(dāng)于利用時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合常開觸頭，代替第二臺電動機(jī)的起動按鈕，當(dāng)延時(shí)觸頭自動閉合時(shí)，第二臺電動機(jī)就自行起動。由于是兩地控制，所以，兩個(gè)起動按鈕需要并聯(lián)完成兩地控制要求，如圖二所示。同學(xué)們也可以在此電路的設(shè)計(jì)思路上，考慮如何采用斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器完成順起逆停的控制電路的設(shè)計(jì)。（2）停止時(shí)，第二臺電動機(jī)停止一定時(shí)間后，第一臺電動機(jī)才能自行停止。根據(jù)要求，我們在設(shè)計(jì)上可以采用兩個(gè)時(shí)間繼電器完成順起逆停控制，但是，由于實(shí)際現(xiàn)場情況，只有一個(gè)時(shí)間繼電器可用，在設(shè)計(jì)上，就必須考慮同一個(gè)時(shí)間繼電器需要完成兩個(gè)功能，起動時(shí)經(jīng)過延時(shí)，使第二臺電動機(jī)自行起動。當(dāng)?shù)诙妱訖C(jī)起動后，KM2的常閉觸頭分?jǐn)啵瑫r(shí)間繼電器線圈斷電，時(shí)間繼電器暫時(shí)停止工作。當(dāng)需要停止時(shí)，按下停止按鈕，第二臺電動機(jī)停止的同時(shí)，時(shí)間繼電器重新工作，通過延時(shí)分?jǐn)嗟某ｉ]觸頭延時(shí)分?jǐn)啵袛嗟谝慌_電動機(jī)控制電路，第一臺電動機(jī)就可以自行停止了。（3）為了能夠正常順序起動逆序停止，電路中需要采用一個(gè)中間繼電器，通過中間繼電器的常閉觸頭可以保證起動正常完成，在時(shí)間繼電器暫時(shí)斷電時(shí)，第一臺電動機(jī)不會停止工作；在完成自動逆停時(shí)，由于中間繼電器工作，常閉觸頭分?jǐn)啵沟诙_電動機(jī)不會重新起動。
3.畫出設(shè)計(jì)電路根據(jù)設(shè)計(jì)思路，畫出能夠?qū)崿F(xiàn)控制要求的電路圖，如圖二所示（主電路省略）。控制電路中SB11、SB12是第一臺電動機(jī)的起動按鈕，SB21、SB22是第二臺電動機(jī)的停止按鈕，通過這四個(gè)按鈕，我們就能夠?qū)崿F(xiàn)在甲乙兩地控制兩臺電動機(jī)的運(yùn)行。KM1控制第一臺電動機(jī)，KM2控制第二臺電動機(jī)。KT、KA、KM1、KM2、共同完成自動順起、自動逆停的控制。通過設(shè)計(jì)手動控制的兩臺電動機(jī)順起逆停，到自動控制兩臺電動機(jī)順起逆停的設(shè)計(jì)，學(xué)生對設(shè)計(jì)線路有了一定的認(rèn)識；感興趣的學(xué)生對以上兩個(gè)線路還可以設(shè)計(jì)出不同的電路來。
作者：董鐵柱 譚青海 羅金忠 王紅宣 童武 單位：青海省電力設(shè)計(jì)院
由于擴(kuò)徑導(dǎo)線是在常規(guī)鋼芯鋁絞線中抽取鋁芯的方式來生產(chǎn)的，其內(nèi)層鋁線和鄰?fù)鈱愉X線不是緊密排列的，股層之間的縫隙較大，導(dǎo)線受壓后容易產(chǎn)生變形和壓痕，故須在張力放線中制定專用技術(shù)措施。如放線張力一般控制在1～1.5t。放線速度一般控制在1m/s左右。壓接斷線時(shí)應(yīng)使用專用割線器割斷，防止斷線時(shí)造成導(dǎo)線端頭變形。導(dǎo)線壓接時(shí)，導(dǎo)線端頭用不少于7根鋁線均勻插入導(dǎo)線內(nèi)層及鄰?fù)鈱拥拈g隙，插接長度不少于壓接長度，插入的鋁線從同層鋁線中截取。
目前常用的跳線有普通軟跳線、鋁管式硬跳線及籠式硬跳線3種形式。普通軟跳線具有形式結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于跳線搖擺嚴(yán)重，跳線弧垂大，造成了塔頭尺寸的浪費(fèi)。而鋁管式硬跳線由于在鋁管式跳線中的設(shè)備線夾與導(dǎo)線連接處有電暈現(xiàn)象且可聽噪音較大，引起當(dāng)?shù)鼐用裢对V。故最終采用籠式硬跳線，空氣間隙風(fēng)偏后導(dǎo)線對桿塔的最小空氣間隙，應(yīng)滿足工頻電壓、操作過電壓及雷電過電壓的要求。按《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，各間隙值應(yīng)按下式進(jìn)行高海拔修正:式中，H為海拔高度，m;m為海拔修正因子。絕緣子串750kV輸電線路的絕緣配合，應(yīng)使線路在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種條件下安全可靠地運(yùn)行。絕緣子片數(shù)主要由工頻電壓決定，按工頻電壓確定絕緣子串片數(shù)有2種方法，即污耐壓法和泄漏比距法。工程實(shí)際中一般采用泄漏比距法。高海拔地區(qū)，絕緣子片數(shù)按下式進(jìn)行修正:nH=ne0．1215m1(H－1)(4)式中，nH為高海拔地區(qū)每串絕緣子所需片數(shù);H為海拔高度，km;m1為特征指數(shù)，它反映氣壓對于污閃電壓的影響程度。750kV線路懸垂串采用“IVI”型式，按照上述方法進(jìn)行海拔修正后的絕緣子片數(shù)本線路按27m/s和30m/s風(fēng)速設(shè)計(jì)了2種拉“V”塔。拉“V”塔的呼高為36m、39m、42m。拉“V”塔在高海拔地區(qū)首次大規(guī)模使用，在實(shí)際應(yīng)用中以42m呼高為主使用。
采用拉V塔有效降低工程造價(jià)，以本工程為例，實(shí)際共使用拉V塔627基，占全部直線鐵塔的44.4%，節(jié)約塔材約2652t，節(jié)約資金2100萬元。2.7Q420高強(qiáng)鋼應(yīng)用目前線路所采用的鋼材主要是Q235和Q345兩種，其中Q235為碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q345為低合金鋼。Q235和Q345鋼材具有強(qiáng)度穩(wěn)定性好、離散度低的優(yōu)點(diǎn)，冶煉、軋制、設(shè)計(jì)、加工經(jīng)驗(yàn)均非常成熟，但缺點(diǎn)是屈服點(diǎn)低。國外先進(jìn)國家輸電線路應(yīng)用的鋼材，屈服強(qiáng)度可達(dá)450MPa。750kV線路中鐵塔荷載較大，主材采用Q345對塔重影響較大，如果主材采用Q420，一方面，在一定程度上減小了基礎(chǔ)作用力，另一方面可以減少主材雙肢，從而也減少雙肢所需的構(gòu)造單元，使得塔重進(jìn)一步減輕。Q420鋼單價(jià)比Q345鋼單價(jià)高不到10%，因此只要使用Q420能使塔重降低2%就是經(jīng)濟(jì)的。經(jīng)過計(jì)算，JG1可降低塔重3%～4%，JG2和JG3可降低塔重7%～9%，DG可降低塔重10%以上，減少塔身雙肢主材的出現(xiàn)。電力天路工程已投運(yùn)，通過該工程的設(shè)計(jì)，為青藏高原高海拔750kV線路的設(shè)計(jì)積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但該地區(qū)750kV線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還需在運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)、優(yōu)化。
對于輸電線路的架設(shè)工作我們在進(jìn)行具體的操作過程中一定要進(jìn)行比較科學(xué)的線路設(shè)計(jì)工作，考慮線路設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的種種因素保證架設(shè)的輸電線路能夠科學(xué)順利運(yùn)行，將自然因素和人為因素可能對輸電線路造成的危害降到最低。通常線路在設(shè)計(jì)階段都要利用科學(xué)技術(shù)例如衛(wèi)星或是航拍獲得線路架設(shè)設(shè)計(jì)線路的圖片資料，利用遙感技術(shù)將該區(qū)域內(nèi)具體地理數(shù)據(jù)進(jìn)行整合將具體的地形地貌環(huán)境狀況，交通狀況進(jìn)行匯總比較設(shè)計(jì)的方案后選擇最科學(xué)最合理的方案進(jìn)行施工。輸電線路的設(shè)計(jì)工作具體要考慮一下情況：一是輸電線路在架設(shè)線路要避開軍事工程，或是大型的機(jī)場，礦場，避免對架設(shè)區(qū)域造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，對于地質(zhì)條件不好的地區(qū)也要進(jìn)行躲避。二是輸電線路在設(shè)計(jì)的階段對于輸電線路的長度也要進(jìn)行一定的規(guī)劃線路的長短要符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求。三是輸電線路在架設(shè)過程中保證線桿之間的距離，和高差避免由于高差或是距離的原因?qū)е螺旊娋€路出現(xiàn)線錘，下沉的現(xiàn)象。
二、基礎(chǔ)工程的具體設(shè)計(jì)與施工
對于220kV輸電工程的線路施工中架設(shè)的線桿是整個(gè)施工工作的基礎(chǔ)也是重點(diǎn)工程，只有保證輸電線路線桿架設(shè)的順利才能進(jìn)行其他的施工作業(yè)。線桿的架設(shè)工作需要我們給與足夠的重視，線桿通常我們會利用混凝土將將其底部埋設(shè)到基坑中，使線桿在遇到外力的作用后不會出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。通常線桿在埋設(shè)的過中一般會出現(xiàn)以下情況，例如混凝土出現(xiàn)裂縫，下沉，或是滑坡，或是由于積水的沖刷導(dǎo)致出現(xiàn)地盤不穩(wěn)的現(xiàn)像出現(xiàn)。
1.巖石基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)
輸電線路的架設(shè)過程中由于多數(shù)是經(jīng)過的山地地區(qū)因此對于地表的巖石或是土質(zhì)的勘察就比較重要，一般在線路的架設(shè)前就要對整個(gè)線路的地表巖石情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，提取相應(yīng)的的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析確定最終的設(shè)計(jì)方案。一般情況下地表巖石的情況可以分成三種類型微風(fēng)化、半風(fēng)化、重度風(fēng)化三種。其中的微風(fēng)化是架設(shè)線路的最佳選擇但是由于，微風(fēng)化地區(qū)的地表巖石還保留者著巖石的本質(zhì)特性，通常情況是比較堅(jiān)硬的不容易進(jìn)行開挖的。對于重度風(fēng)化的通常采用鋼筋混凝土的澆筑的方式進(jìn)行既可以節(jié)約成本又可以自由的控制基坑的質(zhì)量。
2.巖石基礎(chǔ)部分的開挖施工
輸電線路的基礎(chǔ)部分需要進(jìn)行開挖，但是開挖的過程中和施工工藝需要按照一定的施工原則和施工順序進(jìn)行。在基礎(chǔ)開挖的過程中決不能破壞巖石的整體性結(jié)構(gòu)，以免出現(xiàn)施工后的內(nèi)部開裂影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
（1）開挖過程。
對于基坑的開挖一般要注意開挖過程中保證嵌入基坑內(nèi)部的角鋼在插入的過程中要充分利用原土層的力學(xué)效果，這樣就可以充分保證基坑的穩(wěn)定性。通常情況下巖石式基坑的挖掘都是將基坑挖成一個(gè)倒立的錐形，里面嵌入角鋼，或是澆灌混凝土。
（2）排水部分。
在水資源很豐富的地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)要注意基礎(chǔ)的地面水與地下水的高度差，因?yàn)槿绻陀诘叵滤乃痪蜁?dǎo)致水不斷地涌入坑內(nèi)，不能及時(shí)排走就可能會造成基礎(chǔ)部分坍塌，無法正常施工，因此要注意坑內(nèi)的排水工作。一般可以分為明、暗兩種排水的方案，前者是在坑的底部建立一個(gè)可以集水的類似水井的設(shè)備，利用水泵的動力把水排水；暗排水指的是在坑壁上設(shè)置一些過濾管道，用總管道把它們連接在一起之后再抽水，這種方法一般比較常見。
三、桿塔及其架線工程
桿塔部分是輸電工程的支點(diǎn)，選擇好的桿塔型式和正確的施工方案可以確保輸電線路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。桿塔工程包括以下幾方面：
（1）選擇合適的型式。
這是桿塔設(shè)計(jì)工程的主要內(nèi)容，一般的塔形按照受力情況分為耐張型以及懸垂型兩種。前者又可以分為直線、轉(zhuǎn)角和終端三個(gè)部分。懸垂型的則可以分為直線和轉(zhuǎn)角兩種；按照回路數(shù)量又可以分為單回、雙回以及多回三種，單回線路可以水平排列，也可以三角、垂直排列，雙回和多回線路則按照垂直排列，在選擇排列方式時(shí)要充分考慮桿塔的高度以及相鄰桿塔之間的水平距離偏移。其次，桿塔類型的選擇還要結(jié)合路線的特征，遵循經(jīng)濟(jì)、安全、合理、可靠性等原則，在不同地區(qū)架設(shè)輸電線路就要考慮到當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛蔡卣鳎荒苊つ窟x用同一種類型，要從安全穩(wěn)定的角度去考慮。
（2）桿塔的埋設(shè)施工。
塔桿的架設(shè)施工需要要考慮基坑情況的對于巖石式基坑可以直接將角鋼嵌入基坑內(nèi)部并進(jìn)行填土，對于平地的基坑架設(shè)桿塔通常采用混凝土澆筑的方式進(jìn)行保證桿塔的剛度和強(qiáng)度，使桿塔承受一定的負(fù)載。
四、結(jié)語
以往的擁擠度估計(jì)方法分為兩類：邊界框方法和總體布線方法。由于布線模型沒有確定，邊界框方法是一種粗略的估計(jì)方法。總體布線是一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法，通常是L型布線或Z型布線。本文采用總體布線的方法來進(jìn)行擁擠度的估計(jì)，模塊的邊的移動通過總體布線來控制。
2擁擠度驅(qū)動的模塊邊的移動
2.1確定布局區(qū)域的大小
改變布局區(qū)域的大小的目的是使其能夠滿足布線需求。首先，將整塊電路板劃分成m×n個(gè)布局區(qū)域，用Bij代表每個(gè)布局區(qū)域，i代表行（i=1…m），j代表列（j=1…n）。如圖3所示，xij和xij+1分別代表布局區(qū)域Bij的左邊和右邊，yij和yij+1分別代表布局區(qū)域Bij的上邊和下邊。uijl、uijr、uijt和uijb分別代表通過總體布線得到的布局區(qū)域左邊、右邊、上邊和下邊布線的數(shù)量。H、W、hTile和wTile分別代表電路板的高度、寬度、布局區(qū)域原始高度和原始寬度。（1）布通率約束。布線的容量與布局區(qū)域邊的長度相關(guān)聯(lián)，理想情況下，如果布局區(qū)域的邊足夠大，布線時(shí)就不會產(chǎn)生重疊。在布通率約束公式中，用xi,j+1-xij代表布局區(qū)域Bij的寬度，用f1（u）表示容納下u條線所需要的長度，u是通過總體布線得出的。（2）面積約束。此約束是用來確保布局區(qū)域可以容納下其中的所有單元，如果沒有此約束，假設(shè)布局區(qū)域的高是固定的，當(dāng)布局區(qū)域的邊不擁擠時(shí)，在X方向布局區(qū)域內(nèi)的單元就會產(chǎn)生大量的重疊。（3）移動約束。算法輸入的結(jié)果是一個(gè)已經(jīng)合法化的布局，所以優(yōu)化過程有必要不過多的影響原有布局結(jié)果，因此需要設(shè)置移動約束來限制邊的移動。在公式中，C代表邊移動的限度，設(shè)定C的大小為布局區(qū)域?qū)挾鹊囊话搿＃?）電路板大小約束。最后設(shè)定電路板約束來限制邊在移動時(shí)不要超出電路板之外，保證結(jié)果的合理性。
2.2基于最長路徑的解決方法
快速有效的解決擁擠問題的方法是基于最長路徑技術(shù)。為了計(jì)算最長路徑，需要建立一個(gè)有向無環(huán)圖G（V，E），對于每一條布局區(qū)域邊Xij用頂點(diǎn)Vij來代替，對于每一種不同的約束這里用有向邊來代替，用邊Er代替布通率約束，用邊Ea代替面積約束，用邊Em代替移動約束，就可以找到從左至右最長的一條路徑，如圖4所示。因?yàn)樵趦蓚€(gè)頂點(diǎn)之間有三種約束，所以采用以下的方法計(jì)算出兩點(diǎn)間的最長路徑。其步驟如下：（1）按照布通率約束移動邊的時(shí)候，邊同時(shí)受到面積約束和移動約束，如果布通率約束得出的值同時(shí)滿足面積約束和移動約束，此時(shí)就將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為經(jīng)布通率約束得出的值（||Er||）。（2）如果得到的值僅滿足移動約束而不滿足面積約束，此時(shí)將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為有面積約束得到的值（||Ea||）。（3）如果經(jīng)布通率計(jì)算得到的值滿足面積約束而不滿足移動約束，此時(shí)將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為有移動約束得到的值（||Em||）。（4）如果由布通率計(jì)算得到的值對于其他兩種約束都不滿足，此時(shí)先將兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為由移動約束計(jì)算得到的值（||Em||），如果同時(shí)也滿足面積約束，則此值被確定下來，如果不滿足面積約束，兩點(diǎn)間的距離設(shè)置為由面積約束計(jì)算得到的值（||Ea||）。基于以上的理論，可以計(jì)算出任意兩點(diǎn)間的距離，最終確定出一行的長度：（L=Σ||E||）。選出所有行中最長的一行為最長路徑（LP）。如果該長度大于電路板的寬度（LP>W），需要壓縮此長度使其在電路板之內(nèi)。因?yàn)閮牲c(diǎn)間的距離有三種可能的值，定義經(jīng)布通率約束和移動約束得到的值（||Er||）、（||Em||）為可壓縮值，經(jīng)面積約束計(jì)算得到的值（||Ea||）為不可壓縮值。通過定義，將所有（||Er||）、（||Em||）乘以壓縮比例s（s=W/(LP-||Ea||）），就得到了滿足所有條件的結(jié)果。經(jīng)過上述操作，所有單元會整體向左偏移，并擠壓在原本不擁擠的區(qū)域，如圖5所示。為了避免這種情況，設(shè)布局區(qū)域邊未移動時(shí)的坐標(biāo)為Xi，j，經(jīng)過從左至右的最長路徑操作后得到的坐標(biāo)為Xli，j，然后將原本輸入的需要移動。根據(jù)布局區(qū)域改變前單元到區(qū)域左邊和區(qū)域右邊的比例確定新單元的位置，如圖6所示，L1/R1=L2/R2。
3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是在一臺CPU為2.4GHzIntelXeon，內(nèi)存4G的機(jī)器上完成，采用的ISPD2011比賽實(shí)例。選取的7個(gè)比賽實(shí)例以及由清華大學(xué)、國立交通大學(xué)、密歇根大學(xué)處理的結(jié)果，用總體布線工具NCTURouter2.0[11]確定估計(jì)的擁擠信息和評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對各院校比賽得出的布局結(jié)果進(jìn)行處理優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)在表1中，前綴如SC代表清華大學(xué)，VDA代表國立交通大學(xué)，simpl代表密歇根大學(xué)，后接的如superblue4為比賽中的實(shí)例名稱，組合在一起表示各大學(xué)對不同實(shí)例處理的結(jié)果。通過數(shù)據(jù)得出經(jīng)過優(yōu)化處理之后的結(jié)果在布線線長、布線重疊度、布線時(shí)間上都有很好的優(yōu)化，特別是經(jīng)清華大學(xué)處理的實(shí)例superblue4，提高極為明顯，由國立交通大學(xué)大學(xué)處理的結(jié)果也有很大的提高。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞：無線數(shù)字發(fā)射器FSK
1無線數(shù)字發(fā)射電路
無線數(shù)字發(fā)射電路采用無線發(fā)射芯片TRF4900。TRF4900是TI公司生產(chǎn)的、單片集成的、低價(jià)格的、能提供完全功能的多通道FSK發(fā)射器。芯片能滿足在歐洲868MHz頻帶和北美915MHzISM頻帶的線性(FM)或者數(shù)字（FSK）發(fā)射應(yīng)用。單片發(fā)射器芯片工作電壓2.2～3.6V，典型發(fā)射功率為7dBm，并具有低的功率消耗。24位直接數(shù)字合成器有11位DAC，合成器有大約230Hz的通道空間，允許窄帶和寬帶應(yīng)用。兩個(gè)完全可編程工作模式--模式0和模式1，允許非常快地在兩個(gè)預(yù)先編程的設(shè)置之間轉(zhuǎn)換（例如發(fā)射頻率0或者發(fā)射頻率1）。芯片內(nèi)集成壓控振蕩器（VCO）、鎖相環(huán)（PLL）和基準(zhǔn)振蕩器，僅需要極少的外部元件即可構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)射電路。TRF4900通過串行接口連接到TIMSP430微控制器。發(fā)射器的每一個(gè)功能塊能夠通過串行接口編程設(shè)置其功能。TRF4900應(yīng)用電路如圖1所示。
圖1TRF4900應(yīng)用電路
2與微控制器連接電路
TRF4900通過串行接口連接到TI的MSP430微控制器，如圖2所示。
TRF4900的引腳23（LOCKDET），PLL鎖相檢測輸出，有效為高電平。當(dāng)LOCKDET=1時(shí)，PLL鎖定。引腳11（MODE），模式選擇輸入，器件在模式0和模式1的功能能夠通過串行控制接口的A、B、C、D字編程。引腳12（），睡眠控制，低電平有效。當(dāng)=0時(shí)，控制寄存器的內(nèi)容仍然有效，能夠通過串行控制接口編程。引腳14（TX-DATA），數(shù)字調(diào)制輸入，為載波的FSK/FM調(diào)制，高電平有效。
串行控制接口是一個(gè)3線單向串行總線（CLOCK串行接口時(shí)鐘信號，DATA串行接口數(shù)據(jù)信號，STROBE串行接口選通信號），用來編程TRF4900。接口內(nèi)部的寄存器包含所有用戶可編程變量，包括DDS頻率設(shè)置，也包括所有的控制寄存器。串行接口的時(shí)序如圖3所示。
在CLOCK信號的每一個(gè)上升沿，DATA引腳端上的邏輯值被寫入24位的移位寄存器。設(shè)置STROBE端為高電平，編程的信息被裝入選擇的鎖存器。當(dāng)STROBE信號為高時(shí)，DATA和CLOCK線必須為低。因此，STROBE與CLOCK的信號是不同步的。串行接口能被編程工作在有效狀態(tài)或者睡眠狀態(tài)（待機(jī)模式）。
圖3串行接口時(shí)序圖
3TRF4900的設(shè)置
TRF4900的直接數(shù)字合成器DDS是基于用數(shù)字辦法產(chǎn)生正弦波信號的。DDS由累加器、正弦波查找表、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、低通濾波器組成。所有數(shù)字功能塊的時(shí)鐘由基準(zhǔn)振蕩器提供。DDS利用一個(gè)N位加法器從0到2N計(jì)數(shù)，根據(jù)在頻率寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)范產(chǎn)生數(shù)字階梯波，來構(gòu)造一個(gè)模擬正弦波。N位計(jì)數(shù)器的輸出寄存器的每一個(gè)數(shù)字，用來選擇正弦波查找表中相應(yīng)的正弦波數(shù)值輸出。在數(shù)/模轉(zhuǎn)換后，低通濾波器用來抑制不需要的寄生響應(yīng)。模擬輸出信號能用來作為PLL的參考輸入信號。PLL電路根據(jù)預(yù)先確定的系數(shù)倍乘基準(zhǔn)頻率。
基準(zhǔn)振蕩器的頻率fref是DDS的采樣頻率，同時(shí)也確定最高的DDS輸出頻率，與累加器的位數(shù)一起，可以計(jì)算DDS的頻率分辨率。TRF4900的最小頻率步長可由下式計(jì)算：
Δf=N×(fref/224)
24位的累加器能夠通過兩個(gè)22位的頻率設(shè)置寄存器編程（A字確定模式0的頻率，B字確定模式1的頻率），同時(shí)寄存器的兩個(gè)MSB位設(shè)置為0。因此，DDS系統(tǒng)的最大位權(quán)減少到1/8，如圖4所示。
這個(gè)位權(quán)與VCO輸出頻率（fref/8）×N相適應(yīng)。根據(jù)在MODE端的邏輯電平，內(nèi)部選擇邏輯裝載DDS-0或者DDS-1頻率到頻率寄存器。VCO的輸出頻率fout是由DDS-x頻率設(shè)置決定的（DSS-0在A字中，DDS-1在B字中），VCO的輸出頻率fout計(jì)算公式如下：
fout=DDS_x×N×(fref/224)=N×[(fref×DDS_x)/224]
如果選擇FSK調(diào)制（MM=0，C字，16位），則8位FSK頻偏寄存器能被用來編程2-FSK調(diào)制的頻偏。頻偏寄存器的8位在24位DDS頻率寄存器中，LSB設(shè)置為0，總的FSK頻偏由下式計(jì)算：
Δf2-FSK=N×[(DEV×fref)/222]
因此，2-FSK頻率由在TX-DATA上的電平設(shè)置，計(jì)算公式如下：
fout1:TX_DATA=low=N×[(fref×DDS_x)/224]
fout2:TX_DATA=High=N×[fref×(DDS_x+4×DEV)]/224
這個(gè)調(diào)頻輸出信號用來作為PLL電路的基準(zhǔn)輸入信號。2-FSK調(diào)制信道寬度（頻偏）和信道間距是軟件可編程的。最小信道寬度和最小信道間距取決于RF系統(tǒng)頻率設(shè)計(jì)，中心頻率fcenter=(fout1+fout2)/2。當(dāng)FSK發(fā)射時(shí)，中心頻率fcenter被認(rèn)為是有效的載波頻率。
鎖相環(huán)由相位檢波器（PD）、鑒頻器（PD）、充電泵、VCO、外接的回路濾波器和在反饋回路中的可編程的預(yù)分頻器（N分頻器）組成。當(dāng)使用外部VCO時(shí)，x-VCO位將被設(shè)置為0。分頻器是可編程的，分頻系數(shù)N能由C字設(shè)置成256或512。
功率放大器(PA)能夠由在D字中的P0和P1兩位編程，提供可變的輸出功率電平。
圖5串行控制字格式
TRF4900的控制字是24位。第1個(gè)引入位是最高有效位(MSB)，完成對TRF4900的編程；4個(gè)24位的字必須設(shè)置，即必須設(shè)置A、B、C、D字。圖5給出定義的4個(gè)控制字。表1、表2和表3描述每個(gè)參數(shù)的功能，表4為在FSK模式下的發(fā)射頻率。
表1模式0控制寄存器描述
符號位的位置位數(shù)描述加電源后的內(nèi)部設(shè)置
默認(rèn)狀態(tài)默認(rèn)值
0-PA[10-9]2功率放大器模式
P1P0
00=失效
01=衰減10dB，通過TX-DATA使能調(diào)制
10=衰減20dB，通過TX-DATA使能調(diào)制
11=衰減0dB，通過TX-DATA使能調(diào)制失效00b
0-VCO[11]1在操作期間，這個(gè)引腳端將總是被使能（1=使能），除非使用外的VCO失效0b
0-PLL[12]1使能PLL，1=使能，0=失效失效0b
表2模式1控制寄存器描述
符號位的位置位數(shù)描述加電源后的內(nèi)部設(shè)置
默認(rèn)狀態(tài)默認(rèn)值
1-PA[10-9]2功率放大器模式
P1P0
00=失效
01=衰減10dB，通過TX-DATA使能調(diào)制
10=衰減20dB，通過TX-DATA使能調(diào)制
11=衰減0dB，通過TX-DATA使能調(diào)制失效00b
1-VCO[11]1在操作期間，這個(gè)引腳端將總是被使能（1=使能），除非使用外部VCO失效0b
1-PLL[12]1使能PLL，1=使能，0=失效失效0b
表3輔助控制寄存器描述
符號字位的位置位數(shù)描述加電源后的內(nèi)部設(shè)置
默認(rèn)狀態(tài)默認(rèn)值
DDS-0A字[21-0]22模式0DDS頻率設(shè)置0全為0
DDS-1B字[21-0]22模式1DDS頻率設(shè)置0全為0
DEVD字[20-13]8FSK分頻率寄存器0全為0
APLLC字[20-18]3捕獲頻率的加速因子
A2A1A0
000=1
001=20
011=60
┊
111=1400000b
NPLLC字[17]1PLL分頻率
0=256
1=5122560b
MMC字[16]1調(diào)制模式選擇。為FSK數(shù)據(jù)輸入設(shè)置
TC-DATA引腳端行為。
0=FSK/FM
1=不使用FSK模式0b
表4在FSK模式發(fā)射頻率（MM位設(shè)置為0）
引腳端發(fā)射頻率
STDBYMODETX-DATA
100fout=fref×N×(DDS_0)/224
101fout=fref×N×(DDS_0+4×DEV)/224
110fout=fref×N×(DDS_1)/224
111fout=fref×N×(DDS_1+4×dev)/224
