電氣碩士論文大全11篇

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篇（1）

【中圖分類號】G40-057　【文獻標識碼】A　【論文編號】1009―8097(2011)11―0052―05

引言

近年來，我國研究生招生規模以每年兩位數的增長率逐年遞增。截至去年，全國在校研究生已超過100萬人。清華大學電機工程與應用電子技術系(以下稱“清華大學電機系”)目前有在校碩士、博士研究生643人，已經超過該系在校本科生的規模。研究生的培養成為本系教學的重點。為實現建設世界一流電氣工程學科的目標，清華大學電機系不斷深化教學改革，采取有效措施，切實提高研究生培養質量，縮小與世界一流電氣工程學科研究生培養水平的差距。本文著重介紹清華大學電機系在完善課程建設、加強學術交流、注重實踐培養和嚴格規范學位評審等環節所進行的改革嘗試，以及這些改革措施對提高研究生培養質量起到的積極效果，和對促進學生就業于能源電力企業和教育科研事業單位發揮的推動作用。

一　根據就業去向確定研究生教學體系改革的重點方向和內容

2006年-2010年問，從清華大學電機系畢業后就業的博士生和碩士生(不含工程碩士生)人數分別是226人和397人。圖1和圖2分別據此統計了研究生的就業去向。

從上述統計數據可知，能源／電力企業和教育／科研事業單位已經成為近70％的研究生就業時的首選，“進入主流行業、發揮大才干”已成為大多數研究生首選的就業取向。

反過來，為了適應這種擇業的需求，在研究生教育培養體系中如何把握其技能需求，就成為一個重要的課題。通過對205名畢業研究生的調研和對國家電網總公司、南方電網總公司、區域電網公司、省電網公司、電力設計院、發電公司、發電設備制造企業、輸配電裝備制造企業、電力電子設備制造公司和中國電力科學研究院等10余家用人單位的訪問，對包括學科認識、畢業生工作狀況、行業用人需求、畢業生知識和技能需求在內的共9個方面內容進行了調研。我們得出以下具有代表性的結論：

1　基本功扎實是在后續事業中取得成功的基石，培養嚴謹的科研作風是保證研究生培養質量的重要環節。

2　加強專業知識的講授和專業技能的培養應當成為研究生教學的重點和核心內容。

3　研究生創新能力需要“智商+情商”兼修，即不僅僅要有扎實的理論分析和工程實施等各項專業技能，也要有與人溝通的能力。

結合這些調研分析結果，本系的研究生教學改革擬定從課程建設、學術交流、學位評審過程管理三個環節來加強專業教育，綜合培養研究生創新能力，并在規范化的學位評審制度中培養學生嚴謹的科研作風。

二　不斷完善研究生課程改革與建設

1　加強研究生課程建設

清華大學電機系多年來始終堅持研究生課程的改革，從加強師資隊伍建設、開展研究型教學、鼓勵雙語或純英語教學、促進高水平研究生教材編寫等角度開展工作，通過不懈努力，取得了較多突出性成果。先后有“現代電力電子學”、“高等電力網絡分析”、“現代控制理論”、“電力電子與電機集成系統”4門課程榮獲“清華大學研究生精品課程”稱號?！案叩入娏W絡分析研究生學位課重基礎研究型教學方法”項目榮獲2008年清華大學教學成果獎一等獎，“電力電子與電機集成系統，研究生雙語專業課程建設項目榮獲2010年“清華大學教學成果獎”一等獎。

2　完善研究生課程規劃

課程規劃包括研究生課程建設的完善，教學理念的創新、教學內容的創新等方面的內容。清華大學電機系不斷增加研究生課程的深度與探索性實踐，優化課程內容設置，適當刪減部分內容相對陳舊、教學效果不夠理想的課程。我們認為所學課程應為研究生在工程實踐與先進理論之間起到橋梁作用，不僅要使研究生更好地掌握理解問題、分析問題的基本方法，正確地運用有關理論和方法解決實際工程問題，同時還需拓寬研究生的專業基礎知識，了解和掌握學科前沿動態，培養和提高研究生獨立從事科研的能力。

近幾年來我們逐步完善了一批研究生課程，新增開設了“磁性物理與電磁檢測”、“電力電子器件原理與應用”、“磁測量原理與技術”、“現代電力系統優化新進展”(深圳研究院)課程。已通過批準開設“電能質量”、“現代電力系統規劃”、“電力系統復雜性與大電網安全技術”等課程，優化調整了“現代能量管理系統”、“電氣設備可靠性工程”、“電力系統廣域監測與控制”、“電力系統理論與分析”等課程的內容。這些課程由于一方面介紹電氣工程領域的最新科研進展，另一方面也滿足當前智能電網與新能源產業迅猛發展的需求，受到學生的歡迎。

3　聘請海外學者短期講學

為推進研究生課程建設，學習國外先進的教學理念和借鑒其教學模式，提高研究生課程質量，清華大學電機系積極開展“海外學者短期講學資助計劃”，先后聘請一些國外的著名教授、學者來校進行短期講學。共有100余名研究生和高年級本科生選修了海外學者講授的課程。表1列舉了近年來聘請的國外知名大學來本校進行短期講學的課程內容。

三　加強學術交流，著力培養研究生創新能力

1　選派研究生參加國際聯合培養與短期訪學

為拓寬研究生的國際視野，加強研究生的國際化聯合培養力度，清華大學電機系選派部分優秀學生赴國外一流大學進行聯合培養、短期訪學交流，培養了一批具有國際視野、能夠提升自主創新能力的拔尖創新人才。

2007年至今清華大學電機系已選派研究生出國聯合培養26人次，前往的國家包括美國、英國和加拿大等。2010年和2011年共選派9名博士生進行短期訪學交流。表2為清華大學電機系近5年選派研究生出國聯合培養情況。

清華大學電機系選派的學生在國外著名大學學習交流，師從著名教授，學習到國際先進的科研方法和手段，提升了學生的自主創新能力。選派研究生出國聯合培養已取得顯著成果，如博士生何同學在“IET Generation，Transmission&Distribution”、袁同學在“IET Electric Power Applications”期刊上發表了高水平論文、林同學更是在發表了多篇高水平文章的基礎上，還獲得教育部頒發的“博士研究學術新人獎”。

2　建立專項基金資助制度，加強研究生國際交流

為支持博士生出國參加重要的國際學術會議，促進博士生與國際同行學者直接交流溝通，拓寬學術視野，了解學科研究進展和動態，提高學術水平，清華大學電機系依托電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室設立專項基金，

資助博士研究生參加在其研究領域中重要的、影響大的國際會議，鼓勵研究生出成果并鼓勵其積極參與國際學術交流。

專項基金自2009年6月設立至今，已實施資助40名博士生出國參加國際會議，受資助的博士生覆蓋清華大學電機系電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電機與電器、電力電子與電力傳動、電工理論新技術所有二級學科和深圳研究生院能源與電工新技術研究所。

資助博士生參加國際會議，受資助的學生既開拓了國際視野，又促進了其創新性研究的思路和方法的培養。如博士生羅同學將與會報告內容完善并在“Journal of Physics D：Applied Physics”期刊上發表文章。之后，該博士生又以此內容為基礎進行擴展，并申請成功國家自然科學基金青年項目。

3　改善研究生學術交流氛圍

要想培養高質量的研究生，活躍的學術氛圍是必不可少的。創新的思想需要在濃厚的學術氛圍中孕育。清華大學電機系采取了多種行之有效的措施，加強學術交流，營造創新的氛圍。

電機系成立“研究生學術交流中心”，通過組織調研，及時了解研究生所需，定期整理匯總各類學術活動信息。促進二級學科間的學術活動信息共享，以及相近研究方向的深層次學術探討，使研究生的學術交流活動得到常規化、規范化、制度化。

2007年底創辦《學術前沿導讀》電子刊物(以下簡稱《導讀》)，該刊目前已出版10期?！秾ёx》包括的主要內容有：(1)相關行業的發展態勢；(2)國際學術前沿的發展情況：(3)相關專業的研究動態和最新成果；(4)科學研究方法與科研研究經驗等?！秾ёx》主要歸納總結國內外電氣工程學科的最新研究進展及思路；及時準確、分門別類地歸檔記錄系內教師、研究生已有的與最新的學術方向與研究成果，并定期?！秾ёx》不是簡單的資料匯編，它很好的起到導引作用，通過對學術資源的整合，將初涉學術科研生涯的研究生導引到更廣闊的資源、獲得更科學的研究方法、融入最前沿的學術環境中。

4　促進師生間的學術交流

良好的師生交流是研究生做好科學研究工作的基礎，同時也能促進研究生培養質量的提高。博士生論壇是研究生進行學術交流非常重要的平臺。清華大學電機系利用這一平臺，積極組織安排博士生導師會議在博士生論壇期間召開，既使老師們參加了博士生導師專題討論會，同時也保障了更多的博士生導師參加博士生論壇并對博士生的學術報告進行點評，為全系師生間進行學術交流創造更多的有利條件。博士生論壇每年組織一次，每次有120名左右研究生參加論壇。博士生導師專題討論會自2007年開始舉辦，每次都有10余位至20位博士生導師參加。

以“聚焦行業熱點，關注學術進展；著眼學科交融，開闊思想視野；感受學者風范，品味學術人生”為宗旨，清華大學電機系于2004年推出“行家行話”學術活動品牌。該活動每學期舉辦一至兩次，現已經成功舉辦23期。每期的嘉賓均是電力行業內的著名專家或業界精英，其中包括中國工程院院士、英國皇家工程院院士、美國電機電子工程師院士、大型電力企業技術專家等。

清華大學電機系為加強導師與研究生間的學術探討，積極組織召開訪學報告會，安排麻省理工學院、劍橋大學、多倫多大學、威斯康星大學等名校歸國的訪問學者、公派出國生、短期訪學生，向全系師生介紹他們在國外一流大學的訪學經歷。訪學報告會不僅開闊了學生的學術視野，也有助于提高學生的學術水平和創新能力。

四　依托企業建立研究生工作站，加強專業型碩士研究生培養

從2009年起，為更好地適應國家經濟建設和社會發展對高層次應用型人才的迫切需要，我國推出了全日制專業學位碩士研究生這個新的培養類型。專業學位是我國研究生教育的形式之一，是相對于學術型學位而言的學位類型。而根據國務院學位委員會的定位，全日制專業學位碩士研究生的目的是培養具有扎實理論基礎，并適應行業或職業實際工作需要的應用型高層次專門人才。專業學位碩士開始全日制培養，并發放“雙證”，是我國將碩士研究生教育從以培養學術型人才為主向以培養應用型人才為主轉變的重要舉措，是實現研究生教育結構的歷史性轉型和戰略性調整。對于這種新的類型，如何制定好培養方案，特別是如何突出“應用型”特色，值得各個學科深入思考。

清華大學有關學科按照教育部的部署，積極發展具有特色的專業學位教育。清華大學電機系自2009年開始招收全日制碩士專業學位研究生。我們認為，專業學位教育是為了培養掌握電氣工程領域堅實的基礎理論和寬廣的專業知識，具有較強的解決實際問題的能力，能夠承擔專業技術或管理工作，具有良好的職業素養的高層次應用型專門人才。為達成此目的，需要面向行業領域進行充分的、高質量的專業體驗和實踐。清華大學電機系注重利用企業資源，建立專業實踐或合作培養基地，推進應用型碩士研究生培養與用人單位實際需求的緊密聯系，積極探索人才培養的供需互動機制。

為適應創新型國家建設需要，實現“人才強國、人才強校、人才強企”戰略，加強校企合作，充分發揮高校在人才培養系統性、學科交叉性及知識前沿性和企業在重大工程項目平臺和高水平工程實踐方面的優勢，探索創新人才培養機制，密切理論研究和生產實際的結合，增強學生解決實際問題的能力，清華大學電機系與南方電網科學研究院有限責任公司等企業簽訂了研究生工作站合作協議。清華大學電機系每年將選拔一批以專業型碩士生為主的研究生，赴企業研究生工作站進行合作研究，研究專業包括：電力系統及自動化、直流輸電技術、電力系統仿真、高電壓技術、電力電子與電力傳動、自動控制、信息技術、智能電網等。工作站的建立是對清華大學電機系研究生實踐培養的很好保障，必將提升研究生的科研創新能力，促進研究生培養質量的提高。

五　規范學位評審制度，保障研究生培養質量

1　嚴格規范學位論文預審查制度

2006年開始，清華大學電機系積極實行《電機系工程碩士論文預審核實施辦法》。該辦法的實施，為清華大學電機系工程碩士論文質量的改善和提高起到了非常有效的促進作用。在兩年多的實施過程中，及時發現該辦法存在的不完善之處并進行修訂，從而完善了工程碩士論文預審核制度，進一步促進了工程碩士論文質量的提高。

2009年，從工程碩士開始，清華大學電機系率先對學位論文進行重復度審查。經過對最近兩年答辯的近40名工程碩士學位論文進行的重復度審查，結果表明該項審查對電機系工程碩士論文質量的提高起到顯著作用。

2　嚴格規范學位論文送審評閱、答辯過程

自2006年年底起，清華大學碩士答辯改為集中答辯，給答辯管理工作帶來一定影響。論文評閱人的聘請、答辯委員會的組成、答辯碩士生和導師及答辯秘書對時間節點的把握、答辯工作的組織安排、導師和答辯碩士生對答辯后收尾工作的認識等都存在一定問題。清華大學電機系高度重視碩士生答辯工作的嚴格把關，　“電氣工程”學位分委員會2010年9月專門討論，通過并實施《電機系碩士學位論文答辯有關規定》，對碩士答辯的相關工作提出了規范要求。

2011年4月清華大學電機系積極編寫《電機系碩士學位論文答辯委員會秘書工作提示》和《電機系碩士學位論文答辯研究生工作提示》，專門組織召開碩士研究生答辯動員會，要求全系預計答辯的工學碩士生、全日制工程碩士生、非全日制工程碩士生、答辯秘書以及全系各所主管研究生工作副所長參加會議。通過動員會，對碩士研究生答辯的全過程、各項工作的時間安排進行全面介紹，明確提出系級論文預審查、論文送審評閱、論文答辯各環節的要求及注意事項。結合第一屆全日制工程碩士即將進行畢業答辯的實際情況，對答辯各個階段中主管副所長、答辯秘書和答辯碩士生等相關人員的各項工作及任務進行細致的分析和說明，并對碩士論文寫作中容易出現的問題與錯誤進行講解，要求研究生的學位論文不但內容要保證質量，同時也要重視論文的寫作格式規范。答辯動員會效果良好，今年的碩士學位論文答辯相關工作，存在的問題比以往有所下降。

篇（2）

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0017-02

1 引言

隨著我國邁入小康社會，停車難的問題縈繞在每個人的心頭。通過對松江區的萬達商業廣場等多個地下停車庫進行實地調研，發現在照明昏暗的情況下很難發現地面上的白色車位邊界線，這對司機停車造成了困擾，降低了司機停車的效率；另外，在司機停車過程中并沒有對車輛的運行位置進行監控，也沒有對駛出左右邊界的車輛進行提示，這樣很容易導致剮蹭事故。本裝置屬于電氣控制技術領域，特別涉及一種車庫運行管理系統中的車位輔助停車電氣控制裝置。

2 項目設計要求

車庫車位按照某種功能分為若干區域，各區域有若干車位；每個停車位的下方放置停車壓力傳感器用于檢測該位置是否擁有車停放，車停位檢測傳感器與控制器相連，將停車位信息傳送至控制器；停車車位邊界指示有若干個嵌入地下的指示燈構成，所有指示燈距離分布在停車車位邊界上，當有汽車需要停入該車位時，車位邊界指示燈點亮，司機可以非常清晰的看到車位邊界；車位邊界檢測采用紅外線檢測對車停過程中的車行位置進行實時檢測，車位邊界檢測的檢測裝置與控制器相連，將檢測信號傳送給控制器，當停車過程中出現待停車輛駛出車位邊界線時啟動聲光報警器，提醒司機及時調整停車路徑。車庫車位平面圖如圖2.1所示。

3 基于PLC的車庫車位輔助停車裝置的設計

3.1 功能描述

基于PLC的車庫車位輔助停車裝置示意圖如圖3.1所示，主要功能器件包括車停位檢測傳感器、停車位邊界指示裝置、車位邊界內、外檢測、聲光報警器、LED指引燈。

功能1：當控制器接收到選位信號后，車行指示燈以流水燈的工作方式點亮指引車輛進入待停車位。

功能2：停車車位邊界指示由若干個嵌入地下的指示燈組成，所有指示燈等距離分布在停車車位邊界上。當停車車位邊界指示處于工作狀態時，指示燈點亮，待停車輛的駕駛員能清晰地看清楚地面的停車位邊界線，照明光線和積水帶來的視覺干擾被極大地降低，有利于駕駛員安全的泊車。當檢測車輛停放到位后，經過一定時間的延時，停車車位邊界指示燈熄滅，恢復待機狀態。

功能3：在駕駛員泊車過程中，車位邊界檢測將全程監控車行的位置是否在停車位的安全范圍內。車位邊界檢測采用紅外線檢測，檢測裝置包含內、外兩側。內側邊界檢測進行預警，外側邊界檢測進行報警。車位邊界檢測的檢測裝置與控制器相連，將檢測到的車行信號送給控制器。當內側邊界檢測器檢測到待停車輛行駛信號時，報警燈低頻閃爍，報警器發出低頻預警聲，說明該車輛的位置已經偏離了停車安全范圍，駕駛員應當及時調整停車的行車方向；當外側邊界檢測器檢測到待停車輛行駛信號時，聲光報警器報警燈高頻閃爍，并發出高頻報警聲，說明該車輛的位置已經超出了停車安全范圍，駕駛員應當立即調整停車操作，以免發生待停車輛與左右兩邊車輛的剮蹭事故。

功能4：當車停位檢測傳感器檢測停車位車輛停放時間超過5分鐘未發生變化，視為泊車操作結束，相應的停車車位邊界指示、車位邊界檢測和聲光報警器的工作狀態復位。

3.2 輸入輸出端子分配

本裝置設計包括車庫的所有車位的功能，各區域可采用工業控制網絡來實現信號的傳輸并實現功能控制。本文主要對某一特定庫位的功能實現進行設計與實現。以1號庫位為例，經過分析確定輸入信號為內側紅外檢測等6個信號，輸出控制端包括停車位邊界指示燈等7個信號，共計13個信號，如表3.1所示，所以確定可編程序控制器的型號為FX2N64MR，每個PLC可實現對4個庫位的控制。

3.3 基于PLC的車庫車位輔助停車裝置結構框圖

“基于PLC的車庫車位輔助停車裝置”的控制涉及PLC控制技術、工業控制網絡、LED顯示技術，傳感器技術等，系統控制框圖如圖3.2所示。

3.4 基于PLC的車庫車位輔助停車裝置控制功能實現

整個控制裝置以接收到選位控制信號為啟動，車位邊界指示燈點亮，同時Y1～Y4以1S間隔流水燈狀態工作指引車輛入庫；當車位停車檢測傳感器檢測到信號超過5S，表示車輛在車位中停放靜止狀態；當車位內側檢測裝置檢測到信號時，系統發出周期為1S的低頻聲光預警；當車位外側檢測裝置檢測到信號時，系統發出不間斷的聲光報警。裝置控制功能部分程序實現如圖3.3所示。

4 結語

本裝置實現了對待停車輛指引到位、車停位檢測、車位邊界指示、停車過程預警和出界報警等功能，使停車過程更加安全和人性化。整個控制使用三菱FX2N可編程序控制器控制，通過對實驗設備進行調試，最終實現了設計要求。本裝置進行簡單額改進就可以應用于別墅中的獨立私家車庫；地面行車指引機構也可以用于高架路、高速公路等道路交通，尤其是在陰雨天晚上，地面有積水的路況下能夠有效的提高行車的安全性。

參考文獻

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篇（3）

隨著科學技術的進步，世界各國對電力需求的不斷增加，合理的開發利用我國豐富的風能資源一遍彌補電力供應的不足是有重大意義的舉措，而雙饋異步發電機是風力發電的主力機型，它是采用交流勵磁，定轉子均能同時向電網供電，其獨特的性能和結構相比其他機型有很大優勢。因此，研究雙饋異步發電機的故障診斷技術，以便在故障早起就發現故障并及時進行維修，具有重大的理論意義和社會經濟效益。風力發電機的機械故障和電氣故障都會造成發電機內部磁場的變化，比較有效的風電機組故障診斷技術包括：基于模型分析的故障診斷技術、智能故障診斷技術和基于信號分析的風電機組故障技術這三種。有限元法為分析數據提供了準確、快捷的數學分析方法，借助有限元分析軟件ANSYS建立了雙饋異步電機的仿真模型。通過分析發電機內部磁場磁力線，磁通密度可以判斷磁場的畸變程度。

1.有限元法在電磁場分析中的應用

有限元是應用非常廣泛、適應性極強的一種數值計算方法，它基于變分原理，找出一個與所求定解問題相應的泛函，并使該泛函取得極值的函數為該定解問題的解，再從該泛函的極值問題出發，對其進行離散化，得到對應的代數方程組。電機的二維數值求解區域模型如圖1所示，為整個模型的四分之一，即為線段AB，CD和圓弧AD，BC組成的區域。

圖1 電機求解域模型

用矢量磁位表達時，求解域內滿足邊值問題：

（1）

式中表示電流密度;表示材料的磁導率。

有限元法就依據上式，將求解區域分解為有限個小單元，在離散單元內構造矢量磁位的插值函數，然后利用插值法將式（1）的條件變分問題離散化為多元函數的極值問題，求解得到矢量磁位的數值解。

采用三角形剖分單元，見圖2。在單元e內采用線性插值方法，可得到矢量磁位的線性插值函數，然后利用線性差插值函數對x和y分別求偏導數，因為整個求解區域的三角形單元的總數為E，那么能量泛函可以表示為求解區域內所有單元泛函之和。然后求其對三節點A 的一階偏導，可得：

圖2 三角形剖分單元

（2）

式中：

對E個單元的（2）式進行總體合成，則有：

（3）

式中N表示節點總數。由泛函極值條件可知：

（4）

鐵心導磁材料的磁化曲線呈非線性，即式（1）中μ不是常數，為磁感應強度的非線性函數，且式（4）所示的代數方程組為一非線性方程組，系數則是未知量矢量磁位的非線性函數。

2.風度突變并網工況的模擬

本論文在仿真軟件DIgSILENT中建立1.5MW雙饋風力發電機模型如圖3所示，本機組的額定風速是13m/s，切入風速為6 m/s，切出風速為30 m/s，模擬風速由10m/s突變到20m/s的工況下雙饋風力發電機的定轉子電流，如圖4所示，定轉子電流如圖5和圖6所示。

圖3 雙饋風力發電機模

圖4 風速突變

圖5 定子電流

圖6 轉子電流

圖4表明風速在5s時發生突變，圖5和圖6可以看出由于風電機組漿距角的跟蹤調節，定轉子電流沒有立即突變，但是在較短時間內定轉子電流都有較大幅度的增加，定子電流由723A突變到1098A，轉子電流由432A突變到622A，電流的增大會會造成電機內部磁場的變化。

3.有限元分析與仿真

采用ANSYS對雙饋電機建立模型，并對其電磁場進行求解分析。雙饋風力發電機的相關參數如表1所示。圖7為建立的電機幾何模型圖，圖8為建模過程中的電機剖分圖。

表1 雙饋風力發電機參數

額定功率 額定轉速 極對數 額定頻率

1.5MW 1750rpm 2 50Hz

定子電壓 定子電流 轉子電壓 轉子電流

690V 1177A 296 420

圖7 風電機幾何模型圖 圖8 風電機網格剖分圖

額定風速和風速由10m/s突變到20m/s情況電機內部的磁密云圖分別如圖9和圖10所示。

圖9 額定風速時的磁密云圖 圖10 風速突變情況下的磁密云圖

圖11 正常情況下氣隙磁通密度曲線

由圖9和圖10可以直觀看到電機內部磁場的分布情況，正常情況下磁力線方向和密度徑向分布均勻，5s風速突變時電機內部如A、B、C點磁場密度明顯增大，局部區域開始出現畸變。

圖11和圖12分別是正常和風速突變情況下的氣隙磁通密度曲線。

圖12 風速突變情況下氣隙磁通密度曲線

由圖11可得合成氣隙磁密的幅值為0.9T，脈振最小值為0.55T。氣隙中的磁密分布較為均勻，此瞬間合成磁場在空間的分布為正弦波。和正常運行時的圖11相比可知，風速突變時電機內氣隙磁密不再成正弦分布。

根據以上分析，可以發現風速由10m/s突變到20m/s確實導致了雙饋風力發電機內部氣隙磁場密度的畸變。

4.結論

本文介紹了有限元的分析理論，在電磁仿真軟件DIgSILENT中搭建了雙饋風力發電機模型并模擬了風速由10m/s突變到20m/s的工況，得到了風速突變時的風電機定轉子電流，利用有限元仿真軟件ANSYS 仿真得到風速突變情況下的電機內部磁密云圖和氣隙磁密圖，得到了風速突變可能會導致雙饋風力發電機氣隙磁密畸變的結論。

參考文獻

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基金項目：本文系基于多源征兆和并網運行狀態的大型風電機組早期故障診斷研究研究項目（項目編號：51367015）。

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中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）46-0394-01

研究背景

電力設備是電力系統中最重要、最昂貴的設備之一。在電力系統中擔負著電能傳輸和轉換作用，其安全可靠運行對電力系統、國民經濟起重要作用， 及時發現并準確監測出變壓器早期潛伏性故障具有重要價值。目前，對變壓器故障診斷的研究較多，方法主要包括油色譜分析、繞組阻抗、直流電阻、鐵心電流等傳統方法，以及局部放電、返回電壓、紅外成像、繞組變形測量等非傳統方法。近年來各種智能技術如模糊理論、神經網絡、粗糙集、判決樹、聚類分析等以及多種方法綜合被引入變壓器故障診斷中，取得了比較理想的效果。

多參數電力設備故障診斷技術的必要性

電力變壓器是一個復雜系統，不確定因素及不確定信息充斥其間，目前智能分析方法與具體診斷領域知識的有效結合方而還存在諸多問題。在現場，大多數時候還是依靠專家經驗進行人工診斷。

在變壓器故障診斷中，檢測到的某類數據，往往只反映某個方面的狀態。如繞組變形測試，只是檢查變壓器繞組是否因出口短路或外力而出現變形、位移。同時，每一類特征量對狀態的反映都有其優勢與局限性，如對油色譜分析能提供局部過熱和局部放電的信息，但對水分可能引起的貫穿性絕緣擊穿事故來不及反映，對繞組變形沒有發展到引起過熱或局部放電之前，也不能覺察。并且，大型電力變壓器結構復雜，包含鐵心、繞組、冷卻、測量等多個系統，往往很難通過一項試驗參數就可以診斷出變壓器的故障。因此，故障診斷往往需要綜合油色在譜、電氣試驗、運行工況等參量進行分析。

多參數電力設備故障診斷技術構成

（1）參數融合技術的原理

電氣設備多參量故障診斷技術是利用診斷對象系統的各種部件及狀態信息（即從多個同質或不同質的傳感器獲得各種信息）和已有的各種知識，進行信息的綜合處理，最終獲得關于系統運行狀態和故障狀況的綜合評價。多參量技術充分利用多傳感器的各種信息綜合處理設備故障，對于大型、復雜在線運行的電氣設備的瞬時實時監測、突變過程的信號捕捉、預測、決策乃至報警會比以往的故障診斷提高成倍的精確度和可信度。

信息融合的本質是系統的全面協調優化： 將不同來源、不同時間等，特別是不同層次的信息加以有機結合，尋求一種更為合理的準則來組合信息系統在時間和空間上的冗余和互補信息，以獲得對被評估問題的一致性解釋和全面描述，從而使該系統獲得比它的各個組成部分或其簡單的加和更優越的性能。信息融合技術按照融合處理層次分類，可分為數據層融合、特征層融合和決策層融合3個層次，且還可進一步細分為5 種融合過程： 數據輸入/數據輸出（ DAI/ DAO ），數據輸入/ 特征輸出（ DAI/FEO） ， 特征輸入/ 特征輸出（ FEI/ FEO） ， 特征輸入/決策輸出（ FEI/ DEO） ， 決策輸入/ 決策輸出（ DEI/DEO） 。較全的設備信息融合故障診斷的一般框架見圖1。

（2）參數融合技術的層次結構

按照信息的抽象程度，信息融合主要在三個層次上展開：數據級融合、特征級融合和決策級融合。

（a）數據級融合

數據級融合是直接在采集到的原始數據層上進行的融合，在各種傳感器的原始測量數據未經預處理之前就進行數據的綜合和分析，這是最低層次的融合。這種融合的主要優點是能保持盡可能多的現場數據，提供其它融合層次所不能提供的細微信息。

主要針對目標檢測，濾波、定位、跟蹤等底層數據融合，但局限性也是很明顯的：它要處理的傳感器數據量太大，故處理代價高，處理時間長，實時性差。

多參量故障診斷技術的優劣勢

對于故障診斷中存在的模糊性和不確定性，采用本文所提出的多參量的設備故障診斷技術更適合問題的解決，它解決了模糊診斷準確性的問題，并克服了組合爆炸問題。由于故障與征兆之間存在著不同程度的因果關系，在綜合考慮所有征兆的基礎上來診斷設備可能發生的故障，就可以提高故障診斷的準確性，降低漏判的可能性。這種方法不但消除了在線監測中測量誤差的影響，而且很好的解決了模糊不確定的影響。但是多參量推理方法總是存在模糊規則的難以確定的問題，利用自適應神經網絡雖然可以自學習確定模糊規則和模糊推理，但非線性系統的診斷結果仍然存在不理想的情況。

小結與展望

電力設備多參數故障診斷不僅是設備智能檢修模式的基礎，也符合變電站綜合自動化正在實施的電氣運行模式的需要。無論是常規變電站還是無人值守變電站，在其故障診斷系統中，都需要采用多參數的故障診斷方法以作為輔助決策手段，進而提高診斷能力。采用多參數的電力設備故障診斷技術，這樣變電站綜合自動化才更加完善和更有效，必將推動變電站綜合自動化向前發展，這對提高我國變電站綜合自動化水平具有重要意義。

參考文獻

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篇（5）

中圖分類號：G643 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）04-0007-03

WANG Biao， ZHU Zhiyu

Abstract Aiming at the existing problems of assimilation with aca-

demic degree postgraduates and lack of application ability for profe-

ssional degree postgraduates， a new training mode has been con-ducted to improve their vocational ability and innovation ability. Combined with the industry features of the school， we explore the

new training mode of both professional skills and occupation skill development by establishing a new curriculum system， an innovative practice platform， an innovation tutor team and a comprehensive evaluation mechanism. The reform will improve practical ability and comprehensive quality of professional postgraduates.

Key words control engineering； professional degree postgraduate； practical ability； professionalism

1 引言

隨著研究生教育的發展，學術型人才培養的重心已向博士研究生轉移，碩士生的培養目標更多地偏向于應用型、專業型人才的培養。與學術型研究生相比，專業型研究生的培養要以職業能力為導向并突出實踐性[1]。同時，社會經濟的發展和產業的升級換代需要高新知識和科研成果向生產力轉化，行業、企業需要高校培養出多樣性、職業性的創新型人才。因此，如何提高專業學位研究生的培養質量，培育出具有創新能力和職業技能的高素質人才，是我國研究生教育質量提升必須面對的重大課題。

經過多年的探索和改革，專業學位研究生教育需具有職業性和實踐性特質已逐漸被高校及社會各界認同。但總體來看，與國外相比，一些高校提出的“實用型專家”“職業型人才”等目標，抽象程度和標準過高，很難實施[2]。很多高校專業學位研究生的培養模式與學術型學位研究生趨同，未凸顯其應用型和實踐性的特色，專業學位與職業任職資格關聯度弱，使得專業學位研究生教育存在同化、弱化、矮化的弊端[3-4]。

針對以上問題，江蘇科技大學圍繞專業定位，在人才培養體系中，以國家對海工裝備和高技術船舶的發展戰略為指引，以行業對控制工程人才的實際需求為牽引，通過優化課程體系、培育創新型科研平臺、組建創新導師團隊和建立多元化考核機制等，探索專業研究生的培養模式，形成“面向船海，校企協同，工學結合，強化實踐”的人才培養理念，建立了船舶與海洋工程特色鮮明的“創新應用型、知能復合型”工程人才培養體系。

2 提高專業能力和職業素養的課程體系

與學術型研究生不同，專業型研究生偏重于應用和實踐，所以專業學位研究生的課程設置應體現特定的行業特點，突出職業能力和綜合素質培養目標[5]。在課程階段應側重于專業知識的學習和職業技能的訓練，課程內容和各項實踐環節能充分反映行業對應用型人才的知識與能力要求；在論文階段應側重于工程應用并兼顧學術價值，著力培養研究生在工程背景下處理實際問題的能力和對新技術的應用。

1）在課程設置上，控制學科所在學院圍繞研究生的就業方向和社會需求，以實際應用為導向，基于船舶自動化、智能電氣與系統和集成控制系統等研究方向，增設船舶機艙自動化、船舶電力系統、船舶先進控制和船舶伺服系統等課程，以彌補培養體系中工程技術領域課程不足的問題。

2）合理布局R悼緯蹋堅持課程的實用化取向，增加實踐教學的分量。開設先進控制理論應用、智能信息處理等實踐課程，培養學生理論聯系實際和解決工程實際問題的能力。

3）為了反映行業發展的最新水平、拓寬研究生專業知識面和開闊學術視野，增設控制科學與工程前沿課程、水下機器人控制和船舶機艙自動化等跨學科課程。

4）部分課程設置及考核與相關職業資格考試進行有機銜接，引導學生參與企業實訓及全國工業自動化人才認證培訓（IAAT）和工信部全國信息化工程師崗位技能（NCIE）項目，推動專業學位研究生與自動化從業資格認證相銜接，加強學生的實踐能力和職業技能培養。

3 產學研協同，打造創新型實踐平臺

實踐能力與職業能力是專業學位研究生教育目標的關鍵因素，它們必須在實際應用中形成和發展[6]。通過與企業合作組建的研究生工作站為載體，實現企業與高校優勢互補，促進產學研合作，有利于加速高?？萍汲晒D化，同時為學生提供接觸學科前沿的職業型實踐機會[7]；依托學科實踐平臺，可以縮小教學實驗與社會實際應用的差距，促進教學和科研相互轉化，帶動多學科多專業的協同發展。

學院通過建立和完善江蘇省企業研究生工作站等多種形式，多方位培養學生工程實踐能力，同時在項目開發過程中提煉課堂案例和實驗案例，逐步形成“研究生―教師―綜合實驗中心―研究生工作站―船舶企業”的教育生態體系，如圖1所示。學院與上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船有限公司和鎮江賽爾尼柯電器有限公司等多家國內外著名企業共建有工程實踐教育中心和協同創新中心，成為研究生科研的孵化器和推進器。中心圍繞船舶與海洋工程電氣自動化、軌道交通車輛裝備研發和智能家居等方向開展工程化技術研究，實現學科鏈和產業鏈的對接，為培養高質量、專業面寬、具有創新精神和實踐能力的應用型人才創造了條件。

學院除了與Rockwell、Cypress、西門子和浙大中控等國內外多家知名企業共建聯合實驗室，還擁有為探索船舶與海洋工程綜合自動化和數字化構建的教學、科研與科技開發三位一體的綜合型實驗室，如江蘇省船舶與海工裝備自動化工程實驗室、船舶綜合電力系統實驗室和江蘇船舶電氣自動化工程技術研究中心等。這些特色實驗室凝練了控制學科的研究方向，在船舶綜合控制、船舶與海洋平臺綜合監控系統、船舶自動化系統集成等方面擁有一批具有自主知識產權的自動化裝置和產品，有利于提高研究生在船舶自動化技術領域的研究與開發水平，推動教學與科研的共同發展。

4 組建創新導師團隊

作為研究生教育的主導者，研究生導師的水平直接影響著研究生的培養質量[8]。由于單一導師在思維方式、知識結構和學術視野方面都具有一定的局限性，不能滿足一些學科交叉、跨專業的研究課題要求，因此建立導師組，實現導師之間的強強聯手和團隊式培養，將有助于研究生拓展學術視野和擴大知識面，提高其綜合素質的培養。

本專業建立了有效的工程實踐教育基地機制、企業兼職教師聘用機制、青年教師企業研修機制、學位論文多導師制等一系列“產學研用”一體化的協同育人機制。學院制定并實施了《青年教師工程實訓管理暫行辦法》《校外兼職教師聘任與考核管理辦法》等系列政策文件，同時鼓勵校內導師到企事業、職業部門的科研和生產等實踐領域進行培訓和鍛煉。這些措施豐富了師資隊伍的工程背景，改善了導師隊伍的結構，形成師資隊伍的開放式動態協作。

依托具有行業特色的科研創新項目，如“海洋工程船動力定位控制系統研究”和“面向海洋水下結構檢測與清污的水下機器人導航與控制研究”等，多個學科導師和工程企業專家組成項目驅動型創新團隊。根據創新項目的研究目標和技術路線，導師團隊從中抽取和派生出課題，作為研究生創新能力和工程實踐能力培養的驅動課題。在項目實施過程中，通過團隊導師的共同管理，激發研究生自身的學術潛質和科研意愿，不斷孕育出階段性的創新成果，強化團隊的整體協同創新能力，從而最終實現高校、企業和研究生多方共贏。

5 建立綜合評價機制

考慮到專業學位研究生的應用性和職業性的特點，研究生的實際工作能力和職業素質指標需要被重視[9]。因此，需要建立多元化的考核機制，采取畢業論文、課程成績、實踐成績和科研獎勵相結合的形式，對研究生學習期間獲得的科研成果、課題項目完成情況、科技競賽獲獎情況、學術情況、國家專利申報情況和成果轉化情況等因素進行評價。

學院對專業碩士按照年度目標考核指標體系進行考核，以確保專業碩士培養目標和質量。第一學年的課程成績和實踐成績是主要的評價指標，其中課程成績的考查側重于考試和小論文的形式，實踐成績的考查側重于實踐報告和企業導師評價相結合的方式。第二、第三學年的主要考核是學位論文、創新實踐活動以及衍生的科研成果，其中論文的工程技術背景和應用價值會作為一項重要的指標；學生參加創新活動要結合導師科研項目或企業的研發需求，其學術能力和工程實踐能力通過科研成果進行綜合評價。一方面通過學術論文和專利評價其理論水平、科研水平，另一方面通過科研工作的經濟效益或社會效益評價其應用價值。

6 Y語

近4年來，江蘇科技大學電子信息學院培養的專業學位研究生的綜合能力有了顯著提高。從學術方面，獲得江蘇省及校優秀碩士論文共4篇，發表國內外學術論文120 多篇，獲得國家專利30多項。從應用方面，參與了船舶標準化和船舶與海洋工程電氣化發展規劃的制定，參與研制的工程船監控系統關鍵裝備和船舶綜合后勤保障等系統，技術指標達到國際同類水平，并已成功應用于多艘海洋工程船；研發的無人機艙自動化系統在多家造船企業產業化，并在國內外多艘船舶上裝備。實踐證明，新的培養模式在強化學生的創新意識、實踐能力和提高學生的職業素養等方面取得較好的成效。

參考文獻

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篇（6）

1 引言

電磁式電壓互感器（PT）作為變電站內保護、計量的主要設備，對電力系統的安全運行起著至關重要的作用，然而PT保險頻繁熔斷影響設備正常的工作，威脅著電網的安全穩定運行。

2 現狀

近年來，在公司所屬的70余座電壓等級35kV及以上的變電站內經常發生PT保險熔斷現象，嚴重威脅著電網的安全穩定運行。經對保險熔斷的PT進行例行和診斷試驗，發現因PT自身缺陷、損壞等引起的保險熔斷很少，而更換PT、PT保險，加裝消諧裝置等方法，都不能徹底解決保險熔斷的問題。下表列出近三年PT保險熔斷的次數。

3 機理分析

經調查，PT保險熔斷現象主要發生在農網變電站中，一般農網變電站中性點采取不接地運行方式，輸電以架空線路為主，瞬時單相接地故障發生的概率較大。而城區變電站，中性點大多經低阻接地，不會對PT保險造成沖擊，另外，輸電一般采用電纜，發生瞬時接地故障的可能性小。

一般情況下，PT一次保險熔斷通常是有鐵磁諧振過電壓、低頻飽和電流、系統發生單相間歇電弧接地、PT的X端絕緣水平與消諧器不匹配、PT一、二次繞組絕緣降低、短路故障、消諧器絕緣下降等因素引起；PT二次保險熔斷大多是因二次回路中發生短路。

根據調度、后臺保護屏記錄的數據顯示，PT保險熔斷大多發生在有單相接地故障或有線路操作的情況下。

電力系統在正常的情況下，A、B、C三相處于平衡狀態，對地的電容所攜帶的總電荷是零。當A相發生接地時，B、C兩相電壓有相電壓升至線電壓，致使B、C兩相與地之間形成的電容充電，在線電壓的作用下，電荷會以A相接地點和B、C兩相為回路往復循環，形成電容電流。當A相接地故障消除后，相當于B、C兩相對地電容上的電荷流向地的通道被切斷，而A、B、C三相線電壓試圖恢復到正常運行狀態下，B、C兩相原本充以線電壓下的電荷需一通道泄出去，由于A相的接地點已經被切斷，PT的一次繞組就成為了唯一通路。在泄往大地的過程中過多的電荷會引起鐵芯的飽和，此時PT在工頻電壓作用下將產生很大的沖擊電流。若系統經常發生瞬時單相接地故障就相當于上述過程的反復，造成的沖擊電流相當于多次累加，致使PT保險熔斷。

由于中性點不接地，系統單相接地消失后，PT鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過電壓，有可能使系統對地電容與PT高壓側電感相匹配，發生鐵磁諧振。鐵磁諧振中基頻和分頻的諧振電流較大，在一定條件下會導致熔絲熔斷。

經過上述分析，PT保險熔斷現象的主要原因不是鐵磁諧振造成的過電流，而是故障恢復后的電容放電沖擊電流。

4 結語

通過實際和理論兩方面的分析，單相接地故障恢復后的電容放電的沖擊電流致使PT保險熔斷的主要原因，解決此問題的方法是為沖擊電流尋找一泄漏通道或增大PT阻抗，而更換PT、加裝消諧器等措施，不能從根本上解決。

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篇（7）

1 引言

XLPE電纜線路在城市供電電網中占有極其重要的地位。X LPE 電纜的安全運行對整個電力系統的穩定至關重要，一旦發生故障，將引起所轄地區重大的停電事故，造成較大的經濟和社會影響[1]。而局部放電是電纜絕緣故障早期的主要表現形式，它既是引起絕緣劣化的主要原因之一，又是表征絕緣狀況的主要特征量。對電纜局部放電進行檢測是定量分析絕緣劣化程度的有效方法之一[2]。

電纜局部放電檢測是診斷XLPE電纜早期故障的有效方法。局部放電的檢測方法主要包括聲測法、溫度測量法等非電氣測量法和差分法、電磁耦合法、電容耦合法、方向耦合傳感器及超高頻法等電氣測量法。超高頻法是近年來發展起來的一項新技術，其原理是利用裝設的天線傳感器接收由電纜局放陡脈沖所激發并傳播的超高頻電磁波來檢測局放信號。它的主要優點有：抗低頻干擾能力強，能對局放源進行定位，根據所測信號的頻譜，可以區分不同的缺陷類型，同時可進行長期現場監測，靈敏度能滿足工程要求[3]。超高頻法采用的傳感器大致分為內置型和外置型兩類。內置型傳感器可以獲得較高的靈敏度，但是對制作安裝的要求較高，最常用的就是電容耦合傳感器。外置型傳感器的靈敏度較內置的差些，但是安裝靈活，不影響設備的運行，安全性高，最常用的是天線傳感器[4，5]。當電纜發生局部放電時，在超高頻段有豐富的頻率分量，而寬帶平面螺旋天線是檢測超高頻局部放電信號非常有效的傳感器。由此本文通過對阿基米德螺旋天線和對數螺旋天線兩種平面螺旋天線進行對比，制作了一種工作頻帶在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天線，利用高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析，仿真結果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內，都具有較高的靈敏度和優越的性能，滿足各項性能指標的要求。

2平面螺旋天線的設計

2.1 天線的性能要求

為了使天線較準確的采集到XLPE電纜發生局部放電時所激發的電磁波信號，必須滿足以下要求：

（l）可以較好的接收信號并且能抑制現場干擾信號；

（2）帶寬和中心頻率要合適，結構簡單，尺寸小，便于使用和安裝；

（3）電壓駐波比小于2，并且具有較高的增益和靈敏度，易于實現阻抗匹配[6]。

2.2 天線的設計

2.2.1等角螺旋天線

等角螺旋天線是一種頻率無關天線，天線的形狀由具有一公共軸和相同參數的等角螺旋線構成。天線具有由平衡饋電線饋電的兩個臂，螺旋線的等角臂形成在同一平面上。天線表面非導電介質部分的形狀和尺寸與螺旋等角臂的形狀和尺寸全等。一般情況下該天線需視其對工作帶寬的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋線的極坐標表達式為：

（1）

為螺旋線矢徑；為極坐標中的旋轉角；為時的起始半徑；為螺旋率，它決定著螺旋張開的快慢。

天線的最低工作頻率和最高工作頻率可以按下式計算：

（2） 其中為螺旋臂起始點到原點的距離，為螺旋臂末端到原點的距離，為上限工作頻率對應的波長，為下限工作頻率對應的波長。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖1。對數螺旋天線的各個尺寸為：，，匝數=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天線

平面阿基米德天線螺旋線的方程為：。其中為曲線上任意一點到極坐標原點的距離，為方位角，為起始角，為螺旋線起始點到原點的距離，為常數，稱為螺旋增長率。該天線的參數計算方法如下：

式中為天線外徑，為天線內徑，為上限工作頻率對應的波長，為下限工作頻率對應的波長。愈小螺旋線的曲率半徑愈小。在外徑相同的條件下，螺旋線總長度越大，終端效應越小，波段持性較好。但太小，圈數太多，傳輸損耗就會加大，通常取每臂大約20圈。螺旋線寬度大一些，其輸入阻抗就低一些。自補結構輸入阻抗理論值，實際結構輸入阻抗約為左右。若螺旋線寬度大于間隙寬度，則可降低輸入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖2。阿基米德螺旋天線的各個尺寸為：，，匝數=22.8，。

2.2.3巴倫的設計

平面螺旋天線是平衡對稱結構，其饋電方式為平衡饋電。天線傳輸線采用同軸電纜，然而同軸線雖然屬于超寬帶饋電線，并且具有良好的寬頻帶特性，但是其饋電方式為非平衡饋電，因此需要增加平衡饋電到非平衡饋電的轉換裝置即巴倫。巴倫一般分為同軸線巴倫、雙面微帶線巴倫、共面微帶線巴倫、三線巴倫和Marchand巴倫五種。本文采用指數漸變線式的平行雙線微帶巴倫，以此來滿足寬帶平面螺旋天線對于寬帶、平衡饋電的要求。所謂平行雙線分別指微帶線和其對應的地板，當微帶線的地板同微帶線本身都應用指數漸變，且變換至同樣的寬度時，就由初始端的非平衡饋電變成了平衡的平行雙線饋電結構，并且在此變換過程中實現了阻抗變換，因此這種指數漸變線結構巴倫就實現了阻抗匹配和非平衡到平衡的變換[9]。

該巴倫分為正反兩面，雙面均為微帶漸變線。始端寬度不同，接同軸電纜，終端寬度漸變到相等，接天線雙臂。平行雙線漸變線巴倫結構圖如圖3所示。

由于平面阿基米德螺旋天線的輸入阻抗為，所以在工作頻帶內由輸入端的變為輸出端的。其非平衡端

線寬可按微帶線寬計算，[10]。根據唯一性定理和鏡像原理，其特性阻抗約為同樣寬度的微帶線端口阻抗的2倍，根據上述計算方法，可得巴倫的各項參數為，，，[11]。

3 仿真結果

據XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析。如下進行詳細的分析。

天線的介質基板選取的是環氧樹脂板，它的介電常數，介質基板的厚度。

3.1駐波比

電壓駐波比系數VSWR通常用來表征天線與饋線的匹配情況，計算公式為：，其中：為反射損耗的反射系數。它與傳輸特性阻抗的關系為：

，式中：為天線的輸入阻抗；為傳輸特性阻抗。對數螺旋天線電壓駐波比如圖4所示，阿基米德螺旋天線電壓駐波比如圖5所示。

3.2增益

天線增益是綜合衡量天線能量和方向特性的參數，通常以天線在最大輻射方向上的增益作為天線的增益，以天線在最大輻射方向的方向系數作為這一天線的方向性系數。天線在某方向的增益G是它在該方向的

輻射強度同天線以同一輸入功率向空間均

勻輻射的輻射強度之比，即：

式中：U為天線在某方向的輻射強度；為輸入功率[12]。阿基米德螺旋天線的三維增益方向圖如圖6所示，對數螺旋天線的三維增益方向圖如圖7所示：

由仿真結果分析可知，阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結構簡單的優點，并且便于安裝使用。因此本設計采用阿基米德螺旋結構做出了天線實物，并進行了現場測試，天線仿真圖圖8和實物圖圖9如下：

4 結語

根據XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析，仿真結果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內，都具有較高的靈敏度和優越的性能，能夠滿足各項性能指標的要求，并且設計了適合于XLPE電纜局放檢測的超高頻天線，天線中心頻率為700MHZ，天線在Z軸正方向具有最大增益值。

設計采用平行雙線漸變線巴倫經50同軸電纜饋電，天線具有超寬頻帶特性，經仿真和測量，在整個有效帶400MHZ～1GHZ內電壓駐波比小于2， 并且具有較高的增益和靈敏度，可以較好的接收信號并且能抑制現場干擾信號，易于實現阻抗匹配，測試達到了要求。

阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結構簡單的優點，被用來檢測XLPE電纜局部放電的超高頻信號，此天線具有便于對電纜局放進行非接觸檢測，其具有較高的靈敏度和良好的方向性，能夠滿足各項性能指標的要求，同時還可以隔離工頻信號和避免空間電暈以及周期性脈沖信號的干擾。

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篇（8）

Abstract: This paper elaborates on the electrical substation main wiring design, makes the discussion to the main wiring concepts and issues to be considered, and combined with the engineering example analysis of the design of the main electrical wiring.

Key words: electrical main wiring； design; discussion;

中圖分類號：TM621

0前言

隨著經濟的快速發展和人民生活水平的進一步提高,對火力發電廠變電站的供電能力提出了更高的要求，而變電站供電的可靠性,是考察其供電能力的重要指標。影響變電站供電可靠性的因素有多種,其中變電站電氣主接線的設計尤為重要。

1、電氣主接線設計

變電站電氣主接線是變電站電氣設計過程的首要部分,也是電力系統的重要環節之一。變電站電氣主接線連接著各種高壓電器,負責接受和分配高壓設備的電能,反映各種設備的相互作用、連接方式和各回路間的相互關系,是變電站電氣部分重要組成。其連接方式的確定對電力系統整體以及變電站本身的供電可靠性、運行靈活性、檢修方便與否和經濟合理性起著決定性的作用,同時也對變電站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方式的擬定有著很大的影響。

2、電氣主接線設計原則

2.1 應滿足可靠性要求

運行可靠性是電力生產和分配的首要要求。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一次部分和二次部分在運行中可靠性的綜合。主接線設計不僅要考慮一次設備的故障率及其對供電的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障率及其對供電的影響。

2.2 應滿足靈活性要求

為了滿足調度需求，主接線應能保證靈活操作、投入或切除某些機組、變壓器或線路，達到系統在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的調度要求，為了滿足安全檢修需求，主接線應能保證可方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，而不致影響電廠的運行或停止對系統的供電。

2.3 應滿足經濟性要求

主接線應簡單清晰，以節約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資；使控制保護不過于復雜，以利于運行并節約二次設備投資；主接線要為配電裝置布置創造條件，以節約用地和節省架構、導線、絕緣子及安裝費用。

2.4 應滿足擴建的要求

主接線應能較容易地從初期接線過渡到最終接線，使其在擴建過渡時，一次和二次設備裝置等所需改造量最小。

3、電氣主接線設計需考慮的問題

3.1 需要考慮變電站在電力系統中的位置。變電站在電力系統中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。

3.2 要考慮近期和遠期的發展規模。變電站電氣主接線的設計，根據負荷的大小、分布、增長速度,根據地區網絡情況和潮流分布,來確定電氣主接線的形式以及連接電源數和出線回數。

3.3 考慮負荷的重要性分級和出線回數多少對電氣主接線的影響。對一級負荷,必須有兩個獨立電源供電,且當一個電源失去后,應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷,一般要有兩個電源供電,且當一個電源失去后,應保證大部分二級負荷供電；三級負荷一般只需要一個電源供電。

3.4 考慮主變臺數對電氣主接線的影響。變電站主變的臺數對電氣主接線的選擇將產生直接的影響,傳輸容量不同,對主接線的可靠性、靈活性的要求也不同。

3.5 考慮備用容量的有無和大小對電氣主接線的影響,發、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電,適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無有所不同。

4、電氣主接線的設計步驟

4.1 分析原始資料

1）工程情況。變電站類型,設計規劃容量、主變臺數及容量等。

2）電力系統情況。電力系統近期及遠景發展規劃,變電站在電力系統中的位置和作用,本期工程與電力系統連接方式、各級電壓中性點接地方式等。

3）負荷情況。負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數及輸送容量等。

4）環境條件。當地的氣溫、濕度、風向、水文、地質、海拔高度等因素,對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。

5）設備制造情況。為使所設計的主接線具有可行性,必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等進行分析比較,保證設計的先進性、經濟性和可行性。

4.2 擬定主接線方案。根據設計任務書的要求,在原始資料分析的基礎上,可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以及母線結構等考慮不同,會出現多種接線方案。應依據對主接線的基本要求,結合最新技術,確定最優的技術合理、經濟可行的主接線方案。

4.3 短路電流的計算。對擬定的主接線,為了選擇合理的電器,需進行短路電流計算。

4.4 主要電器選擇。包括高壓斷路器、隔離開關、母線等電器的選擇。

4.5 繪制電氣主接線圖。將最終確定的主接線,按工程要求,繪制工程圖。

5、工程實例

某變電站設有兩臺主變壓器,站內主接線分為220kV、110kV和10kV三個電壓等級。各個電壓等級分別采用雙母接線、雙母接線和單母線分段接線。

5.1本變電站電氣主接線設計

(1)220kV電壓側接線

采用雙母線或單母線接線的110kV-220kV配電裝置,當斷路器為少油型時,除斷路器有條件停電檢修外,應設置盤路母線。當110kV出線回路數為6回及以上,220kV出線回路數為4回及以上時,可設置專用旁路斷路器。本變電站220kV線路有8回,可選擇雙母線帶旁路母線接線或雙母線接線兩種方案。

(2)110kV電壓側接線

《DLT5218-2005 220kV-500kV變電所設計技術規程》規定:220kV變電所中的110kV、66kV配電裝置(或35kV配電裝置),當出現回路數載6回以下時(或為4-7回時)宜采用單母線或單母線分段接線,6回及以上時(或8回及以上時),宜采用雙母線接線。本變電所110kV線路有8回,采用雙母線接線方案。

(3)本變電所10KV線路有12回,可采用雙母線接線或手車式高壓開關柜單母線分段接線兩種方案。

5.2 方案比較

方案一用于出線較多,輸送和穿越功率較大,供電可靠性和靈活性要求較高的場合,設備多,投資和占地面積大,配電裝置復雜,易誤操作。方案二簡單清晰,調度靈活,不會造成全站停電,能保證對重要用戶的供電,設備少,投資和占地小。手車式斷路器的出現和運行成功,斷路器檢修問題可不用復雜的旁路設施來解決,而用備用的手車斷路器來替代需要檢修的工作的手車斷路器。采用手車式高壓開關柜,可不設置旁路設施。

圖1 變電站電氣主接線簡圖

6、總結

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1.培養條件差異化較大

對于地方高校而言，一方面，相當于國內一流高校和各種強大資源，其硬件條件（如實驗條件、經費支持、信息資源等）和軟件環境（師資力量、管理體系、研究氛圍、校企合作、公共關系等）處于相對劣勢。但另一方面，與重點大學相比，地方高校更為重視工程碩士培養，在導師選聘、學生待遇、學習環境上或能提供更有優越的條件，且政策層面更加靈活。以某地方高校2009屆機械工程領域工程碩士為例，共29人，學院在授課方式、生活學習條件等方面實行政策傾斜，并為每位研究生配備雙導師，研究生論文全部來源于企業生產實踐。因此，地方高校工程碩士培養條件往往呈現很大的差異性。

2.生員質量參差不齊

（1）知識背景各異：由于機械行業是一個技術密集型行業，涉及材料、機制、電氣、測控、管理等諸多學科，生員專業差異性大、畢業院校也各自不同，因此該領域的生員背景知識差異較大。

（2）文化基礎較為薄弱。工程碩士研究生大多來自地方大中型企業的產品研發、生產一線及管理部門，具有極為豐富的產品開發設計、生產、管理經驗，但絕大部分人員離開高校較長時間，加之工作繁忙，沒有時間、精力學習本領域的前沿理論，存在一定知識陳舊現象，且英語、計算機等文化課基礎較為薄弱。

（3）學習積極性高但往往“心有余而力不足”，參加工程碩士學習的學員絕大多數都是是單位的技術骨干和中層管理干部，甚至有些擔任重要的行政職務，往往很難保證充分的學習時間和精力。

3.培養目標難以實現協調一致

地方高校機械領域工程碩士培養目標的實現需要高校、企業、研究生本人三方通力協作才能得以實現。然而，在具體實踐過程中往往會出現一些問題。（1）企業迫切需要學校培養出創新能力強、能夠理論聯系實際、為企業創造大量經濟效益的應用型人才，但是往往很難將上述目標轉化為具體的培養方案并落實在具體的培養過程中。（2）大多高校在工程碩士的培養過程中受以往慣性影響，往往會傾向于更為重視研究生的理論及學術水準提升，未能有效與企業溝通，協調一致，從而難以滿足企業對于人才的要求。（3）絕大多數學員都是抱著很強的求知欲來學習的，但是往往低估了學習過程的艱苦性，加之家庭、工作方面的影響，往往會降低自己的要求，演變成為僅僅為了畢業證和學位證而學習，把獲得更高層次的學位而有利于自身發展作為學習目的。

4.過程管理不夠建全和完善

工程碩士研究生往往是企業的技術、管理骨干，承擔著繁重的科研、生產、管理任務，而工程碩士培養過程又是“進校不離崗”，因此在碩士生培養階段的學員往往在學習時間、學習地點、投入精力上會出現工作與學習之間的沖突；此外，學習內容與學員自己的知識背景差距大，學習難度大；同時，導師往往在學校承擔有其他教學科研任務，難以全身心投入。其次，在實際培養中往往沿用學術型培養模式，學院負責研究生的理論課教學、論文開題、中期檢查、答辯等工作，企業很少能參與人才培養的各個環節，往往造成企業對人才的質量要求與研究生的培養脫節。另外，“雙導師制”是針對工程碩士特點而實施的，但由于學員是在職學習，大部分時間在企業，學校導師往往很難像指導學術型研究生那樣細致指導，企業導師則往往是業務骨干或高層管理人員，難以抽出有效時間進行科學指導，從而使得工程碩士指導過程出現空檔。5.評價標準難以把握工程碩士培養是為工業企業培養具有創新能力的應用型人才，內容側重于應用能力和工程實踐能力。因此畢業論文中應強化解決工程問題的新思路、新設想、新工藝、新方法、新技術，而不一定要求具有較高的理論研究水平。而校內指導老師往往沿襲以往慣例，重學術水平輕工程應用、重理論輕實踐，如何客觀科學地評價工程碩士論文質量仍需要進一步厘清，因此對工程碩士論文客觀評價有一定難度。

二、提高機械工程領域工程碩士質量的探討

針對機械工程領域工程碩士培養的現狀和區域內產業發展趨勢，結合師情、生情、校情，湖南科技大學在機械工程領域工程碩士的培養過程中主要做了以下幾個方面的工作：

1.完善培養體系，強調實用性和可操作性

針對省情、校情、生情，依照“突出實踐能力”、“強化應用能力”、“提高綜合能力”及“夯實基本素質”原則，學校、企業單位、學員（導師）三方面結合協商制訂了具有學校特色的機械工程領域工程碩士培養方案。在具體實踐中，開學前邀請研究生院主管領導、企業專家、部分導師和學員代表進行溝通，根據生產、開發、制造過程中的具體問題，經現場專家、導師的交流和學員的面談后，學員可以結合自己從事的具體工作，選擇合適的課程滿足自身需要。

2.改革授課方式，強調靈活性和實用性

湖南科技大學工程碩士大都來源于本地大型工業企業，生產任務繁重，學員無法脫產學習。針對這一情況，學校采取了以下措施：（1）確立班主任責任制，每個班級配備1名碩士生導師為固定班主任，負責日常管理和聯系。（2）多時段集中授課。由班主任提前調研，確定合適授課時間，然后提前通知各位學員。對于因特殊情況未能參加授課的學生則利用周末、節假日進行單獨補課。（3）現場授課。對于部分距離較遠的學員，湖南科技大學采用教師現場授課。如學校多次組織相關教師到學生較為集中的企業等進行集中授課，取得了較好的教學效果。

3.強化校企合作，深化“雙導師制”

湖南科技大學針對“雙導師制”進行了以下改進：（1）師生雙向選擇：入學前組織師生見面會，加強交流，保證學員、校內導師、現場導師研究方向的一致性。（2）重視論文開題。由學位分委員會統一組織、集中管理、集中審核、嚴格把關。（3）加強中期考核。由校內導師和現場導師組成評議組，互相檢查監督，保證論文質量。

4.加強管理，保證質量

為保證工程碩士研究生的培養質量，湖南科技大學建立了研究生院、學院、導師三級管理體制，主要包括：（1）研究生院嚴把生源質量。在招生中全面考核學生理論水平、科研能力、綜合素質，嚴把招生質量關。（2）學院負責日常教學管理。課程教學是工程碩士教育的核心環節，課程設置、內容選擇、教學方式上有效結合學員實際工作內容、突出個性，實行學分制和選修制相結合的考評體系，充分調動學生的積極性；考核方式采取讀書筆記、筆試、研究報告、綜合分析等多種方式。（3）導師負責督促研究生學習、培養過程。由專家組集中組織學生開題、期中檢查，答辯過程由導師初審、預答辯、匿名評審等環節組成，確保研究生論文質量。

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引言

超聲波用于氣體和流體的流速測量有許多優點。和傳統的機械式流量儀表、電磁式流量儀表相比它的計量精度高、對管徑的適應性強、非接觸流體、使用方便、易于數字化管理等等。近年來，由于電子技術的發展，電子元氣件的成本大幅度下降，使得超聲波流量儀表的制造成本大大降低，超聲波流量計也開始普及起來。

多通道（也叫多聲道）測量是近年來流量測量的一個研究熱點，許多流量計都在原有技術的基礎上向多通道測量改進，采用多通道測量有以下兩個原因：延長聲程和確定截面流速分布。

1、多通道測量超聲波流量計測量原理

1.1時差法超聲波流量計測量原理

當超聲波束在液體中傳播時，液體的流動將使傳播時間產生微小變化，并且其傳播時間的變化正比于液體的流速。。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。其原理圖如圖1所示：

常用單聲道的時差法超聲波流量計是以超聲波的時間差方法為基礎。利用超聲波脈沖在通過液體順逆兩方向上傳播速度之差，來求圓管內液體的流量，其關系表達式如下：

通過時間指標：

與系數Kh相乘，得到體積流量：

1.2以確定截面流速分布為目的的多通道測量

流體的流態可以分為層流和紊流兩種，而單聲道測量求出的是聲路上的平均線速度，為了求出流量，僅知道這個平均速度是不夠的，必須知道流速在橫截面上的分布曲線，為此可以在管壁上安裝多對換能器，每對換能器聲束所在平面與管道軸線相互平行，且每對換能器的測量原理和前面所述的單通道基本相同，利用每個聲道測得的數據近似求出橫截面上的分布曲線，進而求出平均面速度和流量。如圖2所示是一個3聲道測量的例子：

1.3延長聲程和確定流速分布相結合的多通道測量

以2聲道測量為例子，其聲道從管道截面和側面上看如圖3所示：

圖中的4個超聲波探頭都安裝在過軸線的同一個平面上，管道同側的2個探頭一個方向向上一個向下，每一路超聲波都是經過管壁的的兩次反射回到同側的探頭，這樣不僅可以延長聲程，而且可以得到兩個聲道測量的平均值，使測量更準確，為了更精確地確定流速分布，還可以采用4聲道5聲道等。

目前已經投入應用的多通道超聲波流量計中，以確定截面流速分布為目的的多通道測量的通道數量最大可達到9個，再加上精確的數學分析，如插值法等，其測量精度可以達到≤±0.1～0.2% 。

2、超聲波流量計安裝建議

超聲波流量計的一般安裝條件應該滿足某幾個原則，即保證設備的可靠性，精確性，可重復性和長期的穩定性。管線內的氣體或固體被限制到最小以避免流量計產生錯誤。事實上，氣泡或者固體顆粒影響超聲波在管道中傳輸，儀表會產生不可靠的數據。由于管線比較長，壓力損失幾乎不存在，不會產生憋壓現象，氣相的轉換也可以避免。

2.1安裝環境的要求

2.1.1環境溫度：高寒、高熱環境既有可能縮短儀表的使用壽命，更有可能損害儀表的測量性能，因此，任何測量儀表都會對外界環境溫度的適應能力做出自身的具體規定。在某些特殊情況下（比如，被測介質與外界環境之間的溫差較大并且測試流量較低），為預防外界環境溫度對測量結果造成的附加影響，建議對儀表及其上下游的測量管加裝遮雨防曬設施或者采取必要的隔熱保溫措施。

2.1.2振動：超聲波流量計雖然在出廠前都經過了嚴格的機械振動試驗，但是作為一種精密的測量儀表，如果長期在靠近振動源或具有振動的環境中使用，其測量性能及壽命都有可能受到嚴重的影響。因此，唯一的方法就是遠離或消除振動。

2.1.3電氣噪聲：超聲波流量計作為一種以微電技術為基礎的高精度測量設備，雖然其本身具有一定的抗外界電磁和電子干擾的能力，但是安裝現場往往復雜多變，如果不對使用環境中的“電氣噪聲”提出要求，那么在設計和安裝時就有可能由于疏忽將其置于電磁場合電子干擾環境之中，比如變壓器或固定的無線通訊場所附近，儀表測量的準確性及工作的可靠性就因此可能受到影響。

2.2安裝管段的要求

2.2.1上游收斂； 2.2.2上游單束； 2.2.3上游分散。

2.3安裝注意事項

在管道上安裝設備時，應核對：

a.流量計上游是否清潔 b.法蘭和接口是否一致

c.法蘭的緊固是否對上下游的管線產生過多的影響

d.電氣連接位置是否妥當 e.防爆保護滿足需求

f.如安裝在危險區域，電源和儀表電纜應該滿足電氣規范。

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中圖分類號：TH13 文獻標識碼：B

本文以漢江丹江口鋁業公司凈化除塵風機改造為例，通過對現有電機運行情況分析研究，為更好的對變頻調速技術消化吸收，降低項目投資風險， 變頻節能技術推廣應用分以下三個階段逐步實施：

1 凈化除塵風機的節能改造

1.1 五萬噸凈化排煙風機變頻節能改造

2011年4月，通過對五萬噸凈化排煙風機變頻節能改造可行性研究，認為用兩臺TYVERT-Y10/029型變頻器采取二開二備的運行方式，控制四臺10kV 400kW的凈化風機的方案可行。2011年6月，公司與武漢市通益電氣有限公司簽定《合同能源管理服務協議書》，確定由通益電氣有限公司完成對五萬噸凈化排煙風機變頻節能改造所需設備提供、安裝、試驗、驗收。2011年11月，項目完成投入運行，通過湖北省節能監察中心的檢測數據表明五萬噸凈化變頻節能改造的節電率為63.79%。

1.2 部分低壓電機和三萬噸凈化排煙風機變頻節能改造。

2011年12月，船泵132kW水泵節能改造由深圳市科駿實業有限公司提供設備及安裝，生產部負責項目管理。2012年1月公司對船泵132kW水泵節能改造進行項目驗收。經過節電率核算，泵船132kW取水泵節能改造項目節電率達到33.8%。

1.3 低壓變頻節能改造

分為凈化系統溜槽高壓風機變頻節能改造和動力車間外循環水泵變頻節能改造兩個子項目。其中，凈化系統溜槽高壓風機變頻節能改造分為二萬噸、三萬噸、五萬噸溜槽高壓風機變頻節能改造三個單元進行。動力車間外循環水泵變頻節能改造分為五萬噸、“3+2”、電四外循環水泵變頻節能改造三個單元進行。低壓變頻節能改造取得了較好的節電效果，由于改造設備分布較散，目前尚未取得其節電率的數據。

1.4 3萬噸凈化排煙風機變頻節能改造

采取一拖二的配置，實現由一臺變頻器（額定容量為800kVA）同時拖動三萬噸1#、2#凈化風機電機（單臺額定容量為400kVA），通過調節電機運轉速度的方式滿足凈化工藝所需的工況。2012年5月，由生產部組織項目實施，由榮信電力電子股份有限公司提供變頻器及配套設備的購置、安裝、調試、驗收及技術服務。2012年9月投入運行，并通過鋁業公司驗收。通過與2012年1月運行耗電量相比較，3萬噸凈化排煙風機變頻節能改造的節電率為66.90%。

1.5 2萬噸凈化排煙風機進行變頻節能改造。

2012年9月，生產部確定了二萬噸凈化排煙風機變頻節能改造方案，采取一臺變頻器（額定容量為1250kVA）同時拖動三萬噸3臺凈化風機電機（單臺額定容量為400kVA）。2012年10月，公司與上海中際電氣有限公司簽定了高壓變頻器及配套設備的購置、安裝、調試、驗收及技術服務協議。目前該項目正在實施過程中，保守地估計二萬噸凈化排煙風機進行變頻節能改造的節電率將達到52%。

2 改造后的節電率與國內同類水平的比較（國內同類項目的平均節電率為35%左右，詳見圖1）。

3 改造前后節電情況對比（詳見表1）。

4 變頻器的注意事項

4.1 如果電網上有大量的計算機、工控機等設備以及綜合保護信號，對電網中的高次諧波分量有嚴格的要求，在改造項目中應對變頻器產生的高次諧波對電網的影響作具體要求和測量。

4.2 按變頻器工作原理可知，運行中的變頻器不允許在其輸出端進行切換；否則在切換過程中會使變頻器中的某些電子器件受到大電流沖擊而降低其壽命。為了保護變頻器，在進行切換之前應使變頻器停止運行，然后再在其輸出端進行切換，切換好后再重新啟動變頻器而恢復正常運行。