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第1篇：防震減災的重點范文

Abstract： This paper uses Proteus simulation technology to SCM practice， makes a detailed analysis and discussion on a series of typical application， and discusses its positive effect on SCM technology curriculum construction and practice ability training.

關鍵詞： 仿真技術；單片機；Proteus仿真軟件；實踐；應用

Key words： simulation technology；SCM；Proteus simulation software；practice；application

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）29-0233-02

0 引言

單片機技術是電子信息類、電氣控制應用類、通信類、機電和數控類專業的必修課程之一，其理論性和實踐性較強。在實際授課過程中，授課教師必須借助一些軟硬件實驗理論，并將其與實際技術內容相聯系，才能幫助學生有效地理解和掌握課程內容的重點，提升學習效果。但目前，從總體來看，我國仍有相當一部分院校在單片機實驗設備的投入上不足。基礎硬件設施不足，嚴重地影響相關課程實驗的開設，不利于其學科建設的長效發展。在傳統的單片機課程建設和理論學習中，學校通常將一些課程實驗安排在實驗板或試驗箱上。但由于傳統的實驗板或試驗箱的硬件電路設計較為完善，無需過多連接和操作，因此學生在進行實踐操作時只能完成一些難度系數較低、專業水平不強的接線工作，待接線完成后再按實驗指導書將程序編好寫入得到預期結果。這種課程實驗難以滿足學生單片機技術課程學習的需要，學習效果不佳。實驗做完后，學生對系統硬件原理仍然是一知半解，更談不上學生自己設計電路進行軟硬件聯調，這樣的結果是大大降低了實驗課程的學習和實踐效果。針對這些問題，嘗試將Proteus軟件引入到單片機的課堂學習和實踐操作環節當中，利用這種虛擬仿真軟件，既可以做到邊講邊演示、邊學邊做，又可以有效地檢驗學生所涉及的電路是否合理實用，符合電路操作規范。一般情況下，那些在普通機房中安裝的仿真軟件是可以拆卸和移動的，這就形成了一個可移動的、完全開放的、靈活的單片機實驗室。據有關研究結果顯示，此種實驗課程學習方法實現了Proteus仿真軟件與單片機課程學習的有機統一，充分地發揮了學生的主體作用，有利于提高其學習積極性和興趣，有利于學生深入學習和加強實踐。

1 Proteus仿真軟件

Proteus仿真軟件是目前世界上最為先進和完備的系統設計和仿真平臺，由英國的Labcenter公司自主研發設計，它具有軟件仿真、電路仿真、PCB設計等功能，實現了微控制器與電路的仿真一體化，并可對軟件源代碼進行實時調試，更為高效便捷。當Proteus仿真軟件被應用于單片機試驗時，必須至少經過以下三個步驟：①畫出實驗所必須的實驗電路圖。在設計原理圖時，設計者必須先在Proteus平臺上及時定位所需器件，通過特定的搜索確定其相應內容；完成電路設計后，設計者可以充分利用軟件給定的檢測工具及時排除電氣故障，以保證整項試驗的順利進行。②根據設計圖確定具體的實驗程序和步驟。在經過一系列調試之后，設計者即可得到一個十六進制的目標代碼。另外，在對軟件進行調試時，由于Proteus仿真軟件自身并不支持C語言，因此要進行相應的程序轉換后再裝入單片機進行系統仿真。③將生成的十六進制目標代碼文件裝入單片機，仿真實際效果，若不滿意可修改原理圖或程序，直至成功。若最終結果未達到實驗的預期目標，則需進行多次仿真模擬，直至達到原定的設計目標為止。與其他方式相比，仿真技術的最終顯示更為形象，直觀性強，便于觀察。其中，數字電平用色點來顯示，高電平用紅色顯示，而低電平和無效電平則分別用藍色和灰色來標注顯示。

2 單片機仿真實踐應用實例

在進行單片機實踐應用學習時，課程設計人員必須在熟練操作軟件的基礎上進行實驗仿真，領會軟硬件統一協調的含義，現以籃球比賽簡易計分器為例說明單片機仿真實踐應用過程。

2.1 硬件電路設計 該實例是一臺單片機控制的籃球比賽簡易計分器，通過三個LED數碼管來顯示當前的分數。系統硬件主要由AT89C51單片機、LED數碼管、按鍵等元器件組成。若“加1”鍵按下，則分數加1；“加2”鍵按下，則分數加2；“加3”鍵按下，則分數加3；“減1”鍵按下，則分數減1。四個鍵分別連至AT89C51的P0.0到P0.3等4個引腳。在Proteus ISIS中繪制好的系統原理圖如圖1所示。

2.2 軟件設計 本實例的軟件設計思想是：單片機總在不停地掃描P0口的低4位，并判斷是否有鍵按下、哪個鍵按下。有鍵按下后，執行相應的加法或減法程序；再將分數值轉換成3位非壓縮BCD碼，利用查表指令分別查出相應的數碼管顯示代碼并通過相應接口輸出，最后由LED數碼顯示相應的分值。主程序清單如圖2。

2.3 仿真調試 一般地，設計人員一般選擇在ISIS里進行電路原理圖設計，并在設計完成后將系統軟件以HEX文件的形式保存，并裝入事先預備好的AT89C51芯片內。在完成上述一系列工作后，設計人員即可開始系統虛擬仿真操作。

在本實例中，設計人員充分利用了單片機的一系列硬件功能，如按鍵功能、I/O功能、LED功能等，同時還使用了主程序和子程序等的一些有效設計方法，有效地保證了仿真運行的平穩性和安全性。據最終分析結果顯示，該實驗中硬件電路的連接較為準確，整體功能發揮較好。

3 結語

利用Proteus仿真軟件對所設計的單片機系統進行仿真，既克服了單片機實驗中實驗板或實驗箱電路固定、實驗內容固定、學生自主性差等方面的局限性，又能從工程的角度直接看程序運行和系統工作的過程和結果，有效地彌補了實驗和工程應用脫節的矛盾。由于實驗過程與工程實踐相接近，可在不投入硬件的情況下鍛煉學生進行軟硬件綜合開發的能力。相關實驗研究結果顯示：這種仿真技術與單片機實踐相結合的課程學習模式解決了理論和實踐相脫節的問題，實現了學生理論學習與動手實驗兩個環節的有機統一，極大地激發了學生的興趣，提高了學生的動手能力、創新意識和創新能力，取得了明顯成效。

參考文獻：

[1]張婧武，周靈彬.單片機系統的PROTEUS設計與仿真[M].北京：電子工業出版社，2009.

第2篇：防震減災的重點范文

 

電子電氣類課程的傳統教學采用"先理論,后實踐"的教學方法,即先在教室進行理論教學,然后在實驗/實訓室進行實踐教學.這種教學模式的弊端是顯而易見的,枯燥的理論課程讓學生失去了學習興趣.因為學生前面的理論知識沒有掌握好,導致后面的實驗教學也難以收到好的效果.

 

近十年來,隨著經濟的發展以及國家對高等院校大力支持使得實驗室建設得到了很大的發展.在應用型本科院校和高職高專院校中,廣泛開展了理實一體化的教學改革.理論教學與實踐教學相互交叉進行,將理論知識應用于實踐,實踐的結果反過來又促進學生對理論知識的理解.這種教學模式激發了學生的學習興趣, 鍛煉了學生的動手操作能力,獲得了很好的教學效果[1,3].但這種理實一體化教學要求學校購買足夠的實驗設備以保證正常的教學.雖然國家給予一定的資金支持,但學校仍面臨巨大的財政壓力.因此實際中通常只有少數課程能夠開展這樣的一體化教學.再者,實驗過程中的耗材、實驗設備的維護等需要耗費大量的人力物力.所以這種理實一體化的教學改革投入成本高,難以全面普及,大部分課程仍繼續采用傳統的教學模式.

 

2 專業仿真軟件

 

近十多年來,電子電氣類的仿真軟件得到了快速發展.出現了許多能夠專業仿真軟件,極大地改變了許多相關課程的學習方式.以前需要在硬件實驗平臺上完成的實驗,現在可以在這些軟件中進行仿真進行模擬或實驗.因此仿真實驗不僅極大地節省了開支,還可以靈活地改變各種參數、模擬各種情況下的實驗.

 

3 教學案例

 

在多媒體教室內授課的情況,分別以電工基礎和單片機課程為例,來說明專業仿真軟件的應用.

 

3.1 電工基礎課程電工基礎課程是電氣類及機電類專業的專業基礎課,是學生學習其它專業課程的基礎,其特點是理論性和實踐性都非常強.學生不僅需要理解相關重要定律和定理,并能正確地完成相應計算,還需要在實際中能正確運用所學知識.這使得學生在學習本門課程時,感到難度很大,尤其是學生對初高中物理電學知識掌握欠缺的情況下,更是如此.

 

以基爾霍夫定律的講解為例.教師采用多媒體電腦,在 Protues軟件中設置如圖1所示的驗證電路.圖中三個支路上的電流表分別顯示各支路中的電流值,每個元器件上電壓也一目了然.引導學生來分析電路圖, 先計算電流.如果按照流入電流為正,流出電流為負 (反之亦可),電流的代數和為零;然后再計算右邊回路各元器件的電壓代數和也為零.所以可以很容易得到節點電流定律.修改電源電壓和電阻的阻值,來驗證結論是否正確.這樣的仿真實驗,能夠有效彌補板書教學形式的不足,使學生更容易明白相應知識點,并激發學生的學習興趣.

 

3.2 單片機課程學生普遍感覺單片機課程的理論抽象難懂.我們開發了基于Pro-teus和Keil軟件聯合仿真的一系列單片機項目化教程,旨在幫助學生學好本門課程.圖2是80C51單片機控制一個LED的實驗電路.筆者的教學思路是:首先點亮該LED,然后讓其閃爍.在此過程中學習指令.再者,增加一個按鍵來點亮和熄滅該LED.陸續引出有關指令的學習,這樣的教學方法可以收到良好的教學效果.

 

4 對教師的要求

 

但采用仿真教學方法也對授課教師提出了較高的要求.除了對課程內容熟悉之外,教師還必須學習仿真軟件的使用以及設計仿真實驗,把課程內容融入到仿真實驗之中.上課內容以仿真實驗的形式出現,通過每個實驗的學習,要求學生掌握哪些新的知識,教師必須提前做好規劃.還要注意分散課程的重點與難點.在每一個實驗中,引入的新知識點及重難點要適量.實驗講解完畢后,帶領學生進行歸納總結引導學生舉一反三,并鼓勵學生自行嘗試實驗.實驗系列的設計要注意前后的銜接性,后續的實驗則以在前面實驗中所學過的內容為基礎.實驗設計要遵循由簡單到復雜、由淺入深的原則.所以設計一系列仿真實驗并非易事,需要教師們反復討論與交流.另外,教師應引導學生熟練兩款軟件的使用,鼓勵學生自己去設計一些仿真實驗.

 

5 總結

 

本文以電工基礎和單片機課程為例,說明了專業仿真軟件在電子電氣類課程教學中的方便性和重要性,其目的是提醒教師要重視此類仿真軟件在教學過程中的應用,以提高教學效果.

 

參考文獻

 

[1] 張士磊,孟昕元.創新實踐型人才培養的實驗教學改革與探索[J].實驗科學與技術,2014.

 

[2] 成鳳敏.電工電子課程的理實一體化教學模式[J]. 黑龍江科技信息,2010.

第3篇：防震減災的重點范文

1引言

在EDA類仿真軟件中，其功能強大、界面清晰直觀、容易掌握、使用方便，經常受到各類電子設計開發人員的青睞。該軟件用虛擬的電子元器件及各類相關的儀器儀表，依據不同的電路要求，將元器件和儀器進行合理的組合，是電路設計、電路測試和驗證的一款非常實用的虛擬仿真軟件。

2 在?子類課程中應用優勢

在電子類（如模擬電子、數字電子、單片機等）課程教學中，實踐證明仿真軟件能高效的促進教學，提升了教學質量，安全直觀地反映了需要在客觀實驗室中才能完成的項目，增加了課堂互動性，突破了客觀條件對教學的限制。在教學過程中學生加深對原理性、抽象性的內容的學習、理解、消化，避免了使用現實元件和儀器而造成的消耗與損壞，激發了學生的學習興趣，解決了教學實驗時部分實驗項目耗材消耗大、設備成本太高、不容易展開等許多難題。

如在講授電子電路中的整流濾波電路時，利用軟件可以很好地觀察到整流濾波的輸出情況，可以斷開濾波電容觀察整流輸出波形，也可以接入不同容量的電容器觀察濾波的不同效果，靈活、形象、直觀的演示須在實驗課堂才能達到的效果。

3 仿真軟件對電工類課程教學的促進

3.1能有效地促進教學活動

在電工類課程（如電工基礎、電工原理、電路分析等）的教學中，目前還沒有一款針對性強的教學仿真軟件，而電工類課程作為機電大類專業的主干課程，具有很強的理論性和實踐性。但實際上在教學過程中，由于課程理論性太強，抽象的概念非常多，教學活動中的重點、難點等環節的教學困難非常大，如果將仿真軟件能夠引入到電工類課程的教學中，將抽象的理論具體化、形象化，便可以在教學活動中達到事半功倍的效果。

3.2有效的補充和完善實踐環節

電工類課程教學內容廣泛，實踐環節多，如果全部實踐環節安排在實驗室完成，設備與耗材的消耗是非常大的，同時對部分要求自主設計類的實驗內容，從設備要求和元器件的采購方面均存在著諸多困難，同時部分的實驗還存在著一定的危險和污染，如果利用仿真軟件的虛擬技術可以完美的解決傳統教學環節中難以解決的問題。

通過多年的教學實踐，在不同的專業年級中利用仿真軟件教學輔助作用，取得了非常可喜的教學效果，對提高學生學習興趣，增加師生互動，提高學生的動手能力、思維能力、學習能力均有突出的效果。

4仿真軟件在課程教學中的應用探索

4.1在直流電路中的應用

通常的直流電路，電壓電流是不隨時間變化而變化的，一個電路參數一旦確定，電路中的電壓電流就是一定的。由于電路中的各物理量看不見、不能摸，學生對這些電路參數通過想象很難理解。在學習基爾霍夫定律時，對節點和回路關于電流和電壓的關系也是半信半疑，對疊加原理、戴維南定理等課堂理論中學到的內容同樣持懷疑的態度，因為這些定理、定律理論性很強，經常需要復雜的推導才能夠得出結論。

而借助仿真軟件強大的功能，可以在課堂上利用多媒體手段進行引導和演示，改變了傳統教學過程中由于教學內容枯燥，導致學生學習興趣下降，不理解學習的內容，也就會無心學習的惡性循環。

由于現代教學技術和手段的不斷發展和更新，在教學中充分利用專業機房，在學生每人一臺計算機的條件下去完成相關的教學任務是可以實現的。如在客觀現實的實驗室完成實驗任務前，先利用仿真軟件去完成對應的項目，避免了學生實驗過程中的不熟練誤操作導致的客觀實驗室功能喪失。

4.2在交流電路中的應用

正弦交流電路是電類課程的重點內容，是學習電學的理論基礎。因此，對正弦交流電路的學習與研究是十分重要的，由于正弦交流電具有大小和方向都在不斷變化的特點，所以在教學中存在著理解困難。而仿真軟件的引入，使得這一教學難點變得直觀和形象，教學設計時，如充分利用仿真軟件虛擬的信號源、示波器、各種元件和儀表，組成對應不同的電路，對相位、相位差、有效值以及不同的電路性質的學習具有非常重要的促進作用。

如在講授功率因數的提高時，由于發電廠在發出有功功率的同時也輸出無功功率，二者在總功率中各占多少不是取決于發電機，而是由負載的功率因數決定的，負載功率因數的大小是由負載的性質決定的。功率因數太低，會對供電系統產生不良影響，會引起下述兩方面的問題：降低了供電設備的利用率，電源設備越得不到充分的利用；增加了供電設備和輸電線路的功率損耗。負載從電源取用的電流在電路有功功率和輸電電壓一定的情況下，功率因數越低，電流就越大，電流流過輸電導線，在輸電線路上引起的功率損耗愈大，就意味著輸電線路上傳輸電能的效率低。

為了提高發電、供電設備的利用率，減少輸電線路上的能量損耗，應提高負載的功率因數。提高功率因數的方法很多，由于生產實際中大多數負載都是感性的，所以往往采用在負載兩端并聯合適的電容器補償的方法來提高電路的功率因數。

利用仿真軟件，在一個感性負載兩端并聯了合適的電容器后，電路中的總電流為會大幅減小，遠遠低于沒有并聯電容器時的電路，從而驗證了提高電路功率因數所采用方法的正確性。

5結束語

通過上述幾個應用實例可以看出，利用仿真軟件在電工類課程教學中有著非常重要的意義，它不僅僅對課堂的教學具有一定的促進作用，同時增加了學生分析問題與解決問題的能力，在實驗室設備有限和珍貴的情況下，通過虛擬仿真達到了理想的實訓效果。

第4篇：防震減災的重點范文

1.將虛擬仿真引入課堂，進行演示實驗，提高課堂教學效率

過去主要是理論課教學，過于注重原理分析、公式推導，學生聽起來枯燥無味，難于理解。為了提高教學效率，需要配合演示實驗。但準備演示實驗，需要花費較多時間；將多種儀器搬到教室，使用不便；演示操作過程，會占用過多時間，影響教學進度。

現在我們將仿真軟件的虛擬實驗功能引進課堂，在講解理論的同時，利用多媒體同步演示，顯示實驗結果，使一些抽象的概念形象化、直觀化、簡單化，彌補了理論上的抽象性。下面是我們具體應用仿真軟件來仿真的兩個實例。

在模擬電路中講授三極管共發射極放大電路時，三極管具有放大和反相的作用，學生理解起來非常困難。我們利用EWB仿真軟件來仿真電路的實際效果。學生先有了感性認識后，理論的講解聽起來就更輕松了，其仿真圖形如圖1所示。從圖形中可以看出，輸入信號的正半周，在輸出端放大的同時，還存在著失真。

在模擬電路中講授振蕩電路的起振時，通過電路的正反饋作用，輸出信號就會逐漸由小變大，當振蕩幅度增大到一定的程度后，由于三極管的限幅作用，最后使得輸出的波形穩定。學生很難理解，用現有的儀器根本就不能顯示出起振的波形來，現在利用Protel仿真顯示出波形（圖2），振蕩器起振的過程非常直觀，還能看出這種振蕩電路的波形存在較大的失真，但振蕩波形較穩定。如果對波形失真要求較高，則需要采用改進型號振蕩電路，即克拉潑或者西勒振蕩電路。這種教學模式生動活潑，學生自始至終保持著極高的學習興趣，加深了理解和記憶，有效地提高了課堂教學效率。

2.開設仿真實驗，改革實驗教學方法，提高實驗教學質量

電子技術課是一門實踐性很強的課程，理論學習必須緊密地與實踐結合起來。以往，實踐環節主要是上實驗課，實驗內容多為驗證性實驗，設計性、綜合性實驗較少。

我們的做法:在學習模擬電子技術的過程中，抽幾節課講解仿真軟件的使用方法。在電子技術實驗課之前，學生必須先將電路進行仿真，得到實驗結果以后，再進行實際的安裝、焊接、調試。學生做實驗的興趣提高，信心加強，實驗教學質量大大提高，特別是在設計性實驗中，可以隨時修改元件參數，并能馬上獲得仿真結果，直到滿足電路設計要求。學生可提出各種設計方案，從而大大提高了分析問題、解決問題的能力，激發了他們的創新意識，也大大提高了學生電子電路的設計水平。這樣很好地解決了原來設計電路的缺陷：先設計出電路，買回元件后，在面包板或印制電路板上安裝調試，需要連接很多的電位器，當調試好以后，必須重新買元件，重新安裝調試，將損耗浪費大量的電子元器件。

3.虛擬仿真在課程設計實踐環節中的應用

對于課程設計，我們的做法:將模擬電子技術的內容分成幾個單元，每一個單元搞一個課程設計。第一次在老師的帶領下，講電路設計的步驟，完成課程設計。上完下一個單元電路以后，老師布置一個課程設計題目，學生自己查找資料，自己設計好電路以后，交給老師檢查，在檢查學生設計方案時，要求學生陳述自己的設計思路，學生在講述的過程中就會進行再次思維。這種虛實結合的方法，既發揮了虛擬實驗高效、經濟的長處，又培養了學生電子制作的能力、分析問題和解決問題的能力。

4.虛擬實驗應注意的問題

第5篇：防震減災的重點范文

關鍵詞：振蕩波；電纜；局部放電；定位；OWTS系統

中圖分類號：TM835

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374（2012）25-0034-03

目前，判斷電力電纜絕緣性能好壞的方法是給電力電纜進行直流高壓絕緣試驗，并且在直流高壓試驗的同時還能夠檢測泄漏電流的大小。此種試驗的缺點是只能判斷電纜的整體絕緣性能，而沒有辦法得出電力電纜局部放電量的具體數值，更不能對局部放電點的位置進行有效定位。直流耐壓對于電力電纜最為突出的缺點是具有破壞性，因為直流耐壓試驗本身就屬于破壞性試驗，特別是對交聯聚乙烯（XLPE）電纜，當外加直流高壓降低為零后，在一段時期內電纜的絕緣層中被外加直流高壓所極化的分子排列狀態仍舊維持，此時如果因為類似于老化等原因而使電纜存有缺陷，那么造成被極化的分子排列很難恢復到外施高壓之前的狀態，因此，通過直流耐壓試驗合格的電力電纜，在投入系統運行后不久即可能發生絕緣擊穿事故的案例早已經是屢見不鮮。基于以上原因，XLPE電力電纜的預防性試驗中相繼出現了0.1Hz超低頻、工頻耐壓試驗以及振蕩波測試。

1　電纜局部放電產生的原因分析

電力電纜絕緣產生破壞的主要原因是局部放電。原因主要有四點：電纜發生局部放電的過程中，電離出來的電子、正負離子在電場力的作用下具有較大的能量，當它們撞到絕緣內空氣隙的絕緣壁時，足以打斷絕緣材料高分子的化學鍵，產生裂解；當發生局部放電，在放電點的位置，介質會產生很大的熱量，此熱量會燒焦甚至融化絕緣材料，由于絕緣材料都有溫升限值，溫度升高會增大絕緣材料的電導和損耗，并使絕緣材料產生裂解，造成惡性循環，最終導致絕緣體擊穿破壞；在局部放電過程中會產生許多活性生成物，這些生成物會腐蝕絕緣體，使得介質性能劣化；連續爆破性的放電以及放電產生的高壓氣體都會使絕緣體產生微裂，從而發展成電樹枝。局部放電起始時雖然只是跨越絕緣體一小部分，但會逐漸地破壞絕緣材料，最終導致整體絕緣擊穿。

2　振蕩波測試方法及傳統檢驗方法的比較

目前，電力電纜在供配電系統中被大量應用，同時，電力電纜突發故障所造成的直接經濟損失已經得到了人們高度的關注。雖然目前供配電系統所使用的設備質量在日益提高，然而如果某個設備發生突發故障，會產生大量的維護費用，并且可能會被電力用戶投訴，甚至要做出經濟賠償等。

事實上，運行中的電氣設備都會產生一定的老化，而且不同的設備具有不同的老化程度，不同生產廠家的制造工藝及質量標準也不盡相同，因此，不同性能的電氣設備在運行中的可靠性將是難以預計，這將無法保證合理正確地編制測試與檢修計劃，對設備進行及時有效的故障預測與預防。狀態檢修方式就是以當前設備的實際工作狀況為主要依據，通過使用先進的狀態監測和診斷手段、設備可靠性評價以及故障（壽命）預測手段，準確掌握設備的運行工況，找出設備故障的早期征兆，總結出設備故障部位、嚴重程度以及故障發展趨勢，并通過綜合性分析診斷，當設備性能下降到警戒值或判斷設備故障即將發生之前即采取有效的維護或維修，保障電氣設備安全、穩定、全性能、優質運行。

高壓電力電纜進行局放測試并定量確定放電量以及對電纜故障點的具置進行有效定位已被人們所接受。目前用于替代50Hz交流耐壓的測試方法有超低頻0.1Hz法，理論上0.1Hz測試所需的設備容量是50Hz測試所需容量的1/500，實際容量大約是1/200至1/100，這是0.1Hz測試方法主要的優點之一。然而，如果把非工頻試驗條件下對電介質測試所得結論進行有效考慮，0.1Hz測試條件下得到的局部放電量是不能夠等同50Hz條件下所得結論的。通過實際證明，在超低頻工況下所測的局部放電量水平是遠遠高于工頻附件時的水平。并且0.1Hz與直流局放測試具有很大的相似性，伴隨著測試電壓從AC變成DC，電力電纜中的電場分布也相應從電容性突變成電阻性，致使局放測試所得結果也同時發生了本質變化。基于以上原因，電纜進行局部放電測試所得到的結論應該盡可能與工頻條件下所得結論相一致，這樣才具有等效性。由于以上諸多原因，在生產實踐中提出了專用于電纜測試的振蕩波測試系統（Oscillating Wave Test System——OWTS）。

3　振蕩波檢測系統原理

XLPE電力電纜由于具有較高的絕緣電阻，而且在交流電壓與直流電壓作用下的電壓分布具有較大的差別，直流耐壓實驗后，在XLPE電纜中，特別是電纜缺陷處會殘留大量空間電荷，電纜投運后，這些空間電荷常造成電纜的絕緣擊穿事故。

近年來國內外研究較多并針對XLPE電力電纜局放進行檢測并有效定位的一種方法就是振蕩波檢測。振蕩波電源如果與交流電源進行比較，主要有以下優點：具有較高的等效性，作用時間比較短，并且現場易于攜帶而且操作方便，XLPE電力電纜中的各種缺陷可有效地被檢測出來，最重要的是試驗對電纜不會造成傷害。

4　振蕩波試驗系統的突出特性

目前，振蕩波試驗系統在國內外的供用電企業中被大量使用，主要原因是振蕩波測試系統具有6點突出的特性：局放測試在振蕩波所加的測試電壓下進行，電纜中的電場強度分布與電纜正常工作時的狀態是一樣的；局放結果的評價與估計以及放電形式的識別與辨別都是在正常電壓下完成；裝置整體重量比較輕，電氣元件整體設計緊湊；現場測試時間比較短，最重要的是電纜在測試過程中不會損壞；通過試驗電壓的波形特征進行相應計算可以得出電纜的電容量和被測對象的介損因數值；根據IEC270（國際電工委員會）中的要求，電力電纜的局放等級測量可以在50～1kHz的帶寬下完成。

第6篇：防震減災的重點范文

關鍵詞 Proteus仿真軟件；電工技術；中職

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）01-0032-02

1 引言

電工技術基礎課程是中職院校中電氣、機電類專業尤為重要的專業基礎課程，該課程可為后續深入學習電子技術等課程打下堅實基礎。由于電工技術基礎課程具有較強的理論性和實踐性，但中職學生通常素質較差，因此，該課程教學效果欠佳，不僅教師教得費勁，學生也不能良好地吸收知識，嚴重影響了后續課程的學習效果。中職院校教師需深入探究該課程，以提高教學質量[1]。為了使學生能更好地掌握電工技術基礎課程的知識，增強教學效果，本文主要探討Proteus仿真軟件的課堂教學效果，以促使學生能更直觀地進行仿真訓練，從而有效理解難懂的理論教學，并融會貫通，以增強電工技術基礎課程教學效果。

2 中職院校學生、就業現狀分析

學生現狀 電工技術基礎課程涉及的知識面較廣且難度較高，教學內容通常抽象、難懂，要求學生具有較高的邏輯思維以及抽象思維能力，因此，學生學習該課程較為困難，不易掌握，如何讓中職學生更輕松地理解這門課程就成為現在教學的難題。傳統的教學方法通常是以“教師主講，學生聽”的方式進行，讓學生被動接受晦澀難懂的知識，學生在不能理解該課程時，僅學習皮毛，如定義、名稱之類，不能將該課程在實踐中運用自如。

就業現狀 由于社會快速向信息化、科技化發展，因此大量需求各方面的高技能人才，這要求學生不僅具備扎實的理論基礎，還需具備較強的創新、動手能力。電工技術基礎同樣是一門實踐性較強的課程，學生在學習該課程時，不僅可以提高動手能力，也能培養創新能力，是一門尤為重要的基礎課程。

3 Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用價值

目前常用的電路仿真軟件較多，如早期的EWB系列、Multisim系列以及Proteus系列等。EWB系列具有占用系統資源較小、簡單方便的優點，在此基礎上進行升級后就是Multisim系列。EWB系列、Multisim系列在目前的電路、電工技術課程教學中的應用較廣，但也存在一些缺點，如仿真功能弱、互動性差等。Proteus系列在教學中通常用以實現微控制器系統軟件及硬件仿真，雖然功能更強大，但初學者較難上手，不過在初學者加強對Proteus的練習后，自然可以得到解決。

Proteus系列具有實現電子電路交互式仿真的巨大優點，且交互性更強，電路的運行也可更直觀、形象地展示于學生面前[2]。在教學時，教師可帶領學生進入Proteus實驗室，每位學生平均分配一臺電腦。教師可在課堂上對學生使用Proteus仿真軟件的連接、調試等進行指導，并激發學生利用該軟件學習電工技術基礎課程的興趣，加深對課程的理解。

4 Proteus仿真軟件概述

Proteus仿真軟件是一個將實物仿真與電路分析相結合的平臺，具有強大的仿真、分析功能，將多種功能集于一身。該軟件具有較多的性能特點，主要有：

1）具備>27 000個仿真元器件；

2）不僅具備多樣激勵源，還支持信號以文件形式輸入其中；

3）具備多種虛擬儀器，且軟件的面板操作更加逼真；

4）具備更加生動的仿真顯示；

5）具備高級圖形仿真功能；

6）具備單片機協同仿真功能。

5 Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用

在對學生進行電工技術基礎教學過程中會用到較多基礎元器件知識，如電阻器、電容器、電感器等，也會用到較多基礎理論知識，如直流電路、單相交流電路、三相交流電路等。僅靠教師進行枯燥乏味的講解，學生很難對這些知識進行深刻理解，但通過使用Proteus仿真軟件則可較好地解決這些問題[3]。下面將舉部分實例來說明在中職電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件的情況。

在基爾霍夫定律教學中的應用 上課時先指導學生學會對Proteus仿真軟件的基本操作，然后讓學生根據教材上的電路圖開始操作：將基爾霍夫定律的驗證電路繪制于Proteus仿真軟件的原理圖編輯窗口上，并顯示出各支路中的電流值，通過在Proteus仿真軟件電路圖中三個支路上的電流，使每個元器件上的電壓能一目了然地呈現于學生面前，再指導學生對電路圖進行分析。

首先計算電流，可根據電流流入為正、流出為負來計算，也可以電流流入為負、流出為正計算，得出電流的代數和為0；然后對右回路各元器件的電壓代數進行計算，計算結果顯示其和依然為0。因此，通過運用Proteus仿真軟件可得出結論：流入流出一個節點的電流代數和在任意時刻均等于0，將回路內各段電壓閉合的代數和也恒等于0。

為鞏固該結果的可信度，可讓學生再次使用Proteus仿真軟件對電阻、電壓源的數值進行改變，并再次觀察，得出同樣的結果。當學生基本理解定理后，可在電路圖上人為設置障礙，如阻值增大、短路、開路等，并讓學生采用Proteus仿真軟件對其數據進行分析、計算，自行找出故障原因，以對該課程進一步理解。

電容的充放電及電感的電磁效應電路仿真

1）電容的充放電電路仿真。與課本上的電容充放電仿真電路圖像對照，運行Proteus仿真軟件，閉合課本圖中的SW2，保持斷開SW1，可看到正在對電容充電的電池，AM1上出現逐漸減小的電流讀數，而VM1上則出現逐漸增大的電壓讀數，同時可于C1上查看到正負端電荷累積。將SW2斷開，并閉合SW1，可觀察到電容的放電情況，發現AM2上流過的電流以及被點亮的燈泡，且AM2的x數在逐步減小，燈泡也逐漸變暗，直至放完電荷，燈泡完全熄滅。通過在Proteus仿真軟件中觀察這一充放電過程，可更靈活、深刻地理解該知識點。

2）電感的電磁效應電路仿真。與課本上的電感的電磁效應仿真電路圖相對應，并運行Proteus仿真軟件，可發現電流變的讀數快速增加，增加至某一值后點亮燈泡，同時電流表的讀數繼續增加。隨后讀數的增加幅度逐漸變緩，直至穩定下來，燈泡則被持續點亮。如電感值為1000 H時，則可長時間達到穩定值，且穩定值與燈泡的電池內阻、電阻均存在一定關聯。Proteus仿真軟件可幫助學生更好地理解電感器的特性。

作業鞏固 當學生對課堂上所學的電工技術基礎知識有初步理解后，則可給予他們作業習題對其基礎知識進行鞏固。但既往學生完成習題后，不能自行檢查對錯，僅能在交給教師后由教師來檢查。有Proteus仿真軟件后，學生可將題目在Proteus仿真軟件中進行檢測，自行檢查，這種方法比讓教師來檢查更能鞏固知識，并進一步提高動手能力。

教學效果評價 教師可在學生進行仿真操作時觀察其熟練度以及對知識點的理解度，根據學生在課堂上的表現進行量化評分。同時，教師可根據學生對Proteus仿真軟件的\用熟練程度進行評價。Proteus仿真軟件使抽象的概念、理論知識變得形象、具體，學生也更易接受，理解難點。當學生能夠順利理解難點后，會更愿意去主動學習，把學習過程當作有趣的游戲，從而顯著提高教學質量。另外，學生通過Proteus仿真軟件獲得更加扎實的理論基礎與動手能力，也進一步提高了自身創新能力，成長為符合社會發展需求的技術型人才。

6 結語

Proteus仿真軟件能對電工技術基礎的理論環節進行仿真，將難以理解的知識通過實踐變得更易吸收，同時也縮短了從理論到實踐的過程，有效提高了教學質量以及學生的學習興趣，使學生能從學習實踐中體驗到學習的樂趣，增強學習自信心。另外，在電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件時需注意以下幾點。

1）教師需在進行演示教學前就畫好相關電路，并進行完整演示，使學生在課堂中能看到教師熟練講解、操作，并以教師為榜樣進行實踐操作，避免讓學生看到不完美的操作效果，打擊其學習積極性。

2）在Proteus仿真軟件的電路仿真實驗中，需注意指導學生首先學會如何在軟件中快速查找實驗電路圖所需元器件，以加快學生繪制實驗電路圖的速度，節省學習時間，并快速連接虛擬儀器，進入仿真實驗，體會由仿真實驗帶給學生的成就感、自信心，從而進一步激發學習積極性。

綜上所述，在中職電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件，具有較大的教學意義，其教學效果較傳統教學方法更好，并能克服傳統教學帶來的課堂枯燥無味、難于理解的弊端，讓學生親自實踐，激發其學習興趣，開拓思路，提高學習分析能力及動手能力。

參考文獻

[1]黃山，吳飛青.Proteus軟件在《電工電子學》實驗中的應用[J].電子制作，2012（8）：99-100.

第7篇：防震減災的重點范文

【關鍵詞】 Proteus 仿真軟件 電子電路設計

隨著社會科技的不斷發展，Proteus仿真軟件在電子電路設計中的應用也得到了一定的發展。Proteus仿真軟件是現代計算機應用技術發展中的重要成果之一，Proteus仿真軟件具有模擬電路仿真、數字電路仿真以及電路等部分組成的仿真系統，其自身帶有先進的虛擬器，其中包括示波器、邏輯分析儀以及信號發生器等等。為了更好的研究Proteus仿真軟件在電子電路設計中應用，需要在Proteus仿真軟件環境下，明確的分析各個階段的電路設計，包括各個部位的元件，為進行深入的設計做好準備。

1 關于Proteus仿真軟件的簡要分析

Proteus仿真軟件是LabeenterElectronics公司出品的一種集電路設計和仿真的工具軟件，其軟件自身系統包含ISIS、ARES軟件部分，這兩部分軟件在實際的電路設計中分擔著不同的職責。通常情況下，ARES軟件部分是用來輔助PCB的設計工作，而ISIS軟件部分則是在軟件環境下用來進行電路原理以及仿真的設計工作。從目前的研究結果分析，Proteus以其豐富的資源，自身系統中帶有的元器件庫就有幾十個，可以在正常的軟件工作環境中，提供至少27000左右個仿真元器件，以便其自身系統可以順利實現仿真電路以及其他電路的仿真設計。同時，其系統內的示波器、虛擬終端、仿真儀器等儀表資源，可以將電路設計中發生變化的信號，以圖形的方式輸出，這方面的突出功能，甚至強于示波器，再利用虛擬儀器的理想指標進行參照、研究，最終最大化的降低相關測量儀器對測量結果的誤差，提高了仿真研究的水平，也因此逐漸引起科研人員的關注。

2 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關分析

在實際的電子電路實驗中，Proteus仿真軟件進行仿真電路設計需要在Proteus編輯界面中，實現按照研究的思路，設計出完整的電子電路原理圖，再通過一系列的仿真測算與計算，經過不斷的修正程序發現的問題指數，力求在最短的時間內完成重要參數指標的設計與研究要求，最終敲定設計方案，利用程序的系統功能，輸出自動生成的圖像。不斷的實驗經驗表明，我們可以利用如下的設計與操作流程，確保順利完成Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關工作，具體環節如圖1所示：

3 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計與調試

通常情況下，我們會利用Proteus ISIS編輯窗口，再一次對電子電路的原理圖進行一次慎重的選擇與修改。在實際的Proteus仿真軟件設計的實驗中，實驗之前應選好信號源的放置位置與及虛擬儀器、測試點布置的情況。工作人員應及時的檢查測量儀表的輸入端是否與被測量點處于良好的連接狀態以及信號源的接地情況，包括示波器是否與地線處于連接的狀態。同時，明確測量結果是相對GND的波形，以便于后續的研究。在進行實驗的過程中，觀察實時工具中電壓、電流的探針變化，在仿真執行時，時刻觀察串聯電路中電流探針的指數，并及時的在相應的操作執行菜單，通過網絡的手段，選擇適當的電壓后，進行仿真的調試，進一步促進Proteus仿真軟件應用的水平。

4 Proteus仿真軟件應用的實用電路分析

在未來的實際工作中，我們應在發展 Proteus仿真軟件的同時，更加注重通過科學的手段研究 Proteus仿真軟件未來發展的趨勢，Proteus仿真軟件應用需要在傳感器電路、正弦、方波電路的實用電路中，進行不斷的實驗與研究，才能夠真正的落實到實際電子產品的生產環節中。因此，在進行Proteus仿真軟件應用的實用電路分析的相關環節中，我們應重點傳感器電路、正弦、方波電路的實用性以及適用性，以更好的滿足Proteus仿真軟件應用的具體流程。以便可以更好的開發其系統的強大功能，為更好的探究電子系統的發展打下堅實的基礎。

5 總結

綜上所述，現階段 Proteus仿真軟件的實際功能非常強大，在電子電路設計的工作環節中，為進一步研究電路的運行狀態以及相關電路參數的調整，我們應進一步研究 Proteus仿真軟件的操作規范，以其自身系統具備的功能，來完成對重要電路參數的調整。同時，可以有效的改善傳統電子電路實驗與檢測工作，能夠在有效的時間段里，高效的完成研究的目標，為進一步減少電子電路實驗成本、提高電子電路實驗的有效性以及不斷的縮短實驗周期等方面，都具有積極的現實意義。

參考文獻

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[2]王娜娜.徐海，數字電子技術教學的實踐與思考[J].科技信息，2010（30）.

[3]鄧海，基于Proteus和LabVIEW的串行通信系統仿真[J].科技廣場，2009（09）.

[4]吳小花，基于Proteus的電子電路設計與實現[J].現代電子技術，2011（15）.

第8篇：防震減災的重點范文

關鍵詞：Multisim10；教學；仿真；電路基礎

中圖分類號：G642.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0064-03

一、電路基礎課程的教與學現狀分析

電路基礎課程是我系電子類專業的必修課程，傳統的教學方法是：先學習理論知識，待理論知識和實踐經驗積累到一定程度后，學生自己動手畫電路原理圖并搭接電路來驗證所學的理論知識。由于該門課程理論性較強，學生接受困難，在實驗驗證過程中如果沒有達到預期效果，則需要反復調整參數、重新測量，直到電路參數達到預期效果為止。

隨著計算機技術的發展，將計算機仿真引入電路的學習和設計，已取得較好的效果。在學習和設計中加入仿真，能夠更好地理解和預測電路的動作，對電路的Y構和參數進行優化，對假設的實驗方便地進行驗證，對難以測量的電路參數進一步探索和研究，從而減少了電路課程的學習時間，也避免了設計中出現的錯誤。

二、Multisim10簡介

Multisim10是美國NI公司最新推出的仿真軟件，它的界面直觀、操作方便，為用戶提供了創建電路所需要的元器件庫及電路仿真需要的虛擬測試儀器儀表，可對各種電路進行仿真分析和設計，并且在操作中不消耗任何元器件，不受元器件種類和數量的限制。在教學中引入仿真技術，不僅改進了電路的學習方法，降低了成本，還激發了學生的學習熱情與興趣。因此，許多國內大學都將其作為電子類課程的輔助教學使用。

三、Multisim10在課堂教學中的實踐

Multisim10是一款很強的實物模型仿真軟件，課堂教學過程中結合理論分析不斷穿插對應的Multisim10仿真電路模型，實驗教學前布置仿真任務，實驗中加入電路的仿真環節，能建立起一種交互式、討論式的教學模式，提升學生對空間實物電路的理解能力，下面結合教學實際，詳細介紹Multisim10仿真技術在疊加定理、網孔電流分析法、直流工作點分析和交流分析、功率因數及其提高方法中的具體應用。

（一）利用Multisim10驗證疊加定理

疊加定理是電路基礎中一個很重要的定理，其定義為：在任何含有多個獨立的線性電路中，每一個支路中的電流值或電壓值等于各個電源單獨作用時，在此支路中所產生的電流值或電壓值的代數和。以1.1所示電路圖為例，通過理論計算和利用Multisim10仿真來驗證此定理求解電壓源、電流源共同作用時通過電阻R3中的電流、電壓及功率。

1.理論計算驗證疊加定理。電流源Is開路，電壓源Us單獨作用時，求得：I″■=■I■=0.5（A）；

U″■=I″■R■=20（V）；P″■=I″■R■=10（W）

電壓源Us短路，電流源Is單獨作用時，計算得：I■=I′■+I″■=0.8（A）；U■=U′■+U″■=32（V）；P■=I■■R■=25.6（W）；P■≠P′■+P″■

應用疊加定理，計算求出：I′■=■=0.3（A）；U′■=I′■R■=12（V）；P′■=I′■R■=3.6（W）

2.仿真軟件驗證疊加定理。①打開Multisim10，從Source庫中選取電壓源、電流源、接地端，從Basic元器件庫中分別選取三個電阻R1、R2和R3，再從Indicators Components庫中選取電壓表、電流表、瓦特表并設置適當的參數，按圖1.2所示連線電路。電壓源US、電流源IS共同作用時，激活仿真軟件后，電流表、電壓表、瓦特表的讀數分別是0.8A，32.000V，25.6W。②將電流源IS，電壓源US單獨作用時，運行仿真開關后，電流表、電壓表、瓦特表的讀數分別為1.3（a，b）圖所示。

即疊加定理不能用于功率的計算，只能用來求解電路中的電流或電壓。講授該定理時，要求學生不僅要記住它的內容，更重要的是能夠靈活地應用該定理。在教學過程中，通過理論計算和利用Multisim10仿真軟件來驗證此定理。因此，采用合適的教學方法，創建直觀的教學情境，讓學生更容易理解疊加定理，進而熟練應用該定理。

（二）網孔電流分析法仿真實驗

仿真電路如圖2.1所示。

理論計算

有網孔電流分析法，可列KVL方程：

80I1-20I2=40

-20I1+60I2-40I3=10

-40I2+80I3=40

聯立上述方程，解得：

I1=0.786A，I2=1.143A，I3=1.071A

比較仿真分析與理論計算結果相同。

（三）直流工作點分析和交流分析

直流工作點分析（DC）用于電路靜態工作點的確定，是其他分析方法的基礎，在仿真分析中，交流電壓源和電感被視為短路；交流電流源和電容被視為開路；交流（AC）電源輸出為零，電路處于穩定狀態。利用Multisim10進行直流工作點分析的步驟：A.在電路工作窗口建立待分析的電路原理圖如圖3.1所示電路。B.執行OptionSheet Properties命令，在Circuit選項卡下，選定Net Names中的Show All，把電路中的節點標志顯示到電路圖上。C.執行Simulate＼Analysis＼DC Operating Point命令，即打開直流工作點分析對話框，該對話框包括Output、Analysis Option及Summary共三個選項卡。在Output選項卡上，從左側備選欄已羅列的電路結點和變量中，選擇需要分析的結點或變量，通過“Add”按鈕添加到右側的分析欄中即可，當系統自動選中的電路變量不能滿足用戶要求時，可通過“Output”選項卡中的其他選項添加或刪除需要的變量。完成相關分析設置后，點擊Simulate按鈕即可進行仿真分析，分析結果由圖形窗口輸出。如圖3.2所示。

交流分析（AC）是一種頻域分析，是對幅頻特性和相頻特性進行分析。進行交流分析時程序自動將所有直流電源置零，交流信號源、電容及電感等元件用交流模型代替，非線性元器件使用交流小信號模型。無論用戶在電路的輸入端輸入哪一種信號，交流分析時都將自動以正弦波替換，并且以設定的頻率范圍掃描。

建立如圖3.3所示的RLC串聯電路，執行Simulate/Analyses/AC Analysis命令，設置交流分析的初始頻率、終止頻率、掃描方式、采樣數量、選擇輸出波形的縱坐標刻度，點擊Reset to default 按鈕，可把所有設置恢復為程序默認值，用戶也可以自己重新設置。在Output輸出窗口中，選擇I（l1）為輸出量，點擊Simulate仿真按鈕，可得到如圖3.4所示的交流分析結果。

（四）提高功率因數的方法

應用Multisim10仿真軟件，對日光燈電路進行測試。在電路窗口中放置萬用表、瓦特表，并設置相應參數，執行仿真開關后測得該電路的電流為415.623mA，功率為34.563W，功率因數為0.378。如果想得到功率因數為0.82左右的日光燈電路，通過理論計算的方法可以得到并聯電容值的大小。

C=■（tgφ-tgφ′）

=■■-■

=■×■-■

=4.04μF

為得到日光燈電路的功率因數為0.82，在Multisim10窗口中搭建圖4.1所示的仿真實驗連線圖，執行仿真開關后，不斷調節可變電容的容量，將功率表指示的功率因數值達到0.82左右，測得并聯電容后，通過觀察萬用表、瓦特表的讀數得到為190.806mA，功率為34.54W，功率因數為0.823，如圖4.2所示，觀察可變電阻的容量仿真結果與理論計算值一致。

四、結論

1.借助于Multisim10仿真軟件可實現理論教學與實踐同步進行，實現理論與實踐教學的一體化，激發了學生的學習興趣，同時加深了理解力，也提高了分析問題的能力。

2.Multisim10仿真軟中擁有一個元器件齊全、設備精良的實驗室，學生可以根據需要任意搭接各種電路，接上虛擬實驗儀器和儀表，運行仿真就可以測試到精確的數據和直觀的波形，使實驗做得既快又準，從而提高實驗效率。

3.利用Multisim10仿真軟件對電路課程進行仿真，并將仿真結果直接顯示出來，具有形象又直觀的特點，使學生直觀感受、理解課程知識，并且操作中不消耗實際的元器件，所需元器件的種類和數量不受限制。

4.學生可以利用Multisim10仿真軟件，課前先在計算機上做仿真實驗，觀察“實驗結果”。這樣能夠很好地調動學生的思維，帶著問題聽老師講解電路原理課程。

5.采用“學中做，做中學，教學做一體化”模式，將虛擬仿真技術與真實實驗結合，在動手操作實踐過程中，全面掌握知識，形成技能。同時，仿真軟件借助計算機，不受時間地點的限制，特別適合學生自主學習，使學習過程從被動變為主動。

雖然電路仿真軟件有它的種種優勢，但從培養學生運用基礎理論知識和實際操作能力角度出發，仿真件并不能完全代替傳統的實驗方法，應將仿真教學和傳統的實驗教學相互結合起來，取長補短，充分發揮各種教學的優勢，讓學生從中更多地受益。

參考文獻：

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[6]牛百齊.電工技術基礎與仿真Multisim10[M].北京：電子工業出版社，2015.

Multisim10 Simulation Technology in the Application of "Circuit Basis" Teaching and Practice

WU Ling-min，WANG Wei-na

（Department of Electrical and Mechanical Engineering，Hetao College，Bayannur，Inner Mongolia 015000）

第9篇：防震減災的重點范文

關鍵詞：高壓電纜；局部放電；振蕩波；110kV；220kV；時域反射法

交聯聚乙烯（XLPE，以下簡稱交聯）電纜由于具有制造工藝簡單，安裝敷設容易，電氣性能優良，傳輸容量大，運行維護方便，無漏油隱患等諸多優點已成為電纜發展和工程應用的主流[1]。當前，國內電纜運行部門已經對高壓、超高壓交聯電纜交接試驗和投運后的診斷性試驗（包括預防性試驗和在線監測）高度重視，采取了多種檢測手段和方法力圖確保電纜的運行可靠性[2]。

從2008年1月開始，北京市電力公司開始廣泛采用振蕩波法電纜局部放電定位（Oscillating Wave Test System，以下簡稱 OWTS）測試技術對10kV電纜進行局部放電測試，幾年中發現并處理了大量故障和缺陷。2011年11月，北京市電力公司引進了

用于110kV及220kV電纜的振蕩波局放定位系統（OWTS HV250），并對部分電纜的進行了試驗，積累了一定的現場使用經驗。

1 常用高壓電纜局放檢測技術

超聲波法，可探測、存儲和分析超聲波信息，主要用于電力設備局部放電引起的超聲波信號檢測。

高頻法，利用高頻CT對放電信號會產生具有不同隨機特征的脈沖信號進行高速寬帶采樣獲取信號完整的時域波形，針對不同放電及噪聲間的差異提取多種信號特征，從而將不同的放電分離開來。

超高頻法，通過超高頻傳感器，獲得局部放電超高頻電磁波信號，將檢測到的局部放電信號進行演算及處理，根據三維及二維圖形及數據信息進行分析和診斷，判斷局部放電的類型，確定設備狀態。

上述三種常用的高壓電纜局放測試技術[3]對電纜局部放電在不同頻段上信號進行采集的在線測試方法，需要電纜運行后才能夠進行測試，不能在發電前及時發現問題。而發電前的諧振耐壓試驗并不能對電纜的局部放電進行檢查，導致部分電纜在通過耐壓試驗后幾個月內發生絕緣擊穿。振蕩波檢測技術能夠排除在線檢測時電網系統的大量干擾信號，可根據 IEC 和 GB 標準獲取精確量化的局放測試結果，在多個試驗電壓等級下進行局放測試[4]。正是由于這些原因，OWTS試驗以其離線局放測試、局放定位的特點，已經在北京地區作為電力電纜投運前的例行試驗之一得到了廣泛應用。

2振蕩波局放測試技術

2.1振蕩波電壓的產生

振蕩波系統的高壓發生和測試原理電路如圖1所示，直流電源首先對電容充電，之后閉合高壓開關，通過設備電感與被測電纜電容發生諧振，在被測電纜端產生振蕩電壓。

2.2 振蕩波電壓與工頻電壓下電纜局部放電的等效性分析

工頻電源與振蕩波電源之間的等效性是運用振蕩波電源做局部放電試驗可行性的關鍵依據。文獻[5]中提到了振蕩波電壓和工頻交流電壓下試品局放特性的比較。表1是相同試品、相同缺陷條件下，工頻交流電壓與振蕩波下局部放電起始電壓及局部放電量的比較。可見除了應力錐安裝錯誤缺陷外，對其余兩種缺陷，振蕩波電壓下的局部放電起始電壓均大于交流電壓下。

同一試品（3235 m，50 kV三相電纜）在不同電壓等級下的放電量Q，見表2。從表中可見，在不同電壓等級下，試品的不同相在振蕩波與交流電壓下相比，都具有良好的等效性。

振蕩波的頻率對局放起始電壓和放電量Q 的之間的關系[5]見圖2。從圖中可見，振蕩波電壓的頻率并不影響其局放起始電壓，但振蕩波的頻率越小放電量越大，越容易檢測到局部放電。

2.3 時域反射法進行局放定位

OWTS系統對振蕩波電壓下采集到的放電脈沖采用時域反射法（TDR）進行局部放電定位，原理示意如圖3所示。測試一條長度為 的電纜，假設在距測試端 處發生局部放電，脈沖沿電纜向兩個相反方向傳播，其中一個脈沖（入射波）經過時間t1到達測試端；另一個脈沖（反射波）向測試對端傳播，并在對端發生反射，之后再向測試端傳播，經過時間t2到達測試端。根據兩個脈沖到達測試端的時間差 ，可計算局部放電發生位置[6]，即：

2.4脈沖信號在電纜中的發散

電纜的電容特性會影響脈沖的波形，考慮發散的影響，反射脈沖不可能比原始脈沖含有更多高頻部分，或比原始脈沖更窄。如果兩個脈沖非常靠近（缺陷在遠端），電纜發散也可能會使反射脈沖和原始脈沖重疊。

2.5 脈沖信號在電纜中的衰減

由于行波在電纜中傳播的衰減和畸變現象，在被測物終端記錄的視在放電量的幅值會和局放發生點的幅值不同。局放脈沖沿著電纜傳播時，能量消耗，脈沖會發生衰減。而衰減的強度取決于脈沖傳播的距離和電纜的參數。一般，局放脈沖在紙絕緣電纜比XLPE電纜的衰減大。所有局放和反射脈沖都受到電纜衰減的影響。因此可以推斷，反射脈沖的強度（pC）要比原始脈沖（觸發脈沖）的強度小（重疊的情況例外）。

2.6 脈沖信號形狀的相似性

脈沖應具有相似性，反射脈沖應該和原始脈沖的形狀相似。由于衰減，反射脈沖可能形狀有變化（高頻成分更少）。與其他脈沖的重疊同樣很大程度上影響了反射脈沖的形狀。圖4所示脈沖符合反射波形具備發散性、衰減性和相似性三個判斷原則。

3 高壓OWTS HV250測試系統組成及測試方案

3.1 測試系統組成

振蕩波局放定位系統（OWTS HV250）最高可以產生250 kV （峰值）/ 176.7 kV （有效值）的振蕩波試驗電壓，可測電容范圍0.035uF-8uF，測試范圍1pC-100nC，定位帶寬150kHz-20MHz。測試系統如圖5，主要由7個模塊組成：

其中A為新型高壓光觸開關（LTT），B為高壓電感單元，C為高壓電源單元（HVPS），D為帶耦合電容的數字信號處理卡（局放探測器），E為帶遠程控制功能的嵌入式計算機系統（控制單元、局放分析儀等），F為高壓分壓器，G為筆記本電腦----操作控制和數據存儲。

3.2 測試方案

（1）電纜終端的要求：

GIS終端需要提供無局放的延長電纜連接進行連接，較高的終端塔則可能需要搭建腳手架工作平臺。遠端電纜終端為GIS終端的，可將電纜從GIS中退出，并接入SF6密封倉。

（2）電纜兩端的處理

斷開電纜與電網的連接，包括終端頭上的連接板、弓子以及周圍其他附件如PT、避雷器等，露出電纜終端頭的銅棒，便于安裝OWTS高壓連接套件，保持屏蔽接地，打磨及清潔銅棒、接地處的金屬表面，用清洗劑清洗電纜終端表面。

（3）中間接頭的處理：

將交叉互聯箱和直接接地箱內連板的連接方式恢復為正常相序，保證每相屏蔽線回路的直通，并將直接接地箱接地連板拆除。

（4）被測電纜周邊的處理：

試驗開始前，除被測相外，其他相和周圍金屬體均要求接地，不得存在懸浮金屬體，工具及拆卸下來的零件放置于試驗區域外。

（5）加壓方案

對于110kV和220kV交聯電纜，先進行一次0kV加壓，然后在0.5Uo-1Uo之間ΔU為0.2Uo，1Uo以上ΔU為0.1Uo，每個電壓等級加壓3次，對施加最高電壓參考串聯諧振耐壓試驗標準，如發現局放可重復多次。由于設備最高施加電壓為峰值250kV，所以對于220kV交聯電纜，最高電壓可以加至約1.39Uo。

4 現場應用及分析

OWTS HV250系統至今已對十余路高壓交聯電纜線路進行了局放測試。

4.1 設備有效性檢驗

2012年1月，在北京電力科學院高壓試驗大廳的110kV預埋缺陷電纜上，使用OWTS HV250設備進行了有效性檢驗。試驗電纜長度256m，安裝兩組中間接頭使電纜形成一個完整交叉互聯段。中間接頭距本次測試端距離分別為100m和176m。其中A相和B相分別含有一個缺陷，C相電纜不含缺陷。缺陷設置情況如下：

A相缺陷為氣隙缺陷，是在橡膠絕緣件（應力錐）外表面切開一個小口，然后用絕緣膠進行封堵而成，示意圖如圖6所示。

B相缺陷為電纜外半導電層尖端缺陷。半導電尖端長度設計為35mm，在套入應力錐后尖端缺陷可以伸出應力錐內半導電5mm，外半導電層斷口尖端缺陷示意圖和現場制備圖如7和圖8所示。

A、B兩相均在加壓過程均產生了局放脈沖信號，通過OWTS系統的TDR時域反射法進行局放定位如圖所示，符合局放定位發散性、衰減性和相似性三個判斷原則。

對A相電纜中間接頭上又分別采用高頻傳感器（卡交叉互聯線）、鉗形線圈高頻傳感器（卡電纜本體）、內置式傳感器、超高頻傳感器進行局部放電檢測。圖12和圖13是示波器記錄下波形圖，分別為不同傳感器在電壓為62kV時耦合的單脈沖（時域20?s）和工頻單周期（20ms）脈沖信號。圖12和圖13中C1、C2、C3、C4分別為傳感器、鉗形本體線圈傳感器、內置式傳感器、超高頻傳感器。可以看到傳感器、鉗形本體線圈傳感器、內置式傳感器均能很好的耦合到脈沖信號，而超高頻傳感器未耦合到脈沖信號。

（1）A相電纜在10m左右處存在較大局放信號（最大2000pc），考慮到OWTS設備高壓引線長度為7m，所以近端局放信號疑似由高壓引線天線效應、與電纜空氣終端導體連接部分接觸不實或空氣終端套管表面臟污引起。

（2）A、B兩相在180m左右處均存在100pc-200pc的局放信號，根據局放分布圖可以看到，A相與B相在該處局放點數量較多，位置集中。

（3）試驗電纜的缺陷設置在A相與B相的第二組中間接頭內，與測試端距離為176m， OWTS HV250系統所定位的A相、B相局放點位置與其第二組中間接頭位置相符，證明OWTS HV250能夠對高壓XLPE電纜的空穴和尖端等缺陷產生的局放進行有效檢測。

（4）高頻傳感器（卡交叉互聯線）、鉗形線圈高頻傳感器（卡電纜本體）、內置式傳感器和OWTS HV250幾種測試方法對電纜中間接頭預埋缺陷進行有效的檢測，而DMS超高頻傳感器檢測效果較差。

4.2 220kV交聯電纜振蕩波測試

該路220kV交聯電纜線路長度4.5kM，共11組中間接頭，電纜型號為ZR-YJLW02-127/220kV-1×2500mm2，振蕩波加壓在空氣終端側進行，對端為GIS終端，如圖14。

測試地點位于220kV電纜終端站，周邊有其他運行中的220kV電纜空氣終端，在0kV下進行了一次測試，環境噪聲達到1500pC以上，環境電暈產生的較大干擾造成高壓引線天線效應明顯，導致背景噪聲顯著增大。振蕩波試驗對該路電纜每相進行了單次0kV，三次0.5Uo， 三次0.7Uo， 三次0.9Uo， 三次1Uo， 三次1.1Uo， 三次1.2Uo， 三次1.3Uo， 三次1.36Uo加壓，測試等效電容C=1.02uF，振蕩頻率f=67Hz。

經過TDR時域反射法進行局放信號的分析，未發現超過背景噪聲的局放信號。

5 結論

（1）振蕩波激發局放起始電壓與工頻運行電壓下具有較良好的等效性。

（2）使用脈沖反射法（TDR）進行局放定位，通過分析一次反射脈沖和二次反射脈沖的發散性、衰減性和相似性能夠有效地排除噪音干擾，獲得準確的電纜局放點位置。

（3）通過對預埋缺陷的電纜進行檢測，驗證了測試系統局放檢測定位的有效性。并在振蕩波電壓下進行220kV電壓等級電纜的局放定位，積累了寶貴的高壓電纜振蕩波測試技術的現場經驗和實際數據。

（4）OWTS HV250測試系統采集到的近端電纜終端放電信號受到套管臟污程度、高壓引線與導體連接和終端附近金屬結構等影響，容易在振蕩波電壓下引入干擾放電信號。

（5）采用振蕩波局放測試的方法，能夠有效地對高壓電纜多種類型缺陷產生的局部放電進行檢測，在設備投運前及時發現缺陷，減少帶電局放檢測發現問題后帶來的設備停電。

參考文獻：

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