电气硕士论文范文

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第1篇

关键词：变压器，铁芯多点接地

 

变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件。硕士论文，铁芯多点接地。保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能。但当铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点形成闭合回路，形成环流，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电。严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，甚至损坏变压器。因此准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。硕士论文，铁芯多点接地。

一、变压器铁芯多点接地故障的类型和成因

变压器铁芯多点接地故障按接地性质可分两大类：不稳定接地和稳定接地。

1．不稳定接地是指接地点接地不牢靠，接地电阻变化较大，多是由于异物在电磁场作用下形成导电小桥造成的接地故障，如变压器油泥、金属粉末等。

2．稳定接地(也称死接地现象)是指接地点接地牢靠，接地电阻稳定无变化，多是由于变压器内部绝缘缺陷或厂家设计安装不当造成的接地散障，如铁芯穿芯螺栓、压环压钉等的绝缘破坏等。

运行中的变压器发生多点接地的原因一般有以下几种情况：

1．金属物件掉落在铁芯与接地体间(变压器吊罩时容易发生)；

2．铁芯组件紧固时个别尖角外露，触碰接地体；

3．穿芯螺杆处的铁垫圈在紧固时由于受力过大，其边缘翘起而触碰接地体；

4．铁扼硅钢片个别部位紧固不实，在强弱不同磁场力作用下，时而碰触接地体，时而离开接地体，造成无规则的不稳定接地；

5．铁芯对地绝缘物几处不同程度受潮，造成铁芯通过低电阻接地；

6．铁芯与接地体间隙中形成不稳定桥路接地；

7．绝缘油中的油垢以及一些不洁净而有潮气的纤维等物，沾附在铁芯对地的绝缘物表面，导致铁芯通过低电阻不稳定接地等。

二、变压器铁芯多点接地故障的分析处理程序

变压器铁芯多点接地故障的分析处理分如下四个步骤。

1．试验数据分析，判断是否存在铁芯多点接地故障。

试验数据分析包括变压器油色谱数据分析和电气测量数据分析。

(1)色谱数据分析。目前，用油中溶解气体色谱分析方法是监测变压器铁芯多点接地故障最简便、最为有效的方法。硕士论文，铁芯多点接地。常用的是“三比值法”和德国“四比值法”。由于三比值法只能在变压器油中溶解气体各组分含量超过注意值或产气速率超过限值方可进行判断，不便于在故障初期进行判别，因此建议使用“四比值法”进行判断。硕士论文，铁芯多点接地。利用五种特征气体的四对比值来判断故障，在四比值法中，以“铁件或油箱中出现不平衡电流”一项来判断变压器铁芯多点接地故障，其准确度相当高。

(2)电气测量数据分析。变压器正常运行时，可在变压器铁芯外引接地套管的接地引下线上用钳型电流表测量引线上是否有电流，正常情况下此电流很小，为mA级(一般小于0.3A)，当存在多点接地故障时，环流上升到“A”级，最大电流可达数百安培，通过测量环流便能对铁芯接地故障进行判断。

当设备停止运行时，断开铁芯引出接地线，用2500V兆欧表对铁芯接地套管测量绝缘电阻，如电阻值为零或与历年数据相比较其值降低很多，则表明变压器内部可能存在铁芯多点接地，此时应正确测量各级绕组的直流电阻，若各组数据未超标，且各相之间与历次测试数据之间相比较无明显偏差，变化规律基本一致，则可排除故障部位在电气回路内，从而确认主变铁芯多点接地故障。

2．设备运行状况分析，判断铁芯多点接地故障类型。

在确认了变压器铁芯确实存在多点接地故障，则应对变压器的运行状况进行分析，判断铁芯多点接地故障的类型，以便于确认应急措施及处理方案。

首先应查询变压器投运的时间、负荷情况、有无突发故障或冲击等。其次是变压器历史运行情况，安装试验记录等。硕士论文，铁芯多点接地。综合以上因素再结合色谱分析、电气试验数据进行判断，确认铁芯接地故障的类型。如变压器铁芯电阻突然降低，色谱分析数据无异样，而变压器长时间没有运行，则可能是由于油泥沉淀导致铁芯多点接地，属于不稳定接地故障，对应采取措施消除即可。

3．采取应急措施，排除不稳定接地故障，限制铁芯多点接地故障发展。

在确认了变压器铁芯多点接地故障的类型后，应根据现场情况及故障类型采取应急措施，从而排除不稳定接地或限制故障的发展。对于不稳定接地故障，在设备停运的情况下，可采用电容放电冲击法排除故障。对于变压器出现多点接地故障，但不能退出运行者，则应加强监视，并采取临时措施，限制接地故障的发展。

4．停电检修，彻底排除铁芯多点接地故障。

如故障很严重，且有不断发展的趋势，严重威胁设备安全，在条件允许下，可对变压器进行吊罩检修，彻底排除故障。

在吊置检修查找故障时，应遵循以下几个步骤：(1)外观检查。检查铁芯与夹件支板是否相碰，硅钢片是否有波浪鼓起，上下夹件与铁芯之间、铁芯牲与拉板之间有无异物，夹件与油箱壁是否相碰，下铁轭与箱底是否有异物桥接短路等，如未发展异常，则进行下一步试验。(2)直流法。硕士论文，铁芯多点接地。将铁心与夹件的连接片打开，在铁轭两侧的硅钢片上通入6V的直流，然后用直流电压表依次测量各级硅钢片间的电压，当电压等于零或者表针指示反向时，则可认为该处是故障接地点。(3)交流法。将变压器低压绕组接入220-380V交流电压，高压侧与中压侧短路接地，此时铁心中有磁通存在。如果有多点接地故障时，用毫安表测量会出现电流(铁心和夹件的连接片应打开)。用毫安表沿铁轭各级逐点测量，当毫安表中电流为零时，则该处为故障点。这种测电流法比测电压法准确、直观。若用(2)(3)两种方法，仍查不出故障点，最后可确定为铁心下夹件与铁轭阶梯间的木块受潮或表面有油泥。将油泥清理干净后，进行干燥处理，故障可排除。一般对变压器油进行微水分析可发现是否受潮。(4)铁心加压法。就是将铁心的正常接地点断开，用交流试验装置给铁心加电压，若故障点接触不牢固，在升压过程中会听到放电声，根据放电火花可观察到故障点。当试验装置电流增大时，电压升不上去，没有放电现场，说明接地故障点很稳固，此时可采用下述的电流法。(5)铁心加大电流法。也是将铁心的正常接地点断开，用电焊机装置给铁心加电流。当电流逐渐增大，且铁心故障接地点电阻大时，故障点温度升高很快，变压器油将分解而冒烟，从而可以观察到故障点部位。故障点是否消除可用铁心加压法验证。

出现变压器铁芯多点接地故障应及时、准确地诊断故障类型，确定相应的处理方法，对于油泥等不稳定接地故障，不宜盲目采取吊罩检修方法，可用电容冲击法排除，以免造成人力资源的浪费和停电损失。

第2篇

关键词：电气CAD，AutoCAD，电气制图

 

0 引言

AutoCAD（AutoComputer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。在工作和学习中，我们常常需要用AutoCAD来绘制电气图。不知大家认为使用CAD画图最重要的是什么？对这个问题，每个人都有可能理解不同，但在我看来，最重要的是时刻记住自己使用CAD画图的目的是什么。我们进行工程设计，不管是什么专业、什么阶段，实际上都是要将某些设计思想或者是设计内容，表达、反映到设计文件上。而图纸，就是一种直观、准确、醒目、易于交流的表达形式。所以我们完成的东西一定需要能够很好的帮助我们表达自己的设计思想、设计内容。有了这个前提，我们就应该明白，好的计算机绘制的图纸应该具有以下两个特征：清晰、准确。

清晰：我们要表达的东西必须清晰，好的图纸，看上去一目了然。一眼看上去，就能分得清用什么元件，什么导线；尺寸标注、文字说明等清清楚楚，互不重叠。除了图纸打印出来很清晰以外，在显示器上显示时也必须清晰。图面清晰除了能清楚的表达设计思路和设计内容外，也是提高绘图速度的基石。

准确：特别是对于电气位置图而言，这点尤为重要。元件长宽高是多少就是多少，不能自己想当然来标注。制图准确不仅是为了好看，更重要的是可以直观的反映一些图面问题，对于提高绘图速度也有重要的影响，特别是在图纸修改时[1]。

我们在使用CAD绘图时，无时无刻都应该把以上两点铭刻在心。只有做到这两点，才能够说绘图方面基本过关了。图面要“清晰”、“准确”，在绘图过程中，同样重要的一点就是“高效”了。能够高效绘图，好处不用多说。

清晰、准确、高效是CAD软件使用的三个基本点。在CAD软件中，除了一些最基本的绘图命令外，其他的各种编辑命令、各种设置定义，可以说都是围绕着清晰、准确、高效这三方面来编排的。我们在学习CAD中的各项命令、各种设置时，都要思考一下，它们能在这三个方面起到那些作用；在使用时应该注重什么；在什么情况和条件下，使用这些命令最为合适。硕士论文，电气CAD。

1 创建模版

在每次画图之前，我们一般都要先进行一些基本的设置，比如字体，线宽，线型等等，这样一来就比较麻烦，所以AUTOCAD公司给我们提供了一个非常好的办法，就是dwt模版。每次在新建一张图纸的时候，CAD软件都会让我们打开一张dwt模版文件，默认的是acad.dwt。硕士论文，电气CAD。而我们在创建好自己的一套习惯设置后，就可以建立自己的模版文件，以保存所有的设置和定义我们可以精心选择的一些常用图，包括有简单的连线图、位置图、原理图等各一张。这样，在每次新做一个项目时，就可以打开这张模块，开始工作了。可能会有人问道如何创建dwt文件，很简单，在保存文件时，选择另存为，然后在文件类型中选择dwt就可以了。

2 元件库的建立

AutoCAD里没有专门的电气元件库，我们在绘制电气图的时候,经常要反复用到一些电气元件,如灯具、开关、插座等。这时如果有一个自己的元件库,放置一些常用的元器件,使用时直接从库中调用,就方便得多了。下面就以电阻为例说明如何建立元件库。

1) 在AutoCAD 中新建一个文件夹,取名元件库 ,作为元件库,存放元件。2) 在模型空间中用矩形和直线命令画出电阻符号。3) 在命令提示处输入wblock ,启动写块命令。4) 点击“选取拾取点”前的按钮 ，返回模型空间，在电阻的上端点处点一下来确定拾取点的位置。5) 点击“选择对象”前的按钮: 在模型空间中把画好的电阻选中。6) 在“文件名和路径”处，选择保存好的路径和输入“电阻”作为元件名。点击确定，这样元件库中的电阻就制作完成了。用此方法可以将自己所需要的各种元器件都制作在元件库中。如果有现成的电气图,则可以直接从图中选取需要的电气元件制作成块,保存到库中,以后用到时，直接用“插入块”命令从库中调用即可。硕士论文，电气CAD。

3 图层的设置

那么，当你接到一个任务，准备开始画图了，你是上来直接就开始画图吗？答案当然是否定的。你应该是先进行各种设置，包括图层、线形、字体、标注等等。进行各方面的设置是非常必要的，只有各项设置合理了，才为我们接下来的绘图工作打下良好的基础，才有可能使接下来“清晰”、“准确”、“高效”。首先来谈谈图层。可以说，图层的定义，是整个 AUTOCAD软件最为关键的设置，而我发现，很多学生对图层设置清晰条例的并不多。有时候打开学生画的DWG图纸，一看七八个图层，再一看，大部分图元都是在0层上，不禁哭笑不得。

图层的设置有哪些原则呢？

第一， 在够用的基础上越少越好。硕士论文，电气CAD。 不管是什么专业，什么阶段的图纸，图纸上所有的图元可以用一定的规律来组织整理。比如说，电气原理图，可以分为：元件层、连线层、文字层等。然后，在画图的时候，分别应该在哪个类别的，就把该图元放到相应得图层中去。但是，图元分类是不是越细越好呢？不对。图层太多的话，会给我们接下来在绘制过程中反而造成不便。图层设置的第一原则是在够用的基础上越少越好。两层含义，1、够用；2、精简。

第二， 0层的使用。 很多同事喜欢在0层上画图，因为0层是默认层，白色是0层的默认色，因此，有时候看上去，显示屏上白花花一片。这样做，绝对不可取。0层上是不可以用来画图的，那0层是用来做什么的呢？是用来定义块的。定义块时，先将所有图元均设置为0层（有特殊时除外），然后再定义块，这样，在插入块时，插入时是哪个层，块就是那个层了。

第三， 图层颜色的定义。 图层的设置有很多属性，除了图名外，还有颜色、线形、线宽等。我们在设置图层时，就要定义好相应的颜色、线形、线宽。现在很多同事在定义图层的颜色时，都是根据自己的爱好，喜欢什么颜色就用什么颜色，这样做并不合理。 图层的颜色定义要注意两点，一是不同的图层一般来说要用不同的颜色。这样做，我们在画图时，才能够在颜色上就很明显的进行区分。如果两个层是同一个颜色，那么在显示时，就很难判断正在操作的图元是在哪一个层上。图层颜色定义的第二点是，颜色的选择应该根据打印时线宽的粗细来选择。打印时，线形设置越宽的，该图层就应该选用越亮的颜色；反之，如果打印时，该线的宽度仅为0.09mm，那么该图层的颜色就应该选用8号或类似的颜色。 为什么要这样？这样可以在屏幕上就直观的反映出线形的粗细。另外，白色是属于0层和DEFPOINTS层的，我们不要让其它层使用白色。

第四，如何删除顽固图层。

方法1：将无用的图层关闭，全选，COPY 粘贴至一新文件中，那些无用的图层就不会贴过来。如果曾经在这个不要的图层中定义过块,又在另一图层中插入了这个块,那么这个不要的图层是不能用这种方法删除的。

方法2： 选择需要留下的图形，然后选择文件菜单->输出->块文件，这样的块文件就是选中部分的图形了，如果这些图形中没有指定的层，这些层也不会被保存在新的图块图形中。

方法3：打开一个CAD文件，把要删的层先关闭，在图面上只留下你需要的可见图形，点文件-另存为，确定文件名，在文件类型栏选*.DXF格式，在弹出的对话窗口中点工具-选项-DXF选项，再在选择对象处打钩，点确定，接着点保存，就可选择保存对象了，把可见或要用的图形选上就可以确定保存了，完成后退出这个刚保存的文件，再打开来看看，你会发现你不想要的图层不见了。

方法4：用命令laytrans，可将需删除的图层影射为0层即可，这个方法可以删除具有实体对象或被其它块嵌套定义的图层。[2]

4 图元的选择

我们在进行编辑命令的操作时，不可避免的要进行图元的选择。选择图元时必然要用到鼠标。用鼠标选图元，也有三种不同的选择方法：

一是直接左键点取图元。

二是鼠标左键点下后，向右上或右下侧拖动鼠标，然后松开。硕士论文，电气CAD。这时出现的是实线选择框，只有完全处于实线框内的图元才能被选中。

三是鼠标左键点下后，向左上或左下侧拖动鼠标，然后松开。这时出现的是虚线选择框，只要有一部分处于虚线框内的图元，都能被选中。

5 表格的制作技巧

AutoCAD 尽管有效制作表格，是一个很实用的问题。在AutoCAD环境下用手工画线方法绘制表格，然后，再在表格中填写文字，不但效率低下，而且很难精确控制文字的书写位置，文字排版也很成问题。硕士论文，电气CAD。尽管AutoCAD支持对象链接与嵌入，可以插入Word或Excel表格，但是一方面修改起来不是很方便，一点小小的修改就得进入Word或Excel，修改完成后，又得退回到AutoCAD，另一方面，一些特殊符号在Word或Excel中很难输入，那么有没有两全其美的方法呢？经过探索，可以这样较好解决：先在Excel中制完表格，复制到剪贴板，然后再在AutoCAD环境下选择编辑菜单中的“选择性粘贴”，选择作为“AutoCAD 图元”，确定以后，表格即转化成AutoCAD强大的图形功能，但表格处理功能相对较弱，而在实际工作中，往往需要在AutoCAD中制作各种表格，如何高D实体，用“分解”命令炸开，即可以编辑其中的线条及方字，非常方便。[3]

6 字体的替换

有时候，我们打开别人画好的图纸时常会出现“未找到字体rw”。此时，我们可以复制要替换的字库为将被替换的字库名。比如，你想用hztxt.shx替换字体rw，那么你可以去找AutoCAD字体文件夹(font)把里面的hztxt.shx 复制一份，重新命名为rw.shx,然后在把rw.shx放到font里面，在重新打开此图就可以了。以后如果你打开的图包含rw这样你机子里没有的字体，就再也不会不停的要你找字体替换了。

7 结论

随着技术的进步，Autodesk公司每年都会在原有版本的基础上增加新的功能，来方便我们绘图。使用AutoCAD来绘制电气图，无论在学校还是企业都很常用，是作为电气人员必须掌握的最基本的一项技能。电气专业中多门专业课程都涉及到了工程图的绘制。因此学好AutoCAD软件对电气人员来说十分重要。

参考文献

[1]chinacitywater.org/bbs/viewthread.php?tid=58837

[2]周长城.AutoCAD电气设计实例精讲[M] . 北京：人民邮电出版社，2006：28-32

[3]付家才.电气CAD工程实践技术[M]. 北京：化学工业出版社，2006：49-54

第3篇

【关键词】研究生；培养质量；电气工程学科

【中图分类号】G40-057　【文献标识码】A　【论文编号】1009―8097(2011)11―0052―05

引言

近年来，我国研究生招生规模以每年两位数的增长率逐年递增。截至去年，全国在校研究生已超过100万人。清华大学电机工程与应用电子技术系(以下称“清华大学电机系”)目前有在校硕士、博士研究生643人，已经超过该系在校本科生的规模。研究生的培养成为本系教学的重点。为实现建设世界一流电气工程学科的目标，清华大学电机系不断深化教学改革，采取有效措施，切实提高研究生培养质量，缩小与世界一流电气工程学科研究生培养水平的差距。本文着重介绍清华大学电机系在完善课程建设、加强学术交流、注重实践培养和严格规范学位评审等环节所进行的改革尝试，以及这些改革措施对提高研究生培养质量起到的积极效果，和对促进学生就业于能源电力企业和教育科研事业单位发挥的推动作用。

一　根据就业去向确定研究生教学体系改革的重点方向和内容

2006年-2010年问，从清华大学电机系毕业后就业的博士生和硕士生(不含工程硕士生)人数分别是226人和397人。图1和图2分别据此统计了研究生的就业去向。

从上述统计数据可知，能源／电力企业和教育／科研事业单位已经成为近70％的研究生就业时的首选，“进入主流行业、发挥大才干”已成为大多数研究生首选的就业取向。

反过来，为了适应这种择业的需求，在研究生教育培养体系中如何把握其技能需求，就成为一个重要的课题。通过对205名毕业研究生的调研和对国家电网总公司、南方电网总公司、区域电网公司、省电网公司、电力设计院、发电公司、发电设备制造企业、输配电装备制造企业、电力电子设备制造公司和中国电力科学研究院等10余家用人单位的访问，对包括学科认识、毕业生工作状况、行业用人需求、毕业生知识和技能需求在内的共9个方面内容进行了调研。我们得出以下具有代表性的结论：

1　基本功扎实是在后续事业中取得成功的基石，培养严谨的科研作风是保证研究生培养质量的重要环节。

2　加强专业知识的讲授和专业技能的培养应当成为研究生教学的重点和核心内容。

3　研究生创新能力需要“智商+情商”兼修，即不仅仅要有扎实的理论分析和工程实施等各项专业技能，也要有与人沟通的能力。

结合这些调研分析结果，本系的研究生教学改革拟定从课程建设、学术交流、学位评审过程管理三个环节来加强专业教育，综合培养研究生创新能力，并在规范化的学位评审制度中培养学生严谨的科研作风。

二　不断完善研究生课程改革与建设

1　加强研究生课程建设

清华大学电机系多年来始终坚持研究生课程的改革，从加强师资队伍建设、开展研究型教学、鼓励双语或纯英语教学、促进高水平研究生教材编写等角度开展工作，通过不懈努力，取得了较多突出性成果。先后有“现代电力电子学”、“高等电力网络分析”、“现代控制理论”、“电力电子与电机集成系统”4门课程荣获“清华大学研究生精品课程”称号。“高等电力网络分析研究生学位课重基础研究型教学方法”项目荣获2008年清华大学教学成果奖一等奖，“电力电子与电机集成系统，研究生双语专业课程建设项目荣获2010年“清华大学教学成果奖”一等奖。

2　完善研究生课程规划

课程规划包括研究生课程建设的完善，教学理念的创新、教学内容的创新等方面的内容。清华大学电机系不断增加研究生课程的深度与探索性实践，优化课程内容设置，适当删减部分内容相对陈旧、教学效果不够理想的课程。我们认为所学课程应为研究生在工程实践与先进理论之间起到桥梁作用，不仅要使研究生更好地掌握理解问题、分析问题的基本方法，正确地运用有关理论和方法解决实际工程问题，同时还需拓宽研究生的专业基础知识，了解和掌握学科前沿动态，培养和提高研究生独立从事科研的能力。

近几年来我们逐步完善了一批研究生课程，新增开设了“磁性物理与电磁检测”、“电力电子器件原理与应用”、“磁测量原理与技术”、“现代电力系统优化新进展”(深圳研究院)课程。已通过批准开设“电能质量”、“现代电力系统规划”、“电力系统复杂性与大电网安全技术”等课程，优化调整了“现代能量管理系统”、“电气设备可靠性工程”、“电力系统广域监测与控制”、“电力系统理论与分析”等课程的内容。这些课程由于一方面介绍电气工程领域的最新科研进展，另一方面也满足当前智能电网与新能源产业迅猛发展的需求，受到学生的欢迎。

3　聘请海外学者短期讲学

为推进研究生课程建设，学习国外先进的教学理念和借鉴其教学模式，提高研究生课程质量，清华大学电机系积极开展“海外学者短期讲学资助计划”，先后聘请一些国外的著名教授、学者来校进行短期讲学。共有100余名研究生和高年级本科生选修了海外学者讲授的课程。表1列举了近年来聘请的国外知名大学来本校进行短期讲学的课程内容。

三　加强学术交流，着力培养研究生创新能力

1　选派研究生参加国际联合培养与短期访学

为拓宽研究生的国际视野，加强研究生的国际化联合培养力度，清华大学电机系选派部分优秀学生赴国外一流大学进行联合培养、短期访学交流，培养了一批具有国际视野、能够提升自主创新能力的拔尖创新人才。

2007年至今清华大学电机系已选派研究生出国联合培养26人次，前往的国家包括美国、英国和加拿大等。2010年和2011年共选派9名博士生进行短期访学交流。表2为清华大学电机系近5年选派研究生出国联合培养情况。

清华大学电机系选派的学生在国外著名大学学习交流，师从著名教授，学习到国际先进的科研方法和手段，提升了学生的自主创新能力。选派研究生出国联合培养已取得显著成果，如博士生何同学在“IET Generation，Transmission&Distribution”、袁同学在“IET Electric Power Applications”期刊上发表了高水平论文、林同学更是在发表了多篇高水平文章的基础上，还获得教育部颁发的“博士研究学术新人奖”。

2　建立专项基金资助制度，加强研究生国际交流

为支持博士生出国参加重要的国际学术会议，促进博士生与国际同行学者直接交流沟通，拓宽学术视野，了解学科研究进展和动态，提高学术水平，清华大学电机系依托电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室设立专项基金，

资助博士研究生参加在其研究领域中重要的、影响大的国际会议，鼓励研究生出成果并鼓励其积极参与国际学术交流。

专项基金自2009年6月设立至今，已实施资助40名博士生出国参加国际会议，受资助的博士生覆盖清华大学电机系电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电机与电器、电力电子与电力传动、电工理论新技术所有二级学科和深圳研究生院能源与电工新技术研究所。

资助博士生参加国际会议，受资助的学生既开拓了国际视野，又促进了其创新性研究的思路和方法的培养。如博士生罗同学将与会报告内容完善并在“Journal of Physics D：Applied Physics”期刊上发表文章。之后，该博士生又以此内容为基础进行扩展，并申请成功国家自然科学基金青年项目。

3　改善研究生学术交流氛围

要想培养高质量的研究生，活跃的学术氛围是必不可少的。创新的思想需要在浓厚的学术氛围中孕育。清华大学电机系采取了多种行之有效的措施，加强学术交流，营造创新的氛围。

电机系成立“研究生学术交流中心”，通过组织调研，及时了解研究生所需，定期整理汇总各类学术活动信息。促进二级学科间的学术活动信息共享，以及相近研究方向的深层次学术探讨，使研究生的学术交流活动得到常规化、规范化、制度化。

2007年底创办《学术前沿导读》电子刊物(以下简称《导读》)，该刊目前已出版10期。《导读》包括的主要内容有：(1)相关行业的发展态势；(2)国际学术前沿的发展情况：(3)相关专业的研究动态和最新成果；(4)科学研究方法与科研研究经验等。《导读》主要归纳总结国内外电气工程学科的最新研究进展及思路；及时准确、分门别类地归档记录系内教师、研究生已有的与最新的学术方向与研究成果，并定期。《导读》不是简单的资料汇编，它很好的起到导引作用，通过对学术资源的整合，将初涉学术科研生涯的研究生导引到更广阔的资源、获得更科学的研究方法、融入最前沿的学术环境中。

4　促进师生间的学术交流

良好的师生交流是研究生做好科学研究工作的基础，同时也能促进研究生培养质量的提高。博士生论坛是研究生进行学术交流非常重要的平台。清华大学电机系利用这一平台，积极组织安排博士生导师会议在博士生论坛期间召开，既使老师们参加了博士生导师专题讨论会，同时也保障了更多的博士生导师参加博士生论坛并对博士生的学术报告进行点评，为全系师生间进行学术交流创造更多的有利条件。博士生论坛每年组织一次，每次有120名左右研究生参加论坛。博士生导师专题讨论会自2007年开始举办，每次都有10余位至20位博士生导师参加。

以“聚焦行业热点，关注学术进展；着眼学科交融，开阔思想视野；感受学者风范，品味学术人生”为宗旨，清华大学电机系于2004年推出“行家行话”学术活动品牌。该活动每学期举办一至两次，现已经成功举办23期。每期的嘉宾均是电力行业内的著名专家或业界精英，其中包括中国工程院院士、英国皇家工程院院士、美国电机电子工程师院士、大型电力企业技术专家等。

清华大学电机系为加强导师与研究生间的学术探讨，积极组织召开访学报告会，安排麻省理工学院、剑桥大学、多伦多大学、威斯康星大学等名校归国的访问学者、公派出国生、短期访学生，向全系师生介绍他们在国外一流大学的访学经历。访学报告会不仅开阔了学生的学术视野，也有助于提高学生的学术水平和创新能力。

四　依托企业建立研究生工作站，加强专业型硕士研究生培养

从2009年起，为更好地适应国家经济建设和社会发展对高层次应用型人才的迫切需要，我国推出了全日制专业学位硕士研究生这个新的培养类型。专业学位是我国研究生教育的形式之一，是相对于学术型学位而言的学位类型。而根据国务院学位委员会的定位，全日制专业学位硕士研究生的目的是培养具有扎实理论基础，并适应行业或职业实际工作需要的应用型高层次专门人才。专业学位硕士开始全日制培养，并发放“双证”，是我国将硕士研究生教育从以培养学术型人才为主向以培养应用型人才为主转变的重要举措，是实现研究生教育结构的历史性转型和战略性调整。对于这种新的类型，如何制定好培养方案，特别是如何突出“应用型”特色，值得各个学科深入思考。

清华大学有关学科按照教育部的部署，积极发展具有特色的专业学位教育。清华大学电机系自2009年开始招收全日制硕士专业学位研究生。我们认为，专业学位教育是为了培养掌握电气工程领域坚实的基础理论和宽广的专业知识，具有较强的解决实际问题的能力，能够承担专业技术或管理工作，具有良好的职业素养的高层次应用型专门人才。为达成此目的，需要面向行业领域进行充分的、高质量的专业体验和实践。清华大学电机系注重利用企业资源，建立专业实践或合作培养基地，推进应用型硕士研究生培养与用人单位实际需求的紧密联系，积极探索人才培养的供需互动机制。

为适应创新型国家建设需要，实现“人才强国、人才强校、人才强企”战略，加强校企合作，充分发挥高校在人才培养系统性、学科交叉性及知识前沿性和企业在重大工程项目平台和高水平工程实践方面的优势，探索创新人才培养机制，密切理论研究和生产实际的结合，增强学生解决实际问题的能力，清华大学电机系与南方电网科学研究院有限责任公司等企业签订了研究生工作站合作协议。清华大学电机系每年将选拔一批以专业型硕士生为主的研究生，赴企业研究生工作站进行合作研究，研究专业包括：电力系统及自动化、直流输电技术、电力系统仿真、高电压技术、电力电子与电力传动、自动控制、信息技术、智能电网等。工作站的建立是对清华大学电机系研究生实践培养的很好保障，必将提升研究生的科研创新能力，促进研究生培养质量的提高。

五　规范学位评审制度，保障研究生培养质量

1　严格规范学位论文预审查制度

2006年开始，清华大学电机系积极实行《电机系工程硕士论文预审核实施办法》。该办法的实施，为清华大学电机系工程硕士论文质量的改善和提高起到了非常有效的促进作用。在两年多的实施过程中，及时发现该办法存在的不完善之处并进行修订，从而完善了工程硕士论文预审核制度，进一步促进了工程硕士论文质量的提高。

2009年，从工程硕士开始，清华大学电机系率先对学位论文进行重复度审查。经过对最近两年答辩的近40名工程硕士学位论文进行的重复度审查，结果表明该项审查对电机系工程硕士论文质量的提高起到显著作用。

2　严格规范学位论文送审评阅、答辩过程

自2006年年底起，清华大学硕士答辩改为集中答辩，给答辩管理工作带来一定影响。论文评阅人的聘请、答辩委员会的组成、答辩硕士生和导师及答辩秘书对时间节点的把握、答辩工作的组织安排、导师和答辩硕士生对答辩后收尾工作的认识等都存在一定问题。清华大学电机系高度重视硕士生答辩工作的严格把关，　“电气工程”学位分委员会2010年9月专门讨论，通过并实施《电机系硕士学位论文答辩有关规定》，对硕士答辩的相关工作提出了规范要求。

2011年4月清华大学电机系积极编写《电机系硕士学位论文答辩委员会秘书工作提示》和《电机系硕士学位论文答辩研究生工作提示》，专门组织召开硕士研究生答辩动员会，要求全系预计答辩的工学硕士生、全日制工程硕士生、非全日制工程硕士生、答辩秘书以及全系各所主管研究生工作副所长参加会议。通过动员会，对硕士研究生答辩的全过程、各项工作的时间安排进行全面介绍，明确提出系级论文预审查、论文送审评阅、论文答辩各环节的要求及注意事项。结合第一届全日制工程硕士即将进行毕业答辩的实际情况，对答辩各个阶段中主管副所长、答辩秘书和答辩硕士生等相关人员的各项工作及任务进行细致的分析和说明，并对硕士论文写作中容易出现的问题与错误进行讲解，要求研究生的学位论文不但内容要保证质量，同时也要重视论文的写作格式规范。答辩动员会效果良好，今年的硕士学位论文答辩相关工作，存在的问题比以往有所下降。

六　结语

第4篇

关键词：电流检测、罗氏线圈、通断试验

中图分类号：TM152文献标识码： A

研究现状

近年来，我国低压电器行业出现了巨大的变化，低压电器的检测技术也随之被推向了快速发展的阶段。这就对试验检测设备的试验和测量速度、精度都提出了更高的要求。传统的试验方式中，电流检测装置主要采用带有铁心的电磁式电流互感器，其体积大、频带窄、防爆绝缘困难，且在大电流下铁心磁路易饱和，对测量结果产生较大的误差[1]。而近年来，随着电气技术和计算机技术的普遍应用，国内外普遍采用了精度更高、更为可靠的数据测量，其中优势比较明显的就是运用罗柯夫斯基线圈(Rogowski线圈，以下简称罗氏线圈)技术的测量方式[2]。

罗氏线圈作为电流传感元件，具有测试频带宽、无磁饱和、结构简单等一系列优点，成为测量脉冲电流的理想元件[3]。本文首先阐述了罗氏线圈结构特点，通过感应电势、电磁等参数推导，得出罗氏线圈等效电路计算方法，从而得出罗氏线圈的基本设计流程，设计出满足低压电通断试器验要求的罗氏线圈。

1 罗氏线圈的结构特点

罗氏线圈的骨架芯由非磁性材料制成，截面均匀并具有环形结构，在制作罗氏线圈时，线圈沿骨架芯均匀紧密缠绕足够匝数后，再在线圈的末端接上终端电阻，用Rs表示。罗氏线圈的另一特点即“回绕”结构，也就是当线圈沿着闭合曲面环绕到终点后，需要回绕至起点。

如果用于测量大电流，罗氏线圈通常选用空心骨架芯，而如果测量一个小的稳态电流时，则骨架芯通常会选择铁磁材料，目的是使感应信号的强度增强。这种“回绕”的结构是罗氏线圈的关键特征，在实际使用中，我们应根据罗氏线圈所要测量的目标和工作场所来确定骨架芯选用何种材料[4]。

2罗氏线圈的参数

2.1 罗氏线圈的感应电势

设罗氏线圈一次被测主电路电流为，匝数为，线圈直径为，线圈二次侧测量电路电流为，匝数为，缠绕的小线匝直径为，可推导罗氏线圈感应电动势为[5]：

=-=-=-M(1)

式中为一次回路和二次回路的互感为：

(2)

其中：其中为真空磁导率；

S为小线匝截面： S=

=

由此可知，罗氏线圈的感应电势与被测电流的变率成正比，被测电流导体和罗氏线圈之间的互感就是其比例系数，由此可见，当采用罗氏线圈进行测量以期望获得被测电流的物理量时，必须先将罗氏线圈二次回路通过后续积分电路进行还原处理。

2.2罗氏线圈结构和电磁参数

设b是罗氏线圈骨架芯外径，a是内径，为骨架中心半径。与线圈的互感系数和自感系数有关。推算的方法有取算术平均值、几何平均值和取加权几何平均值几种方法，其中取加权几何平均值是最复杂的，但也是精度最高的，公式为[6]：

= (3)

罗氏线圈骨架芯截面形状分为矩形和圆形两种，下面以矩形线圈的结构参数和电磁参数为例进行分析，以了解它们之间的影响以及它们罗氏线圈的动态特性之间的关系。

当骨架芯为矩形截面时，c和h分别表示罗氏线圈的轴向高度和径向厚度，D是直径。则一匝磁通可表示为[7]：

(4)

可推得线圈的互感系数为：

= (5)

其中为矩形横截面积：

(6)

把互感系数为理论值，则矩形截面时线圈的互感系数与自感系数的相对误差即可得出：

(7)

(8)

由以上推论可以看出，对于矩形截面骨架芯的罗氏线圈来说，与互感系数和自感系数的相对误差有关的参数是线圈的参数径向厚度h和中心半径，而和轴向高度c没有关系。

综上所述，对于矩形截面骨架芯的罗氏线圈，在互感系数的相对误差符合要求并且别的尺寸参数不变时，可以改变轴向高度c，以提高磁通量从而可以显著增加感应信号的强度。

2.3 罗氏线圈等效电路计算

以矩形截面骨架芯为例，推导下罗氏线圈结构参数和线圈内阻之间的关系，设（a、b分别为截面内外径），综合推导[8]推出线圈内阻表达式：

(9)

其中是线圈所缠绕导线的直径，是导线的电阻率。

如果线圈小线匝采用紧密缠绕方式时，此时可以认为：

(10)

带入(9)式可得：

(11)

以表示线圈的自感系数、为内阻、代表分布电容，为线圈终端电阻。和分别表示被测电流和线圈感应电流，的端电压用表示。可推导出如下各式：

(12)

(13)

(14)

将(12) 、(13) 、(14)联立化简可得：

(15)

综合参考罗氏线圈稳态误差[10],可得出最佳取值：

(16)

2.4 罗氏线圈分布电容的分析计算

由罗氏线圈最佳终端电阻公式可以看出，线圈的分布电容对于分析罗氏线圈的动态特性具有重要意义，对的预先简单的估算可以有效缩短罗氏线圈的设计周期，降低设计成本。

在此以矩形截面圆柱体形状的罗氏线圈为例，在实际的罗氏线圈中，其骨架芯的内径a和外径b的差值是很小的，也就是说h值比较小。罗氏线圈可以看做一个圆柱形电容器，因为其外层屏蔽层和线圈的一端连接并接地，所以罗氏线圈组成的电容器两极就是线圈本身导电电路和屏蔽层。

如果不考虑边缘效应，可以把介质里的每点的电场看做均匀分布，方向与半径方向一致。如果不计电场的切向分量，按照对称的关系，各处电场的方向与导线方向垂直。

罗氏线圈的分布电容表达式为[11]：

(17)

其中是罗氏线圈导线的直径，为真空介电常数，表示绝缘层介质相对介电常数。

3 罗氏线圈的设计

通过以上对罗氏线圈各参数的分析计算，我们可以理出设计罗氏线圈的一个基本思路，主要流程具体步骤如下：

1、综合分析被测对象特点，如频率、幅值大小等特性；

2、分析选择线圈骨架芯，确定适合截面；

3、优选罗氏线圈结构参数；

4、推算线圈匝数n和线圈芯线的直径；

5、推算线圈的自感系数、互感系数

6、推导线圈内阻；

7、推导罗氏线圈分布电容；

8、优选罗氏线圈的终端电阻；

9、结合上述结论，以试验系统的需求为标准，通过不断的实践考核，不断改进设计，完善细节。

4 总结

本章主要是通过对罗氏线圈的参数分析，并结合相关参考资料的分析，系统总结出罗氏线圈的构造特性，从而归纳出罗氏线圈的基本设计流程，据此设计出满足低压电器通断试验要求的罗氏线圈。

【参考文献】

[1] 方鸿发. 低压电器及其测试技术[M]. 机械工业出版社,1982

[2] 张郁. 一种基于低频补偿的脉冲大电流测试方法研究[D].南京理工大学硕士论文. 2014

[3] 丁正平. 低压大容量试验和测试技术水平综述[J]. 低压电器,1994(1):3-11

[4] 罗苏南, 田朝勃, 赵希才. 空芯线圈电流互感器性能的分析[J]. 中国电机工程学报. 2004, 24(3):107~113

[5] 王其生. 用罗柯夫斯基线圈组成电流互感器[C]. 第四届全国智能电器研讨会论文集, 2000:59~64

[6] 张红岭. Rogowski 线圈的研究与设计[D]. 河北: 燕山大学硕士论文. 2006.4~5

[7] 邹积岩, 段雄英, 张铁. 罗柯夫斯基线圈测量电流的仿真计算及实验研究[J].

电工技术学报. 2001, 16(1):81~84

[8] 黄浩, 陆继明, 毛承雄, 利瓦伊波. Rogowski 线圈结构参数仿真研究[J].Proceedings of the EPSA. 2004,

[9] 邱红辉. 电子式互感器的关键技术及其相关理论研究[D]. 大连: 大连理工大学硕士论文. 2008:5~6

第5篇

关键词：动车组变流器；故障信号；小波分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.265

0 引言

动车组变流器一旦发生断路故障，变流器一些参量（电压、电流等）的波形必然出现变化。一般来讲，不同的断路故障会导致参量波形发生不同的形变。因此，根据所选参量波形变化特征可以逆向确定变流器的断路部件。所以，及时准确地获取故障信号，然后挖掘故障信号的特征，是故障诊断工作的第一步。

2 CRH2动车组变流器故障特征提取

2.1 合理选取故障信号

根据基本电路知识可知，动车组牵引变流器的输出电流以及交流侧输入电流会受电机等负载的影响，负载不同会导致这两个电流随之而不同。进一步深入分析可知，变流器的输出电压以及交流侧输入电压分别取决于变流器的逆变器和脉冲整流器的电路结构。在变流器正常工作的情况下，脉冲整流器和逆变器电路结构固定，上述两种电压不会出现波形变化。然而，如果功率器件发生故障，变流器的电路结构必然发生变化，从而引发输出电压以及交流侧输入电压波形的畸变。另一方面，不同的功率器件断路对应不同的电路结构，这两个电压波形也不同。因此，电压波形蕴含了丰富的故障信息，反映电路的不同故障。所以可以通过分析输出电压波形的特征逆向推断发生故障的功率器件。综合上述两方面考虑，选择输出电压以及交流侧输入电压作为故障信号。

2.2 选择小波分析处理故障信号

故障特征是故障诊断的重要决策依据。选择合理信号处理手段充分挖掘故障特征对提高故障诊断率具有重要意义。从故障信号角度来看，由于动车组变流器结构复杂而精细，发生故障时，电压波形有时不一定有显著形变，各种故障所对应的电压波形之间的区别也可能较为细微。其次，动车组工作环境复杂，变流器的故障电压难免混入干扰信号，故障因素和干扰因素耦合在一起，电压波形中既含有因故障而引入的畸变信号又含有各种干扰信号。因此，动车组变流器的故障信号应当选用一种具有一定抗干扰性、局部细节分析能力强的信号处理方法。综合考虑小波分析方法特长和变流器的故障信号特点，决定选择小波分析对故障信号进行处理。

2.3 选择小波

Daubechies小波的紧支集长度与滤波器长度为2N左右，消失矩为N，具有正交性、扩展性好、不对称、N增加光滑度随之也上升等优点。根据变流器的故障信号特点，本文选择db3小波以满足各方面指标的要求。

2.4 多层分解故障信号

预处理原始故障信号后，选用合适小波N层分解故障信号。分解之后，提取最后一层的低频系数和所有层的高频系数，共得到N+1个参量。一般而言，故障不同，电压畸变波形不同，所得到的N+1个参量也将有所不同，且故障类型、电压畸变波形和这些参量之间存在某种一一对应关系。因此，能够通过分析N+1个参量的变化判别变流器的功率器件发生断路故障的情况。

2.5 重构各频段信号

重构各小波频段信号，计算各频段信号的能量大小。由于在第4步中，得到的N+1个能反映故障情况的参量是属于图形参量，因此不便于故障诊断系统的利用。为方便故障诊断，我们需要将这些图形参量数值化。为此，计算各频段信号蕴含的能量值，以实现上述N+1个图形参量的数值化。计算方法如下：设代表第i层第j个重构信号的能量值，则： 其中，n为离散信号

的长度， 表示重构信号在离散点的幅值，K=0，代表计算低频段能量，K=1表示计算高频段信号能量。

2.6 构造故障特征向量

按照第5步提供的各频段能量计算方法，一一计算前述N+1个频段的能量值，然后设定一个固定次序进行排列，即可构造得到一个向量：，该向量既是能够反映故障情况的故障特征向量。

3 结束语

本文主要研究了CRH2动车组变流器故障信号的特征提取办法，主要内容包括故障信号的合理选取、故障信号处理手段的选择以及故障特征向量的构造。为整个故障诊断系统解决了一个关键问题。

参考文献：

[1]张学甲.CRH2牵引变流器故障分析及其诊断方法研究[D].长沙，中南大学硕士论文，2014.

[2]李岚.动车组主变流器故障诊断技术研究[J].电脑知识与技术，2015（33）.

第6篇

[关键词]变压器； 融合诊断； 故障； 多参量

中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0394-01

研究背景

电力设备是电力系统中最重要、最昂贵的设备之一。在电力系统中担负着电能传输和转换作用，其安全可靠运行对电力系统、国民经济起重要作用， 及时发现并准确监测出变压器早期潜伏性故障具有重要价值。目前，对变压器故障诊断的研究较多，方法主要包括油色谱分析、绕组阻抗、直流电阻、铁心电流等传统方法，以及局部放电、返回电压、红外成像、绕组变形测量等非传统方法。近年来各种智能技术如模糊理论、神经网络、粗糙集、判决树、聚类分析等以及多种方法综合被引入变压器故障诊断中，取得了比较理想的效果。

多参数电力设备故障诊断技术的必要性

电力变压器是一个复杂系统，不确定因素及不确定信息充斥其间，目前智能分析方法与具体诊断领域知识的有效结合方而还存在诸多问题。在现场，大多数时候还是依靠专家经验进行人工诊断。

在变压器故障诊断中，检测到的某类数据，往往只反映某个方面的状态。如绕组变形测试，只是检查变压器绕组是否因出口短路或外力而出现变形、位移。同时，每一类特征量对状态的反映都有其优势与局限性，如对油色谱分析能提供局部过热和局部放电的信息，但对水分可能引起的贯穿性绝缘击穿事故来不及反映，对绕组变形没有发展到引起过热或局部放电之前，也不能觉察。并且，大型电力变压器结构复杂，包含铁心、绕组、冷却、测量等多个系统，往往很难通过一项试验参数就可以诊断出变压器的故障。因此，故障诊断往往需要综合油色在谱、电气试验、运行工况等参量进行分析。

多参数电力设备故障诊断技术构成

（1）参数融合技术的原理

电气设备多参量故障诊断技术是利用诊断对象系统的各种部件及状态信息（即从多个同质或不同质的传感器获得各种信息）和已有的各种知识，进行信息的综合处理，最终获得关于系统运行状态和故障状况的综合评价。多参量技术充分利用多传感器的各种信息综合处理设备故障，对于大型、复杂在线运行的电气设备的瞬时实时监测、突变过程的信号捕捉、预测、决策乃至报警会比以往的故障诊断提高成倍的精确度和可信度。

信息融合的本质是系统的全面协调优化： 将不同来源、不同时间等，特别是不同层次的信息加以有机结合，寻求一种更为合理的准则来组合信息系统在时间和空间上的冗余和互补信息，以获得对被评估问题的一致性解释和全面描述，从而使该系统获得比它的各个组成部分或其简单的加和更优越的性能。信息融合技术按照融合处理层次分类，可分为数据层融合、特征层融合和决策层融合3个层次，且还可进一步细分为5 种融合过程： 数据输入/数据输出（ DAI/ DAO ），数据输入/ 特征输出（ DAI/FEO） ， 特征输入/ 特征输出（ FEI/ FEO） ， 特征输入/决策输出（ FEI/ DEO） ， 决策输入/ 决策输出（ DEI/DEO） 。较全的设备信息融合故障诊断的一般框架见图1。

（2）参数融合技术的层次结构

按照信息的抽象程度，信息融合主要在三个层次上展开：数据级融合、特征级融合和决策级融合。

（a）数据级融合

数据级融合是直接在采集到的原始数据层上进行的融合，在各种传感器的原始测量数据未经预处理之前就进行数据的综合和分析，这是最低层次的融合。这种融合的主要优点是能保持尽可能多的现场数据，提供其它融合层次所不能提供的细微信息。

主要针对目标检测，滤波、定位、跟踪等底层数据融合，但局限性也是很明显的：它要处理的传感器数据量太大，故处理代价高，处理时间长，实时性差。

多参量故障诊断技术的优劣势

对于故障诊断中存在的模糊性和不确定性，采用本文所提出的多参量的设备故障诊断技术更适合问题的解决，它解决了模糊诊断准确性的问题，并克服了组合爆炸问题。由于故障与征兆之间存在着不同程度的因果关系，在综合考虑所有征兆的基础上来诊断设备可能发生的故障，就可以提高故障诊断的准确性，降低漏判的可能性。这种方法不但消除了在线监测中测量误差的影响，而且很好的解决了模糊不确定的影响。但是多参量推理方法总是存在模糊规则的难以确定的问题，利用自适应神经网络虽然可以自学习确定模糊规则和模糊推理，但非线性系统的诊断结果仍然存在不理想的情况。

小结与展望

电力设备多参数故障诊断不仅是设备智能检修模式的基础，也符合变电站综合自动化正在实施的电气运行模式的需要。无论是常规变电站还是无人值守变电站，在其故障诊断系统中，都需要采用多参数的故障诊断方法以作为辅助决策手段，进而提高诊断能力。采用多参数的电力设备故障诊断技术，这样变电站综合自动化才更加完善和更有效，必将推动变电站综合自动化向前发展，这对提高我国变电站综合自动化水平具有重要意义。

参考文献

[1] 王双利.基于状态监测的设备综合管理系统及故障维修策略研究[D]. 天津大学硕士论文，2003.

[2] 王勇刚.可靠性为中心的状态维修技术在火力发电厂的应用[D].东南大学硕士论文，2001.

第7篇

    一、“3.5+1.5”学制的特点

    1.本科毕业设计的特点

    南大的本科生毕业设计被称为Final Year Project(简称FYP)。电力系的教授会根据自己的研究方向或正在进行的实际项目提出一系列题目供学生选择。题目的方向主要包括新能源及其发电、电力系统、电力电子和水资源及处理四个方向。每个方向都有相应的实验室。每个FYP通常由两个学生共同完成,为期一年。与中国高校进校需按照高考选择的专业进行系统的专业学习不同,南大电子和电气工程学院所有的学生在前三年是不分专业的。到第四年才根据志愿分成电力、电子和信息三个宽泛的方向。每个大四学生在最后一年除完成FYP论文外还必须选择和专业相关的课程,完成学分。

    本校学生在进入FYP之前已经进行了两年多专业领域系统、深入的学习,专业基础普遍好于南大的学生。由于进入FYP的时间较晚,同时还有语言和学习环境适应的问题,本校的学生多选择仿真和分析类型的FYP。南大电力系的教授在每周都会和学生固定进行一次见面。他们会对学生在FYP中遇到的问题、课题进行的方向、英文报告的书写等多个方面进行深入指导。通过审阅这几年联合培养学生本科毕业论文发现,绝大多数学生均能完成篇幅在40~50页的论文。他们的论文经过南大教授的修改后英语语法正确、论述清晰、理论推导严谨、仿真结果丰富而有说服力。同时,这些学生在30分钟的英文答辩中均能回答本校和南大教授的提问,取得良好的答辩成绩。

    2.课程硕士培养的特点

    和很多英联邦国家一样,南大的硕士培养方案包括两种:一种是课程型硕士;一种是研究型硕士。“3.5+1.5”联合培养计划的学生修读的是课程型硕士,学制一年,毕业授予科学硕士学位。这些学生进入硕士阶段学习后和本校已经没有任何关系。他们需要在一年时间内完成30个学分,计4门必修课、5门选修课和1个独立完成的课程设计。其中4门必修课包括:“电力电子变流器”、“现代电机拖动”、“可再生能源系统”、“电力系统运行和规划”。5门选修课需从“计算机控制”、“系统分析”、“过程控制”、“电磁兼容”、“高等数字信号处理”、“电能质量”、“电力系统建模和控制”中选取。课程设计包括文献综述、实验分析、理论推导和仿真。课程设计需向导师提交6000~8000字的报告并通过30分钟的答辩。

    研究生的每门课程都有指定教材。这些教材通常是国外知名学者的论着。由于教材很贵,学生一般会从图书馆借阅。授课教授也会免费向学生提供包含重要知识点的授课讲义。南大所有的研究生课程对全日制和在职人员开放。考虑到在职人员白天需要工作,这些课程全都在晚上授课。授课时间是晚上的6:30到9:30,中间会有10分钟的休息时间。每门课程均为30学时。授课教授在讲授课程时会随堂提问,并布置作业。作业的形式包括计算题和仿真两种。比如在讲授“现代电机拖动”时不仅需要完成直流电机内、外环控制系统的书面设计,还必须用MATLAB/SIMULINK搭出仿真模型,让授课教授检查仿真结果。

    研究生课程的成绩包括平时作业和卷面考试,两者分别占20%和80%。卷面考试的时间为3个小时,其内容一般会围绕授课内容进行全面的考核。每份试卷通常有7道考题,学生可以从中选取6道进行作答。卷面考试成绩50分为及格。授课教授会根据总成绩和所有学生的相对成绩给学生打分。学生最后的成绩为A、B、C、D的形式。由于每门功课的卷面考试都比较难,所有的研究生都必须投入大量的时间准备每门考试。对于课程硕士而言,每个学期平均5门功课的学习任务还是比较繁重的。他们大多数时间用于阅读教材和完成作业,进行深入科研的时间和精力有限。

    二、“3.5+1.5”培养方式的优缺点

    “3.5+1.5”培养方式最大的优点是培养了熟悉中英文双语环境下的电力工程师。学生在南大一年半的学习过程中有很多机会接触到电力行业权威,聆听他们的讲座,阅读他们的着作、和他们面对面的交流。作为取得最终学位的一个必要条件,学生在毕业前必须提供他们参加的至少30次讲座的纪录。这样的学习经历能为这些学生在将来继续攻读博士学位打下很好的基础。事实上,8年来已经有数个学生通过这一联合培养渠道拿到了博士学位。他们的一些文章已经发表在顶级国际期刊上。

    然而联合培养的大多数学生在毕业后选择了就业。学生在当地就业受到了新加坡国土面积小、电力企业较少、雇工的政策受国际经济影响较大等客观条件的制约。另外,新加坡本地的企业更看重的是第一学历。只有在英联邦取得本科学位的员工才能取得更好的发展机会。联合培养的学生即便是取得博士学位或者入籍都无法和本土取得荣誉学位的本科生站在同一起跑线上。面对就业和发展的困难,很多学生选择回国就业。然而,国外为期一年半的学习并没有给这些学生带来更多的竞争优势。相比国内两年或两年半的硕士毕业生而言,联合培养计划出来的学生没有实际工程项目的经验,繁重的课程学习使他们缺乏理论到实际的锻炼机会。很多选择回国就业的学生不得不用第一学历参加应聘。

    三、联合培养方式的改进措施

    鉴于联合培养方式高额的投入和实际的产出并不成比例,有必要对这种方式进行改进。实际上,国内已经对这种培养方式存在的问题进行了讨论。广西和东盟高校在联合培养法律人才上已经取得了较为丰富的经验。[2]然而,电力工程学科是实践性很强的学科,书本上的知识必须通过实际工程项目的锻炼才能形成真正的技能。联合培养方式必须从学制和合作的方式上进行深入改革。

    首先,可以改课程型硕士为研究型硕士。通过减少课程的学习可以让学生有更多的时间和精力进行实际项目的锻炼。从前面学习课程的安排来看,课程涉及的面较广。而电力工程研究生阶段的学习更强调的是某一特定研究方向的深入研究。通过硕士论文的完成,学生才有更多机会能和导师进行更多的交流,从他们那里得到工程实践和理论相结合的系统训练。当然,研究型硕士的培养需要更多的时间和经济的支持。

    其次,需要重视学生未来的就业,在他们的培养计划中加入实习学分的要求。实际上“3.5+1.5”联合培养期间,学生有两三个月的假期。通过这个假期,学生可以联系当地电力企业进行短期的实习、培训,为今后的学习和工作打下更好的基础。而在制订联合培养计划时,南大应该为这些学生实习提供便利。

    第三,可以采用师资共享模式促进联合培养学生的成才。[2]目前“3.5+1.5”计划中本校老师仅在学生本科毕业答辩时才有机会真正参与学生的培养,对于学生硕士阶段的学习更是无法掌控。实际上,本校老师最大的优势在于可以让学生有更多的机会接触到实际工程项目。而南大教授的优势在于理论的提炼和高水平文章的发表。在联合培养计划制订的过程中完全可以让本校教师担任学生的副导师。学生在南大学习的一年半时间内可以同时得到两位老师在理论和实践方面的指导,实现能力的提高。另一方面,通过师资共享,本校的老师也有更多的机会和国际同行实现交流,发表更高水平的文章。

第8篇

关键词：电磁干扰；电气隔离；看门狗

在信号的传输过程中，不可避免的会遇到各种干扰，如何有效的减少或消除干扰，使信号能够稳定传输，是系统设计中的关键问题。本文以RS-485传输电路为例，从软硬件两方面分析信号在传输过程中会遇到的各种干扰，并给出具体的解决方案。

1  硬件抗干扰设计

在传输电路的设计过程中主要出现以下问题：电气噪声干扰传输线路；强电磁（雷电）冲击；数字电路对模拟电路的干扰等。

针对上述问题的产生，本传输电路在硬件设计方面主要采取以下措施:

1) 对于芯片闲置的引脚，在不影响系统的逻辑功能的情况下接地或接电源。

2) 布线时，电源线和地线尽量粗。这样不但有利于减少压降，更重要是的是降低耦合噪声。

3) 布线时尽量减少回路环的面积，以减少感应噪声。避免90度折线，减少高频噪声发射。

4) 晶振布线时，晶振和单片机引脚尽量靠近，晶振下方尽量不要走线。

5) 采用光耦元件实现RS-485接口的电气隔离。这种方案可以承受高电压、持续时间较长的瞬态干扰，实现起来也比较容易。

6) 旁路保护方法。利用瞬态抑制元件TVS管，将具有危害性的瞬态能量旁路到大地。

7) 将电源地和模拟地相隔离，通过0欧的电阻相连。将电源地和RS-485地相隔离，通过磁珠相连。

8) 正确地处理“模拟地”与“数字地”。数字电路是非线形的，逻辑门的开关都会产生电流冲击，所以在数字地上高频扰动很强烈。因此，数字地与模拟地不能有共同路径或者环路，只应单点连接。

RS-485信号传输的具体电路如图1所示

                图1  RS-485信号传输电路

2  软件抗干扰设计

系统的抗干扰措施，除了在硬件上消除干扰外，还必须从软件设计上采取恰当的措施，以便提高系统的可靠性，我们主要采用看门狗(Watchdog)监视系统的运行状态。

看门狗又称程序运行监视器，能有效的防止系统在不可预测的干扰作用下产生的程序执行紊乱，即“程序跑飞”。目前很多MCU都自带有内部看门狗，我们在整机运行是将看门狗打开，如果MCU不能在规定的时间内将Watchdog复位，Watchdog从内部触发RESET中断，将整个系统复位，从而使整个系统重新运行，避免了程序死锁。

信号传输电路的主程序如下：

    void main(void)

{

    uint idata  i,j；      定义i,j为无符号整型变量

  WDT_feed()；              为看门狗控制寄存器赋初值

  for(i=0;i

{

  WDT_feed()；            喂看门狗

  DelayMS(30)；

}

  InitSystem()；            系统初始化

  timer2_run；              定时器2开始工作

  while(1)                  进入循环

{

  WDT_feed()；            喂看门狗

  while(!SystemTimerFlag)；当SystemTimerFlag=1，跳出本层循环

    TimerTick20ms()；        保证程序的循环周期为20ms 

      RS23220ms()；            RS232函数

  KEY20ms()；              键盘输入函数

  if(HardFailureFlag)；

  {                      ；如果RS485通讯失败

  RS485StateLedOff()；  RS485状态指示灯灭

  PizzerOn()；          蜂鸣器鸣叫 

  }

}

3  结语

本文针对信号在传输过程中受干扰问题，通过实例从软、硬件两方面给出了具体解决措施,极大地提高了系统的稳定性。适用于各种远距离的有线传输系统。

参考文献：

[1] 傅丰林等.电子线路基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001

[2] 谢金明等.高速数字电路设计与噪声控制技术.北京：电子工业出版社,2003-4

[3] 顾海洲等.PCB电磁兼容技术—设计实践.北京：清华大学出版社,2004-6

[4] 工静.低压电力线传输特性分析.南京理工大学硕士论文，2000

第9篇

【关键词】电缆局放 平面螺旋天线 Ansoft HFSS

1 引言

XLPE电缆线路在城市供电电网中占有极其重要的地位。X LPE 电缆的安全运行对整个电力系统的稳定至关重要，一旦发生故障，将引起所辖地区重大的停电事故，造成较大的经济和社会影响[1]。而局部放电是电缆绝缘故障早期的主要表现形式，它既是引起绝缘劣化的主要原因之一，又是表征绝缘状况的主要特征量。对电缆局部放电进行检测是定量分析绝缘劣化程度的有效方法之一[2]。

电缆局部放电检测是诊断XLPE电缆早期故障的有效方法。局部放电的检测方法主要包括声测法、温度测量法等非电气测量法和差分法、电磁耦合法、电容耦合法、方向耦合传感器及超高频法等电气测量法。超高频法是近年来发展起来的一项新技术，其原理是利用装设的天线传感器接收由电缆局放陡脉冲所激发并传播的超高频电磁波来检测局放信号。它的主要优点有：抗低频干扰能力强，能对局放源进行定位，根据所测信号的频谱，可以区分不同的缺陷类型，同时可进行长期现场监测，灵敏度能满足工程要求[3]。超高频法采用的传感器大致分为内置型和外置型两类。内置型传感器可以获得较高的灵敏度，但是对制作安装的要求较高，最常用的就是电容耦合传感器。外置型传感器的灵敏度较内置的差些，但是安装灵活，不影响设备的运行，安全性高，最常用的是天线传感器[4，5]。当电缆发生局部放电时，在超高频段有丰富的频率分量，而宽带平面螺旋天线是检测超高频局部放电信号非常有效的传感器。由此本文通过对阿基米德螺旋天线和对数螺旋天线两种平面螺旋天线进行对比，制作了一种工作频带在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天线，利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析，仿真结果表明两种天线在400MHZ～1GHZ有效工作频带内，都具有较高的灵敏度和优越的性能，满足各项性能指标的要求。

2平面螺旋天线的设计

2.1 天线的性能要求

为了使天线较准确的采集到XLPE电缆发生局部放电时所激发的电磁波信号，必须满足以下要求：

（l）可以较好的接收信号并且能抑制现场干扰信号；

（2）带宽和中心频率要合适，结构简单，尺寸小，便于使用和安装；

（3）电压驻波比小于2，并且具有较高的增益和灵敏度，易于实现阻抗匹配[6]。

2.2 天线的设计

2.2.1等角螺旋天线

等角螺旋天线是一种频率无关天线，天线的形状由具有一公共轴和相同参数的等角螺旋线构成。天线具有由平衡馈电线馈电的两个臂，螺旋线的等角臂形成在同一平面上。天线表面非导电介质部分的形状和尺寸与螺旋等角臂的形状和尺寸全等。一般情况下该天线需视其对工作带宽的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋线的极坐标表达式为：

（1）

为螺旋线矢径；为极坐标中的旋转角；为时的起始半径；为螺旋率，它决定着螺旋张开的快慢。

天线的最低工作频率和最高工作频率可以按下式计算：

（2） 其中为螺旋臂起始点到原点的距离，为螺旋臂末端到原点的距离，为上限工作频率对应的波长，为下限工作频率对应的波长。

用Ansoft HFSS软件做出的天线辐射面如图1。对数螺旋天线的各个尺寸为：，，匝数=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天线

平面阿基米德天线螺旋线的方程为：。其中为曲线上任意一点到极坐标原点的距离，为方位角，为起始角，为螺旋线起始点到原点的距离，为常数，称为螺旋增长率。该天线的参数计算方法如下：

式中为天线外径，为天线内径，为上限工作频率对应的波长，为下限工作频率对应的波长。愈小螺旋线的曲率半径愈小。在外径相同的条件下，螺旋线总长度越大，终端效应越小，波段持性较好。但太小，圈数太多，传输损耗就会加大，通常取每臂大约20圈。螺旋线宽度大一些，其输入阻抗就低一些。自补结构输入阻抗理论值，实际结构输入阻抗约为左右。若螺旋线宽度大于间隙宽度，则可降低输入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS软件做出的天线辐射面如图2。阿基米德螺旋天线的各个尺寸为：，，匝数=22.8，。

2.2.3巴伦的设计

平面螺旋天线是平衡对称结构，其馈电方式为平衡馈电。天线传输线采用同轴电缆，然而同轴线虽然属于超宽带馈电线，并且具有良好的宽频带特性，但是其馈电方式为非平衡馈电，因此需要增加平衡馈电到非平衡馈电的转换装置即巴伦。巴伦一般分为同轴线巴伦、双面微带线巴伦、共面微带线巴伦、三线巴伦和Marchand巴伦五种。本文采用指数渐变线式的平行双线微带巴伦，以此来满足宽带平面螺旋天线对于宽带、平衡馈电的要求。所谓平行双线分别指微带线和其对应的地板，当微带线的地板同微带线本身都应用指数渐变，且变换至同样的宽度时，就由初始端的非平衡馈电变成了平衡的平行双线馈电结构，并且在此变换过程中实现了阻抗变换，因此这种指数渐变线结构巴伦就实现了阻抗匹配和非平衡到平衡的变换[9]。

该巴伦分为正反两面，双面均为微带渐变线。始端宽度不同，接同轴电缆，终端宽度渐变到相等，接天线双臂。平行双线渐变线巴伦结构图如图3所示。

由于平面阿基米德螺旋天线的输入阻抗为，所以在工作频带内由输入端的变为输出端的。其非平衡端

线宽可按微带线宽计算，[10]。根据唯一性定理和镜像原理，其特性阻抗约为同样宽度的微带线端口阻抗的2倍，根据上述计算方法，可得巴伦的各项参数为，，，[11]。

3 仿真结果

据XLPE电缆局部放电的特性，高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析。如下进行详细的分析。

天线的介质基板选取的是环氧树脂板，它的介电常数，介质基板的厚度。

3.1驻波比

电压驻波比系数VSWR通常用来表征天线与馈线的匹配情况，计算公式为：，其中：为反射损耗的反射系数。它与传输特性阻抗的关系为：

，式中：为天线的输入阻抗；为传输特性阻抗。对数螺旋天线电压驻波比如图4所示，阿基米德螺旋天线电压驻波比如图5所示。

3.2增益

天线增益是综合衡量天线能量和方向特性的参数，通常以天线在最大辐射方向上的增益作为天线的增益，以天线在最大辐射方向的方向系数作为这一天线的方向性系数。天线在某方向的增益G是它在该方向的

辐射强度同天线以同一输入功率向空间均

匀辐射的辐射强度之比，即：

式中：U为天线在某方向的辐射强度；为输入功率[12]。阿基米德螺旋天线的三维增益方向图如图6所示，对数螺旋天线的三维增益方向图如图7所示：

由仿真结果分析可知，阿基米德螺旋天线具有较小的尺寸、较大的增益、结构简单的优点，并且便于安装使用。因此本设计采用阿基米德螺旋结构做出了天线实物，并进行了现场测试，天线仿真图图8和实物图图9如下：

4 结语

根据XLPE电缆局部放电的特性，高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析，仿真结果表明两种天线在400MHZ～1GHZ有效工作频带内，都具有较高的灵敏度和优越的性能，能够满足各项性能指标的要求，并且设计了适合于XLPE电缆局放检测的超高频天线，天线中心频率为700MHZ，天线在Z轴正方向具有最大增益值。

设计采用平行双线渐变线巴伦经50同轴电缆馈电，天线具有超宽频带特性，经仿真和测量，在整个有效带400MHZ～1GHZ内电压驻波比小于2， 并且具有较高的增益和灵敏度，可以较好的接收信号并且能抑制现场干扰信号，易于实现阻抗匹配，测试达到了要求。

阿基米德螺旋天线具有较小的尺寸、较大的增益、结构简单的优点，被用来检测XLPE电缆局部放电的超高频信号，此天线具有便于对电缆局放进行非接触检测，其具有较高的灵敏度和良好的方向性，能够满足各项性能指标的要求，同时还可以隔离工频信号和避免空间电晕以及周期性脉冲信号的干扰。

参考文献：

[1] 苏文群，张丽，钱勇 等.XLPE电缆局放检测技术及其应用[J].华东电力.2011，4：0644

[2] 唐矩，李伟，杨浩 等.高压电缆附件局部放电超高频检测与分析[J].电压技术，2009， 35（7）： 1571-1577.

[3] 付婷婷.电缆附件局部放电监测超高频传感器电磁特性仿真及设计：湖南大学硕士学位论文，湖南：湖南大学，2010，4-8.

[4] 邓志勇.电缆附件局放内置传感器与超高频检测的研究：重庆大学硕士论文，重庆：重庆大学，2008，3-7.

[5] 胡凯 等.高频传感器检测电缆附件局部放电的研究进展[J].传感器与微系统.2010，4：1.

[6] 丁斐.宽频带圆极化天线和锥台共形阵天线的研究：西安电子科技大学硕士论文，西安：西安电子科技大学，2012，22-25.

[7]王星.多频及宽带圆极化天线的研究与设计：北京交通大学硕士论文.北京：北京交通大学，2012，34-37.

[8] Hofer D.，TriPP V.K.，A low-Profile broadband balun feed [J] .Atenna and

ProPagation Soeiety Intemational SymPosium，APS.Digest，1993，1（l）：458-461.

第10篇

作为人才培养的主体，地方高校面向地方大中型企业，在机械工程领域已经招收了大量工程硕士研究生，培养一大批应用型高层次人才，但在培养过程中也出现了一些问题，主要体现在五个方面。

1.培养条件差异化较大

对于地方高校而言，一方面，相当于国内一流高校和各种强大资源，其硬件条件（如实验条件、经费支持、信息资源等）和软件环境（师资力量、管理体系、研究氛围、校企合作、公共关系等）处于相对劣势。但另一方面，与重点大学相比，地方高校更为重视工程硕士培养，在导师选聘、学生待遇、学习环境上或能提供更有优越的条件，且政策层面更加灵活。以某地方高校2009届机械工程领域工程硕士为例，共29人，学院在授课方式、生活学习条件等方面实行政策倾斜，并为每位研究生配备双导师，研究生论文全部来源于企业生产实践。因此，地方高校工程硕士培养条件往往呈现很大的差异性。

2.生员质量参差不齐

（1）知识背景各异：由于机械行业是一个技术密集型行业，涉及材料、机制、电气、测控、管理等诸多学科，生员专业差异性大、毕业院校也各自不同，因此该领域的生员背景知识差异较大。

（2）文化基础较为薄弱。工程硕士研究生大多来自地方大中型企业的产品研发、生产一线及管理部门，具有极为丰富的产品开发设计、生产、管理经验，但绝大部分人员离开高校较长时间，加之工作繁忙，没有时间、精力学习本领域的前沿理论，存在一定知识陈旧现象，且英语、计算机等文化课基础较为薄弱。

（3）学习积极性高但往往“心有余而力不足”，参加工程硕士学习的学员绝大多数都是是单位的技术骨干和中层管理干部，甚至有些担任重要的行政职务，往往很难保证充分的学习时间和精力。

3.培养目标难以实现协调一致

地方高校机械领域工程硕士培养目标的实现需要高校、企业、研究生本人三方通力协作才能得以实现。然而，在具体实践过程中往往会出现一些问题。

（1）企业迫切需要学校培养出创新能力强、能够理论联系实际、为企业创造大量经济效益的应用型人才，但是往往很难将上述目标转化为具体的培养方案并落实在具体的培养过程中。

（2）大多高校在工程硕士的培养过程中受以往惯性影响，往往会倾向于更为重视研究生的理论及学术水准提升，未能有效与企业沟通，协调一致，从而难以满足企业对于人才的要求。

（3）绝大多数学员都是抱着很强的求知欲来学习的，但是往往低估了学习过程的艰苦性，加之家庭、工作方面的影响，往往会降低自己的要求，演变成为仅仅为了毕业证和学位证而学习，把获得更高层次的学位而有利于自身发展作为学习目的。

4.过程管理不够建全和完善

工程硕士研究生往往是企业的技术、管理骨干，承担着繁重的科研、生产、管理任务，而工程硕士培养过程又是“进校不离岗”，因此在硕士生培养阶段的学员往往在学习时间、学习地点、投入精力上会出现工作与学习之间的冲突；此外，学习内容与学员自己的知识背景差距大，学习难度大；同时，导师往往在学校承担有其他教学科研任务，难以全身心投入。其次，在实际培养中往往沿用学术型培养模式，学院负责研究生的理论课教学、论文开题、中期检查、答辩等工作，企业很少能参与人才培养的各个环节，往往造成企业对人才的质量要求与研究生的培养脱节。另外，“双导师制”是针对工程硕士特点而实施的，但由于学员是在职学习，大部分时间在企业，学校导师往往很难像指导学术型研究生那样细致指导，企业导师则往往是业务骨干或高层管理人员，难以抽出有效时间进行科学指导，从而使得工程硕士指导过程出现空档。

5.评价标准难以把握

工程硕士培养是为工业企业培养具有创新能力的应用型人才，内容侧重于应用能力和工程实践能力。因此毕业论文中应强化解决工程问题的新思路、新设想、新工艺、新方法、新技术，而不一定要求具有较高的理论研究水平。而校内指导老师往往沿袭以往惯例，重学术水平轻工程应用、重理论轻实践，如何客观科学地评价工程硕士论文质量仍需要进一步厘清，因此对工程硕士论文客观评价有一定难度。

二、提高机械工程领域工程硕士质量的探讨

针对机械工程领域工程硕士培养的现状和区域内产业发展趋势，结合师情、生情、校情，湖南科技大学在机械工程领域工程硕士的培养过程中主要做了以下几个方面的工作：

1.完善培养体系，强调实用性和可操作性

针对省情、校情、生情，依照“突出实践能力”、“强化应用能力”、“提高综合能力”及“夯实基本素质”原则，学校、企业单位、学员（导师）三方面结合协商制订了具有学校特色的机械工程领域工程硕士培养方案。在具体实践中，开学前邀请研究生院主管领导、企业专家、部分导师和学员代表进行沟通，根据生产、开发、制造过程中的具体问题，经现场专家、导师的交流和学员的面谈后，学员可以结合自己从事的具体工作，选择合适的课程满足自身需要。

2.改革授课方式，强调灵活性和实用性

湖南科技大学工程硕士大都来源于本地大型工业企业，生产任务繁重，学员无法脱产学习。针对这一情况，学校采取了以下措施：（1）确立班主任责任制，每个班级配备1名硕士生导师为固定班主任，负责日常管理和联系。（2）多时段集中授课。由班主任提前调研，确定合适授课时间，然后提前通知各位学员。对于因特殊情况未能参加授课的学生则利用周末、节假日进行单独补课。（3）现场授课。对于部分距离较远的学员，湖南科技大学采用教师现场授课。如学校多次组织相关教师到学生较为集中的企业等进行集中授课，取得了较好的教学效果。

3.强化校企合作，深化“双导师制”

湖南科技大学针对“双导师制”进行了以下改进：（1）师生双向选择：入学前组织师生见面会，加强交流，保证学员、校内导师、现场导师研究方向的一致性。（2）重视论文开题。由学位分委员会统一组织、集中管理、集中审核、严格把关。

（3）加强中期考核。由校内导师和现场导师组成评议组，互相检查监督，保证论文质量。

4.加强管理，保证质量

为保证工程硕士研究生的培养质量，湖南科技大学建立了研究生院、学院、导师三级管理体制，主要包括：

（1）研究生院严把生源质量。在招生中全面考核学生理论水平、科研能力、综合素质，严把招生质量关。

（2）学院负责日常教学管理。课程教学是工程硕士教育的核心环节，课程设置、内容选择、教学方式上有效结合学员实际工作内容、突出个性，实行学分制和选修制相结合的考评体系，充分调动学生的积极性；考核方式采取读书笔记、笔试、研究报告、综合分析等多种方式。

（3）导师负责督促研究生学习、培养过程。由专家组集中组织学生开题、期中检查，答辩过程由导师初审、预答辩、匿名评审等环节组成，确保研究生论文质量。

三、结语

第11篇

也就是这次选择，蔡巍完成了人生的第一次飞跃。经过自己的努力，2003年初，蔡巍获得美国威斯康辛大学麦迪逊分校化学博士学位。

其实，在博士还没有毕业时，因为优异的综合能力，2002年11月蔡巍在全美研究生院的校园选拔中脱颖而出获得了到GE(通用电气)全球研发中心总部进行为期两天的面试机会。该中心是世界上规模最大、最多元化的工业研究机构之一，能够在这里工作自然是蔡巍高兴的事情，但是蔡巍没有想到未来的上司问她是否愿意前往GE上海成立不久的中国研发中心，希望她在正在筹建的中国化学实验室发挥作用。

蔡巍犹豫了一阵子，本想在国外谋求事业的发展，但还没有正式工作经历就又回到国内，是不是有些不妥呢？最后还是上司的话让蔡巍吃了定心丸，上司告诉她，回到中国后，在一个全新的舞台上，她可以有几乎无限的发展空间。于是2003年7月，也就是在当时国内“非典”正在肆虐的时候，她回国了。蔡巍再次选择了挑战。对此，她本人倒是显得十分坦然。“机会与风险总是并存的。”蔡巍说。

GE除了在美国纽约州的全球研发中心的总部，它在中国上海、印度班加罗尔和德国慕尼黑设有研究机构。经过多年的发展，位于上海的GE中国研究开发中心已经成为跨业务集团、跨研究领域的研发机构，这也是国内极少数具有基础科学研究能力的企业研发中心。在这里，蔡巍从事过不同研发阶段的多个项目。

由于业绩突出，2004年，蔡巍被提拔为电化学技术卓越运营中心负责人。2007年，她担任电化学处理实验室经理，负责组建了一支多元化的研发团队，专业背景涵盖电化学、材料科学和化学工程，并带领团队开发了一系列工业废水处理、能源储存和薄膜太阳能等领域的先进技术。

2011年初，蔡巍被任命为水处理和化学系统技术总监，开始负责为整个化学和化学工程团队制定研发发展战略。水处理技术领域是蔡巍的专长，这个行业尽管目前还处于起步阶段，但蔡巍说，这个行业社会需求量大，会给她提供更广阔的舞台。

2011年6月，蔡巍被任命为GE全球研发中心（上海）总经理，开始领导跨学科的研发团队为GE开发新技术、新服务和新产品。尽管蔡巍已经是该中心的重要负责人，但她自己依旧要承担一些重要的研究项目。另外，她也负责协调和规划其他一些领域的研究。

第12篇

【关键词】多通道；时差法；超声波流量计

引言

超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。近年来，由于电子技术的发展，电子元气件的成本大幅度下降，使得超声波流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。

多通道（也叫多声道）测量是近年来流量测量的一个研究热点，许多流量计都在原有技术的基础上向多通道测量改进，采用多通道测量有以下两个原因：延长声程和确定截面流速分布。

1、多通道测量超声波流量计测量原理

1.1时差法超声波流量计测量原理

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速。。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。其原理图如图1所示：

常用单声道的时差法超声波流量计是以超声波的时间差方法为基础。利用超声波脉冲在通过液体顺逆两方向上传播速度之差，来求圆管内液体的流量，其关系表达式如下：

通过时间指标：

与系数Kh相乘，得到体积流量：

1.2以确定截面流速分布为目的的多通道测量

流体的流态可以分为层流和紊流两种，而单声道测量求出的是声路上的平均线速度，为了求出流量，仅知道这个平均速度是不够的，必须知道流速在横截面上的分布曲线，为此可以在管壁上安装多对换能器，每对换能器声束所在平面与管道轴线相互平行，且每对换能器的测量原理和前面所述的单通道基本相同，利用每个声道测得的数据近似求出横截面上的分布曲线，进而求出平均面速度和流量。如图2所示是一个3声道测量的例子：

1.3延长声程和确定流速分布相结合的多通道测量

以2声道测量为例子，其声道从管道截面和侧面上看如图3所示：

图中的4个超声波探头都安装在过轴线的同一个平面上，管道同侧的2个探头一个方向向上一个向下，每一路超声波都是经过管壁的的两次反射回到同侧的探头，这样不仅可以延长声程，而且可以得到两个声道测量的平均值，使测量更准确，为了更精确地确定流速分布，还可以采用4声道5声道等。

目前已经投入应用的多通道超声波流量计中，以确定截面流速分布为目的的多通道测量的通道数量最大可达到9个，再加上精确的数学分析，如插值法等，其测量精度可以达到≤±0.1～0.2% 。

2、超声波流量计安装建议

超声波流量计的一般安装条件应该满足某几个原则，即保证设备的可靠性，精确性，可重复性和长期的稳定性。管线内的气体或固体被限制到最小以避免流量计产生错误。事实上，气泡或者固体颗粒影响超声波在管道中传输，仪表会产生不可靠的数据。由于管线比较长，压力损失几乎不存在，不会产生憋压现象，气相的转换也可以避免。

2.1安装环境的要求

2.1.1环境温度：高寒、高热环境既有可能缩短仪表的使用寿命，更有可能损害仪表的测量性能，因此，任何测量仪表都会对外界环境温度的适应能力做出自身的具体规定。在某些特殊情况下（比如，被测介质与外界环境之间的温差较大并且测试流量较低），为预防外界环境温度对测量结果造成的附加影响，建议对仪表及其上下游的测量管加装遮雨防晒设施或者采取必要的隔热保温措施。

2.1.2振动：超声波流量计虽然在出厂前都经过了严格的机械振动试验，但是作为一种精密的测量仪表，如果长期在靠近振动源或具有振动的环境中使用，其测量性能及寿命都有可能受到严重的影响。因此，唯一的方法就是远离或消除振动。

2.1.3电气噪声：超声波流量计作为一种以微电技术为基础的高精度测量设备，虽然其本身具有一定的抗外界电磁和电子干扰的能力，但是安装现场往往复杂多变，如果不对使用环境中的“电气噪声”提出要求，那么在设计和安装时就有可能由于疏忽将其置于电磁场合电子干扰环境之中，比如变压器或固定的无线通讯场所附近，仪表测量的准确性及工作的可靠性就因此可能受到影响。

2.2安装管段的要求

2.2.1上游收敛； 2.2.2上游单束； 2.2.3上游分散。

2.3安装注意事项

在管道上安装设备时，应核对：

a.流量计上游是否清洁 b.法兰和接口是否一致

c.法兰的紧固是否对上下游的管线产生过多的影响

d.电气连接位置是否妥当 e.防爆保护满足需求

f.如安装在危险区域，电源和仪表电缆应该满足电气规范。

参考文献

第13篇

关键词：控制系统；控制方式；自动控制；太阳能；热水工程

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1149-02

太阳能是典型的绿色可再生能源，研究、开发与应用太阳能资源具有全球性的战略意义。在太阳能资源的应用中，太阳能热水项目是目前技术比较成熟、经济效益较高、环保效益与社会效益较好的项目。随着太阳能热水的广泛使用，市场对太阳能热水的系统特别是控制系统提出了越来越高的要求。该文以太阳能热水工程的控制系统作为研究对象，根据北方高寒地区气候特点和多年的工程设计、施工、维护经验，切合市场反应及用户需求研究、设计了太阳能热水工程控制系统。

1 太阳能热水工程概述

太阳能热水工程是利用太阳能集热器收集太阳能量，通过循环系统，将太阳能集热器的热量传递给水，将水加热后根据控制系统的数据设定收集存储于储热单元中，为用户提供所需要的热水。当天气条件影响或其他原因使得系统储存热水不能满足供热指标时，可以通过辅助热源系统加热使水温提高供用户使用。为了减少管路热损失，防止恶劣天气条件管路冻堵，改善热效，北方高寒地区还要有相应的保温防冻系统。太阳能热水工程主要由控制系统、集热系统、储热水箱、循环系统、辅助热源、保温防冻系统等部分组成，见图1。集热系统是太阳能系统的能量积累转换中心，其接收太阳辐射的能量，并将太阳的辐射能量转化为水的热能。储热水箱将太阳能所产热水集中存储，并通过管路供应至用水单元。循环系统是集热器至储热水箱及辅助热源至储热水箱的循环管道以及相关的水泵、电磁阀门等。辅助热源主要是在太阳能产热水能力供不应求时辅助加热。北方高寒地区太阳能还需要有保温防冻系统和，以减少管路热量损失，防止低温冻堵，保证系统在高寒条件下正常运行。

图1 太阳能热水工程系统组成

2 控制系统设计

2.1控制系统功能与组成

控制系统是太阳能热水工程的中枢系统，其通过电气控制的方式，提供智能的人机交互界面、实时采集显示相关水温、水位信号，实时监测相关运行信息，自动控制集热器进行能量交换、自动控制循环系统的泵阀工作、自动控制辅助热源按需加热，确保系统正常运行。控制系统能够根据用户现场设定数据及实时监测到的水压、水位、水温等参数自动控制加水泵阀、伴热防冻、循环泵阀、辅助热源、排空泵阀、供水泵及变频器等设备的启停，满足用户热水需求。因此控制系统需有水位水温监测显示、数据输入、运行信息指示、上水控制、集热控制、供水控制、防冻控制、辅热控制、排空控制等功能，见图2。

图2 控制系统结构与功能

2.2控制信号分析

控制系统根据用户指令和输入信号进行判断、分析，从而输出信号驱动相应的泵阀、热水设备进行工作。据图2所示系统，输入信号有集热器水温[T1]、管道水温[T2] 、储热水箱水温[T3]、供水水温[T4]、水位信号[H1]、水压信号[P]等，输出信号有上水泵阀控制信号、循环泵阀控制信号、辅助热源控制信号、供水泵阀控制信号、防冻伴热控制信号、排空泵阀控制信号、变频供水控制信号等。

2.3控制方式分析

在太阳能热水工程的控制系统中，根据运行原理和适用场合的不同，常用的有手动控制、温差控制、定时控制、定温控制等四种控制模式。

1）手动控制是最为基础的控制方式，也是比较受大家认可的一种由操作人员根据实际需要手动控制上水、集热循环、供水、防冻加热、辅助加热、排空等控制方式。在紧急情况或特殊情况时可以启用手工模式进行控制。

2）温差控制即系统适时监测集热器水温（[T1]）和储热水箱水温（[T3]），并且将二者送到控制系统进行分析，当温差（[ΔT=T1-T3]）大于设定值（[Δt0]）时（5～20℃），控制核心输出信号启动循环供水泵将集热系统的热量传输到储热水箱；当温差（[ΔT=T1-T3]）小于设定值（[Δt0]）时（2～10℃），控制核心不再输出信号循环泵停止工作。同时当温差（[ΔT=T1-T3]）等于设定值（[Δt0]）时（50～60℃），控制核心输出信号停止循环供水泵以保护低温水进入集热器造成集热管炸裂；当温差（[ΔT=T1-T3]）小于设定值（[Δt0]）时（20～30℃），控制核心再次输出信号启动循环泵开始工作。

3）定温控制模式是系统适时监测集热器水温（[T1]），并且将其送到控制系统进行分析比较，当集热器水温（[T1]）大于等于设定值（[t1]）时，控制核心输出信号启动控制电磁阀或循环水泵，冷水进入集热器将热水压入储热水箱；当集热器水温（[T1]）小于设定值（[t1]）时，控制核心不再输出信号，控制电磁阀或循环水泵停止工作。

4）定时控制是效率较低的一种控制模式，操作人员根据实际需要，预先设定系统启停、运行时间或排空时间，系统在设定时间启动泵阀或停止循环泵。

2.4控制系统构建

据以上分析，结合北方地区气候特点及用户需求构建了以凯盈电子有限公司的KING-C型太阳能集热工程控制器为核心，辅以SA136型数码温差控制器进行超温保护、SB252型数码定时器做定时排空控制、SC393电子探极式液位继电器做液位双重保护、水温水位传感器等器件的适合北方地区应用的太阳能热水工程控制系统，见图3所示。该系统综合手动、温差、定温、定时四种控制方式，具有水位监测显示、水温监测显示、数据输入、运行信息显示、自动与手动运行控制、上水控制、集热循环控制、供水控制、防冻控制、辅助燃气锅炉或电加热控制、恒温控制、排空控制、自动保护等功能，适合北方高寒地区使用。

图3 太阳能热水工程控制系统简图

3 结束语

本系统应用于实际工程，经过现场调试、运行及参数测试，系统运行稳定、智能化程度高、保护措施完善，通过对数据的分析计算得到系统产热量稳定、经济效益与环保效益较高，适合在北方高寒地区使用。

参考文献：

[1] 杨永刚.太阳能热水器控制电路的设计[J].产业与科技论坛，2012，11（14）：63-64.

[2] 王怀龙.太阳能热水系统全功能控制仪的开发设计[D].大连理工大学硕士学位论文，2010.

[3] 张世坤，许晓光.我国当前的能源问题及未来能源发展战略[J].能源研究与信息，2004，20 （4）：211-219.

第14篇

关键词： 建筑业 科技 安全 建筑电气 工程造价 质量

Abstract: Electrical Building as an important part of the building, is building an important foundation to achieve its design features and use of functions. Project cost on the current development status, analyzes the impact of electrical installation project cost factors, the effective control of the electrical installation project cost method.Key words: construction; technology; security; building electrical; project cost; quality

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：

一、工程造价与电气安装工程造价

工程造价是指建设某项工程项目所花费的全部费用。造价管理即是对建设项目在投资决策阶级、设计阶段、招标投标阶段和项目实施阶段以及建设结算阶段实行全过程的管理,把建设项目的投资控制在批准的投资限额内,保证项目管理目标的实现,以求能在建设项目中合理地使用人力、物力、财力,取得较大的投资效益。长期以来，我国工程造价管理是将放在工程项目的竣工结算阶段，造价管理工程师的任务是在工程项日完毕后工程图纸、工程变更情况、施工组织设计及政府造价管理部门颁布的工程造价计算策略 算量计价的，是确定竣工项目的总造价。

随着时代的发展，人们对建筑物电气系统的标准和要求越来越高，同时，经济的发展，科技的进步，建筑承包市场的竞争也越来越激烈，与之相应的建筑相配套的各种电气安置设备也得到了突飞大进的发展。这对建筑施工企业如何处理好电气系统的质量和成本的不足提出了新的问题。建筑电气安装工程造价是合理制约电气系统在质量和成本上有效契合的关键管理手段，不但可以有效保证电气项目的工程质量，还可以对建筑企业建按成本的进行合理制约，是企业科学管理的举措和策略。

二、影响电气安装工程造价的因素

电气安装工程由供配电及动力照明系统、建筑自动消防系统、空调制冷控制系统、电梯电气控制系统、电缆电视系统、计算机网络及综合布线系统、程控电话及计算机管理系统等组成。因而电气安装工程造价的任务越来越重，技术难度越来越大。对于如何做好电气安装项目工程造价成为广大电气安装工程造价人员面前的难题。在电气安装过程中，工程造价受到多方面的影响：

（一）施工方资质和施工规范

回首以往建筑行业市场的激烈竞争中，不合乎规范的情形常常发生。如整个电气安置工程中，总安置公司会把某一部分工程承包给部分没有相关资质的施工方更加是个人，普遍这种情况下做出的工程就不可以包管施工整个过程的正规化，更不可以包管施工的质量，不可以达到安置工程的设计指标。施工整个过程中甚至会存在监督不到位的情况，这会造成竣工或交付应用后遗留更多的难题。这大部分是由于总承包单位的不合法及不合要求的分包和业主另行发包。

（二）电气设备和材料的质量

好的材料好的设备产品是决定好的质量的第一保障，在电气安置施工中，很多施工方选用的设备和产品存在比力严重的安全隐患，质量低下，甚至来自部分没有生产许可证的黑工厂。普遍存在以下难题，导线熔点低、电阻率高、截面小于标称值、绝缘差、温度系数大、机械性能差、长度小于标定量；电缆绝缘电阻小、耐压低、耐高温和抗腐蚀性差；插座表面粗糙、几何尺寸差；开关和插座不符合标准值，导电金属片散热性差、接触不良等，产品质量确实不敢阿谀。电气安置工程中，产品的选择上往往存在较大难题，需要严格控制产品质量。

（三）施工质量

配电系统的不合理现象层出不穷：本回路配电开关容量大于电表容量；下级开关容量不需要大于上级开关容量；开关大于允许电流。电线的敷设：为防止强电对弱点的干扰，强弱电路要区分开，需要分别设置在竖井的两侧。导线穿管、连接与包扎：常有下面难题出现，线头杂乱，八门五花，多根单线缠杂在一块，导线表面有伤口，弹簧片包扎比力松。

三、有效控制电气安装工程造价的方法

建筑的电气安装工程的造价估算是一个从浅到深逐步深入,逐步细化的整个过程,必要考虑的情况众多；具有涉及知识面宽、政策性要求高、实践性强、适用性广，具有与建筑行业、工程招投标、工程预结算和安装施工紧密结合的性质，是企业发包或承包工程、实现科学化管理、提高经济效益和劳动生产力的重要保证。为了充实地掌握有关产品信息的变更情况,全面地判断、解读、研究,积极发挥电气安装工程造价饿作用,使造价的估算更加明细、准确。

（一）完善建筑电气安装工程造价的管理体系

建筑电气安装工程成本制约要贯穿从项目投标开始到项目竣工验收的全过程，在实际的工作中可以采用设立电气安装项目部的形式组建建筑电气安装工程造价的管理体系，加强造价管理，根据不同的电气施工子项目设置管理人员，明确责任，责任到人。组建电气安装项目部后，组织机构职责要分明，管理人员责任明确，机构内部分工要明确。

（二）提高建筑电气安装工程造价人员的素质

人作为建筑电气安装工程造价的“主体”，在造价方面其着至关重要的作用。首先，建设一支高素质的建筑电气安装工程造价员队伍对于项目工程意义非常重大，在工程建设的全过程中，调动造价员的积极性和主动性，建立严格的质量奖罚制度，将建筑电气安装工程造价员的切身利益与工作质量挂钩，确保造价过程的科学性、合理性和实用性。其次，造价管理人员对电气安装的施工质量有监督和管理的责任，是造价对施工实现调控的关键人员，努力提高电气安装造价管理队伍的整体素质，及时进行培训、交底和继续教育使他们既掌握本行业的专业技术又具备过硬本领，做到熟练管理，有效制约。

（三）加强建筑电气安装工程造价中人工、材料、机械费用的制约

首先，在建筑电气安装工程施工中，人工费用是工程造价中重要的组成部分，倡议采用包干计件工资策略毕业论文，即把一定数量的生产任务包给施工作业班组，对完成任务的期限、质量标准和工资总额作出规定。把施工任务单下发给施工班组，由技术人员下达技术指标和质量等级要求，由技术负责人标定定额单价，再由项目经理负责审查并监督执行。其次，材料成本的节约是降低项目成本的关键。制定科学的招标策略，通过“货比三家”商议定价、签订供货合同等方式，确保材料的高质低价。严把数量关、质量关，严查材料证件，对不合格产品拒绝进场。在材料使用上，制定“节奖超罚”的措施和考核办法，鼓励节约用料，杜绝浪费和外流，保证限额领料制度的有效运行，有效避开材料损耗过大的现象。从细小部分控制造价成本。最后，对于机械设备的使用，必须加强建筑电气安装工程施工机械设备管理，提高施工机械设备的工作效率，降低施工机械设备的损耗，不断提高机械设备的完好率，防止事故发生，对建筑电气安装工程来说不但可以保证施工的质量和施工的速度，还可以节约施工机械设备费用成本，降低电气安装施工企业的机械设备造价。

四、结束语：建筑电气安装工程造价控制是一项复杂的系统工程，涉及到材料、人力、资金和技术等各有关环节和因素，将工程造价的控制与管理贯穿于工程建设的始终，目的是更好的对工程造价进行有效地控制，从而节约整个工程造价。对建筑电气工程来讲既是质量的保证又是成本的管理，因此，对于建筑企业和日后的使用者意义非常重要。这也是我国极力倡导的“节能减排”、“低碳环保”理念的实践。

参考文献：

[1] 耿珊,李秋颖. 建筑电气安装施工管理浅析硕士论文[J]. 中国对外贸易. 2011（10）

[2] 关秀霞.建筑电气安置工程造价［M］.中国建筑工业出版社.2010

[3] 纪淑英. 浅论建筑工程造价管理与制约[J]. 现代经济信息.2011 (01)

第15篇

Abstract： In this paper， we use the Internet of things technology and vehicle LIN bus technology to collect the data from the car battery sensor to the remote server， remote server achieves the remote monitoring and fault diagnosis function of the battery through the data storage and display， to solve the shortcomings that existing car battery diagnosis must be diagnosed in a wired way.

关键词： 物联网；LIN总线；监测

Key words： Internet of things；LIN bus；monitoring

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）31-0092-02

0 引言

随着无线通信技术的逐步发展以及物联网概念的提出，基于GPRS的物联网智能家居，水电气的无线抄表系统，智能交通领域迅速发展起来。但是直接将数据采集系统和GPRS融合到一起，开发出一种智能的关于车辆电池诊断的产品还无定型产品，大部分产品只是和已有的GPRS模块进行对接，实现数据的无线传输。但这种“组装产品”无法控制GPRS模块，给其运行和调试人员带来诸多不便，尤其针对于应用于研发阶段汽车电池匹配的设备并没有，所以说开发出基于物联网的车载电池诊断系统这种混合网络的无线网关势在必行，为汽车电池匹配工作提供了更加便捷的方式。

1 系统的框架设计

本系统主要有汽车电池信号采集系统和远程信号显示诊断系统两部分组成的。本系统的工作原理是利用汽车上的电池传感器（汽车电池的电流、电压传感器和电池温度传感器）采集到的电流、电压和温度信号通过车载LIN收发器和物联网发送到远程服务端，远程服务器端对采集到的信号自动存储数据，并自动生成诊断报告，对汽车电池的性能和工作环境做出判断。系统的硬件框架结构图如图1所示。

2 系统的硬件设计

系统采用STM32开发板作为开发平台，选用LIN收发器TJA1020进行信号处理，同时选用具有GPRS功能和短信功能的SIM300模块来与服务器诊断中心的数据传输。系统的硬件设计包括了电源电路设计、晶振复位电路设计、LIN总线电路设计、通讯电路设计等。

2.1 电源电路和晶振复位电路的设计

电源电路的设计主要考虑的是STM32微控制器需要的电压是3.3V的，而汽车上的蓄电池是12V的，所以电源模块的设计只需要把蓄电池的12V电压转换成5V的电压就可以，为防止意外短路情况的发生，在电源电路的设计过程中加上保险丝保护电路即可。晶振复位电路的设计直接采用STM开发板的电路。电源电路和晶振复位电路组成了系统的最小系统。

2.2 LIN总线电路设计

系统采用的LIN总线TJA1020收发器是一个物理媒体连接， 它是 LIN主机/从机协议控制器和 LIN 传输媒体之间的接口。该收发器可以工作在低功耗模式几乎不消耗电流，减少功率损失。TJA1020收发器把电池传感器采集到的信号输送给MCU，实现了电路信号的收发功能，而且TJA1020收发器具有隔离功能，有效的隔绝干扰信号，系统设计的总线电路图如图2所示。

2.3 通讯电路设计

为把采集到的信号远程输送到服务器端，系统设计了远程通讯电路，该电路采用SIM300模块。SIM300模块有完善的三频/四频GSM/GPRS解决方案。使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS 900/1800/1900MHz三种频率下工作，SIM300以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。

SIM300模块具有正常操作模式、断电模式、最小系统模式和警报模式4种模式。SIM300提供了两个不平衡异步操作的串口。将SIM300模块设计成数据通讯设备，通过信号与微处理器相连连接，支持从1200波特到115200波特的波特率。根据SIM模块的特性和本系统的要求，设计出的通讯电路如图3所示。

2.4 系统硬件抗干扰设计

系统硬件抗干扰设计对于系统的安全稳定的运行有着重要的作用，本文的抗抗干扰设计主要考虑以下两点。

①元器件的布局过程中将数字电路和模拟电路分开，布线时注意线的走向一致，减少回路环的面积。

②电源模块单独布置，以减小电源波动对电路的影响。

3 系统的软件设计

在软件设计的过程采用了模块化、结构化的编程思想，系统的软件部分设计主要包括数据库采集系统的程序、车载LIN总线通讯协议的设计及远程显示诊断系统的设计。

系统把采集到的信号经过MCU的处理，把数据发送到远程服务端，远程服务端先把数据存储起来，并判断数据是否在正常的范围内，如果采集到的数据正常，则在上位机上显示出来，如果数据不在正常的范围内则报警示意，提醒驾驶员更换电池。系统主控单元的流程图如图4所示。

4 实验结果及结论

系统测试采用的是60Ah的蓄电池作为实验对象，利用设计的远程车载电池管理系统实现了对汽车电池电压、电流、温度等信息的监测。一旦某个参数出现问题，系统会报警显示。这对电动汽车电池的维护具有重要的意义，可以快速提醒驾驶员电池的使用状况，对驾驶员提供汽车电池的使用提供技术支持，防止对电池的损害，延长电池的使用寿命和使用效率，节省成本。

参考文献：

[1]董超，李立伟，等.新型电动汽车锂电池管理系统的设计[J].通讯电源技术，2012（29）.

[2]曹宝健，谢先宇，等.电动汽车锂电池管理系统故障诊断研究[J].新能源汽车，2012（12）.