电气硕士论文大全11篇

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【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。

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中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0017-02

1 引言

随着我国迈入小康社会，停车难的问题萦绕在每个人的心头。通过对松江区的万达商业广场等多个地下停车库进行实地调研，发现在照明昏暗的情况下很难发现地面上的白色车位边界线，这对司机停车造成了困扰，降低了司机停车的效率；另外，在司机停车过程中并没有对车辆的运行位置进行监控，也没有对驶出左右边界的车辆进行提示，这样很容易导致剐蹭事故。本装置属于电气控制技术领域，特别涉及一种车库运行管理系统中的车位辅助停车电气控制装置。

2 项目设计要求

车库车位按照某种功能分为若干区域，各区域有若干车位；每个停车位的下方放置停车压力传感器用于检测该位置是否拥有车停放，车停位检测传感器与控制器相连，将停车位信息传送至控制器；停车车位边界指示有若干个嵌入地下的指示灯构成，所有指示灯距离分布在停车车位边界上，当有汽车需要停入该车位时，车位边界指示灯点亮，司机可以非常清晰的看到车位边界；车位边界检测采用红外线检测对车停过程中的车行位置进行实时检测，车位边界检测的检测装置与控制器相连，将检测信号传送给控制器，当停车过程中出现待停车辆驶出车位边界线时启动声光报警器，提醒司机及时调整停车路径。车库车位平面图如图2.1所示。

3 基于PLC的车库车位辅助停车装置的设计

3.1 功能描述

基于PLC的车库车位辅助停车装置示意图如图3.1所示，主要功能器件包括车停位检测传感器、停车位边界指示装置、车位边界内、外检测、声光报警器、LED指引灯。

功能1：当控制器接收到选位信号后，车行指示灯以流水灯的工作方式点亮指引车辆进入待停车位。

功能2：停车车位边界指示由若干个嵌入地下的指示灯组成，所有指示灯等距离分布在停车车位边界上。当停车车位边界指示处于工作状态时，指示灯点亮，待停车辆的驾驶员能清晰地看清楚地面的停车位边界线，照明光线和积水带来的视觉干扰被极大地降低，有利于驾驶员安全的泊车。当检测车辆停放到位后，经过一定时间的延时，停车车位边界指示灯熄灭，恢复待机状态。

功能3：在驾驶员泊车过程中，车位边界检测将全程监控车行的位置是否在停车位的安全范围内。车位边界检测采用红外线检测，检测装置包含内、外两侧。内侧边界检测进行预警，外侧边界检测进行报警。车位边界检测的检测装置与控制器相连，将检测到的车行信号送给控制器。当内侧边界检测器检测到待停车辆行驶信号时，报警灯低频闪烁，报警器发出低频预警声，说明该车辆的位置已经偏离了停车安全范围，驾驶员应当及时调整停车的行车方向；当外侧边界检测器检测到待停车辆行驶信号时，声光报警器报警灯高频闪烁，并发出高频报警声，说明该车辆的位置已经超出了停车安全范围，驾驶员应当立即调整停车操作，以免发生待停车辆与左右两边车辆的剐蹭事故。

功能4：当车停位检测传感器检测停车位车辆停放时间超过5分钟未发生变化，视为泊车操作结束，相应的停车车位边界指示、车位边界检测和声光报警器的工作状态复位。

3.2 输入输出端子分配

本装置设计包括车库的所有车位的功能，各区域可采用工业控制网络来实现信号的传输并实现功能控制。本文主要对某一特定库位的功能实现进行设计与实现。以1号库位为例，经过分析确定输入信号为内侧红外检测等6个信号，输出控制端包括停车位边界指示灯等7个信号，共计13个信号，如表3.1所示，所以确定可编程序控制器的型号为FX2N64MR，每个PLC可实现对4个库位的控制。

3.3 基于PLC的车库车位辅助停车装置结构框图

“基于PLC的车库车位辅助停车装置”的控制涉及PLC控制技术、工业控制网络、LED显示技术，传感器技术等，系统控制框图如图3.2所示。

3.4 基于PLC的车库车位辅助停车装置控制功能实现

整个控制装置以接收到选位控制信号为启动，车位边界指示灯点亮，同时Y1～Y4以1S间隔流水灯状态工作指引车辆入库；当车位停车检测传感器检测到信号超过5S，表示车辆在车位中停放静止状态；当车位内侧检测装置检测到信号时，系统发出周期为1S的低频声光预警；当车位外侧检测装置检测到信号时，系统发出不间断的声光报警。装置控制功能部分程序实现如图3.3所示。

4 结语

本装置实现了对待停车辆指引到位、车停位检测、车位边界指示、停车过程预警和出界报警等功能，使停车过程更加安全和人性化。整个控制使用三菱FX2N可编程序控制器控制，通过对实验设备进行调试，最终实现了设计要求。本装置进行简单额改进就可以应用于别墅中的独立私家车库；地面行车指引机构也可以用于高架路、高速公路等道路交通，尤其是在阴雨天晚上，地面有积水的路况下能够有效的提高行车的安全性。

参考文献

[1]张静之，刘建华.PLC编程技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2015.

[2]范国伟.三菱可编程序控制器技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3]沈益明，金娣.车位引导系统[J].现代建筑电气，2012年10期.

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随着科学技术的进步，世界各国对电力需求的不断增加，合理的开发利用我国丰富的风能资源一遍弥补电力供应的不足是有重大意义的举措，而双馈异步发电机是风力发电的主力机型，它是采用交流励磁，定转子均能同时向电网供电，其独特的性能和结构相比其他机型有很大优势。因此，研究双馈异步发电机的故障诊断技术，以便在故障早起就发现故障并及时进行维修，具有重大的理论意义和社会经济效益。风力发电机的机械故障和电气故障都会造成发电机内部磁场的变化，比较有效的风电机组故障诊断技术包括：基于模型分析的故障诊断技术、智能故障诊断技术和基于信号分析的风电机组故障技术这三种。有限元法为分析数据提供了准确、快捷的数学分析方法，借助有限元分析软件ANSYS建立了双馈异步电机的仿真模型。通过分析发电机内部磁场磁力线，磁通密度可以判断磁场的畸变程度。

1.有限元法在电磁场分析中的应用

有限元是应用非常广泛、适应性极强的一种数值计算方法，它基于变分原理，找出一个与所求定解问题相应的泛函，并使该泛函取得极值的函数为该定解问题的解，再从该泛函的极值问题出发，对其进行离散化，得到对应的代数方程组。电机的二维数值求解区域模型如图1所示，为整个模型的四分之一，即为线段AB，CD和圆弧AD，BC组成的区域。

图1 电机求解域模型

用矢量磁位表达时，求解域内满足边值问题：

（1）

式中表示电流密度;表示材料的磁导率。

有限元法就依据上式，将求解区域分解为有限个小单元，在离散单元内构造矢量磁位的插值函数，然后利用插值法将式（1）的条件变分问题离散化为多元函数的极值问题，求解得到矢量磁位的数值解。

采用三角形剖分单元，见图2。在单元e内采用线性插值方法，可得到矢量磁位的线性插值函数，然后利用线性差插值函数对x和y分别求偏导数，因为整个求解区域的三角形单元的总数为E，那么能量泛函可以表示为求解区域内所有单元泛函之和。然后求其对三节点A 的一阶偏导，可得：

图2 三角形剖分单元

（2）

式中：

对E个单元的（2）式进行总体合成，则有：

（3）

式中N表示节点总数。由泛函极值条件可知：

（4）

铁心导磁材料的磁化曲线呈非线性，即式（1）中μ不是常数，为磁感应强度的非线性函数，且式（4）所示的代数方程组为一非线性方程组，系数则是未知量矢量磁位的非线性函数。

2.风度突变并网工况的模拟

本论文在仿真软件DIgSILENT中建立1.5MW双馈风力发电机模型如图3所示，本机组的额定风速是13m/s，切入风速为6 m/s，切出风速为30 m/s，模拟风速由10m/s突变到20m/s的工况下双馈风力发电机的定转子电流，如图4所示，定转子电流如图5和图6所示。

图3 双馈风力发电机模

图4 风速突变

图5 定子电流

图6 转子电流

图4表明风速在5s时发生突变，图5和图6可以看出由于风电机组浆距角的跟踪调节，定转子电流没有立即突变，但是在较短时间内定转子电流都有较大幅度的增加，定子电流由723A突变到1098A，转子电流由432A突变到622A，电流的增大会会造成电机内部磁场的变化。

3.有限元分析与仿真

采用ANSYS对双馈电机建立模型，并对其电磁场进行求解分析。双馈风力发电机的相关参数如表1所示。图7为建立的电机几何模型图，图8为建模过程中的电机剖分图。

表1 双馈风力发电机参数

额定功率 额定转速 极对数 额定频率

1.5MW 1750rpm 2 50Hz

定子电压 定子电流 转子电压 转子电流

690V 1177A 296 420

图7 风电机几何模型图 图8 风电机网格剖分图

额定风速和风速由10m/s突变到20m/s情况电机内部的磁密云图分别如图9和图10所示。

图9 额定风速时的磁密云图 图10 风速突变情况下的磁密云图

图11 正常情况下气隙磁通密度曲线

由图9和图10可以直观看到电机内部磁场的分布情况，正常情况下磁力线方向和密度径向分布均匀，5s风速突变时电机内部如A、B、C点磁场密度明显增大，局部区域开始出现畸变。

图11和图12分别是正常和风速突变情况下的气隙磁通密度曲线。

图12 风速突变情况下气隙磁通密度曲线

由图11可得合成气隙磁密的幅值为0.9T，脉振最小值为0.55T。气隙中的磁密分布较为均匀，此瞬间合成磁场在空间的分布为正弦波。和正常运行时的图11相比可知，风速突变时电机内气隙磁密不再成正弦分布。

根据以上分析，可以发现风速由10m/s突变到20m/s确实导致了双馈风力发电机内部气隙磁场密度的畸变。

4.结论

本文介绍了有限元的分析理论，在电磁仿真软件DIgSILENT中搭建了双馈风力发电机模型并模拟了风速由10m/s突变到20m/s的工况，得到了风速突变时的风电机定转子电流，利用有限元仿真软件ANSYS 仿真得到风速突变情况下的电机内部磁密云图和气隙磁密图，得到了风速突变可能会导致双馈风力发电机气隙磁密畸变的结论。

参考文献

[1]马宏忠.电机学[M].北京：高等教育出版社，1990.

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[3]程志光等.电气工程涡流问题的分析与验证[M].北京： 高等教育出版社，2001.

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[5]段晓田.双馈风电机组发电机磁场与温度场分析[D].新疆大学硕士论文，2011.

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[7]何山，王维庆，张新燕等.大型永磁同步风力发电机定子温度场研究[J].太阳能学报，2009.30（6）：799-803.

[8]岳菁鹏.变速恒频风力发电机组发电机部分故障分析[D].新疆大学硕士论文，2012.

基金项目：本文系基于多源征兆和并网运行状态的大型风电机组早期故障诊断研究研究项目（项目编号：51367015）。

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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.

篇（5）

中图分类号：G643 文献标识码：B

文章编号：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

随着研究生教育的发展，学术型人才培养的重心已向博士研究生转移，硕士生的培养目标更多地偏向于应用型、专业型人才的培养。与学术型研究生相比，专业型研究生的培养要以职业能力为导向并突出实践性[1]。同时，社会经济的发展和产业的升级换代需要高新知识和科研成果向生产力转化，行业、企业需要高校培养出多样性、职业性的创新型人才。因此，如何提高专业学位研究生的培养质量，培育出具有创新能力和职业技能的高素质人才，是我国研究生教育质量提升必须面对的重大课题。

经过多年的探索和改革，专业学位研究生教育需具有职业性和实践性特质已逐渐被高校及社会各界认同。但总体来看，与国外相比，一些高校提出的“实用型专家”“职业型人才”等目标，抽象程度和标准过高，很难实施[2]。很多高校专业学位研究生的培养模式与学术型学位研究生趋同，未凸显其应用型和实践性的特色，专业学位与职业任职资格关联度弱，使得专业学位研究生教育存在同化、弱化、矮化的弊端[3-4]。

针对以上问题，江苏科技大学围绕专业定位，在人才培养体系中，以国家对海工装备和高技术船舶的发展战略为指引，以行业对控制工程人才的实际需求为牵引，通过优化课程体系、培育创新型科研平台、组建创新导师团队和建立多元化考核机制等，探索专业研究生的培养模式，形成“面向船海，校企协同，工学结合，强化实践”的人才培养理念，建立了船舶与海洋工程特色鲜明的“创新应用型、知能复合型”工程人才培养体系。

2 提高专业能力和职业素养的课程体系

与学术型研究生不同，专业型研究生偏重于应用和实践，所以专业学位研究生的课程设置应体现特定的行业特点，突出职业能力和综合素质培养目标[5]。在课程阶段应侧重于专业知识的学习和职业技能的训练，课程内容和各项实践环节能充分反映行业对应用型人才的知识与能力要求；在论文阶段应侧重于工程应用并兼顾学术价值，着力培养研究生在工程背景下处理实际问题的能力和对新技术的应用。

1）在课程设置上，控制学科所在学院围绕研究生的就业方向和社会需求，以实际应用为导向，基于船舶自动化、智能电气与系统和集成控制系统等研究方向，增设船舶机舱自动化、船舶电力系统、船舶先进控制和船舶伺服系统等课程，以弥补培养体系中工程技术领域课程不足的问题。

2）合理布局R悼纬蹋坚持课程的实用化取向，增加实践教学的分量。开设先进控制理论应用、智能信息处理等实践课程，培养学生理论联系实际和解决工程实际问题的能力。

3）为了反映行业发展的最新水平、拓宽研究生专业知识面和开阔学术视野，增设控制科学与工程前沿课程、水下机器人控制和船舶机舱自动化等跨学科课程。

4）部分课程设置及考核与相关职业资格考试进行有机衔接，引导学生参与企业实训及全国工业自动化人才认证培训（IAAT）和工信部全国信息化工程师岗位技能（NCIE）项目，推动专业学位研究生与自动化从业资格认证相衔接，加强学生的实践能力和职业技能培养。

3 产学研协同，打造创新型实践平台

实践能力与职业能力是专业学位研究生教育目标的关键因素，它们必须在实际应用中形成和发展[6]。通过与企业合作组建的研究生工作站为载体，实现企业与高校优势互补，促进产学研合作，有利于加速高校科技成果转化，同时为学生提供接触学科前沿的职业型实践机会[7]；依托学科实践平台，可以缩小教学实验与社会实际应用的差距，促进教学和科研相互转化，带动多学科多专业的协同发展。

学院通过建立和完善江苏省企业研究生工作站等多种形式，多方位培养学生工程实践能力，同时在项目开发过程中提炼课堂案例和实验案例，逐步形成“研究生―教师―综合实验中心―研究生工作站―船舶企业”的教育生态体系，如图1所示。学院与上海外高桥造船有限公司、沪东中华造船有限公司和镇江赛尔尼柯电器有限公司等多家国内外著名企业共建有工程实践教育中心和协同创新中心，成为研究生科研的孵化器和推进器。中心围绕船舶与海洋工程电气自动化、轨道交通车辆装备研发和智能家居等方向开展工程化技术研究，实现学科链和产业链的对接，为培养高质量、专业面宽、具有创新精神和实践能力的应用型人才创造了条件。

学院除了与Rockwell、Cypress、西门子和浙大中控等国内外多家知名企业共建联合实验室，还拥有为探索船舶与海洋工程综合自动化和数字化构建的教学、科研与科技开发三位一体的综合型实验室，如江苏省船舶与海工装备自动化工程实验室、船舶综合电力系统实验室和江苏船舶电气自动化工程技术研究中心等。这些特色实验室凝练了控制学科的研究方向，在船舶综合控制、船舶与海洋平台综合监控系统、船舶自动化系统集成等方面拥有一批具有自主知识产权的自动化装置和产品，有利于提高研究生在船舶自动化技术领域的研究与开发水平，推动教学与科研的共同发展。

4 组建创新导师团队

作为研究生教育的主导者，研究生导师的水平直接影响着研究生的培养质量[8]。由于单一导师在思维方式、知识结构和学术视野方面都具有一定的局限性，不能满足一些学科交叉、跨专业的研究课题要求，因此建立导师组，实现导师之间的强强联手和团队式培养，将有助于研究生拓展学术视野和扩大知识面，提高其综合素质的培养。

本专业建立了有效的工程实践教育基地机制、企业兼职教师聘用机制、青年教师企业研修机制、学位论文多导师制等一系列“产学研用”一体化的协同育人机制。学院制定并实施了《青年教师工程实训管理暂行办法》《校外兼职教师聘任与考核管理办法》等系列政策文件，同时鼓励校内导师到企事业、职业部门的科研和生产等实践领域进行培训和锻炼。这些措施丰富了师资队伍的工程背景，改善了导师队伍的结构，形成师资队伍的开放式动态协作。

依托具有行业特色的科研创新项目，如“海洋工程船动力定位控制系统研究”和“面向海洋水下结构检测与清污的水下机器人导航与控制研究”等，多个学科导师和工程企业专家组成项目驱动型创新团队。根据创新项目的研究目标和技术路线，导师团队从中抽取和派生出课题，作为研究生创新能力和工程实践能力培养的驱动课题。在项目实施过程中，通过团队导师的共同管理，激发研究生自身的学术潜质和科研意愿，不断孕育出阶段性的创新成果，强化团队的整体协同创新能力，从而最终实现高校、企业和研究生多方共赢。

5 建立综合评价机制

考虑到专业学位研究生的应用性和职业性的特点，研究生的实际工作能力和职业素质指标需要被重视[9]。因此，需要建立多元化的考核机制，采取毕业论文、课程成绩、实践成绩和科研奖励相结合的形式，对研究生学习期间获得的科研成果、课题项目完成情况、科技竞赛获奖情况、学术情况、国家专利申报情况和成果转化情况等因素进行评价。

学院对专业硕士按照年度目标考核指标体系进行考核，以确保专业硕士培养目标和质量。第一学年的课程成绩和实践成绩是主要的评价指标，其中课程成绩的考查侧重于考试和小论文的形式，实践成绩的考查侧重于实践报告和企业导师评价相结合的方式。第二、第三学年的主要考核是学位论文、创新实践活动以及衍生的科研成果，其中论文的工程技术背景和应用价值会作为一项重要的指标；学生参加创新活动要结合导师科研项目或企业的研发需求，其学术能力和工程实践能力通过科研成果进行综合评价。一方面通过学术论文和专利评价其理论水平、科研水平，另一方面通过科研工作的经济效益或社会效益评价其应用价值。

6 Y语

近4年来，江苏科技大学电子信息学院培养的专业学位研究生的综合能力有了显著提高。从学术方面，获得江苏省及校优秀硕士论文共4篇，发表国内外学术论文120 多篇，获得国家专利30多项。从应用方面，参与了船舶标准化和船舶与海洋工程电气化发展规划的制定，参与研制的工程船监控系统关键装备和船舶综合后勤保障等系统，技术指标达到国际同类水平，并已成功应用于多艘海洋工程船；研发的无人机舱自动化系统在多家造船企业产业化，并在国内外多艘船舶上装备。实践证明，新的培养模式在强化学生的创新意识、实践能力和提高学生的职业素养等方面取得较好的成效。

参考文献

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篇（6）

1 引言

电磁式电压互感器（PT）作为变电站内保护、计量的主要设备，对电力系统的安全运行起着至关重要的作用，然而PT保险频繁熔断影响设备正常的工作，威胁着电网的安全稳定运行。

2 现状

近年来，在公司所属的70余座电压等级35kV及以上的变电站内经常发生PT保险熔断现象，严重威胁着电网的安全稳定运行。经对保险熔断的PT进行例行和诊断试验，发现因PT自身缺陷、损坏等引起的保险熔断很少，而更换PT、PT保险，加装消谐装置等方法，都不能彻底解决保险熔断的问题。下表列出近三年PT保险熔断的次数。

3 机理分析

经调查，PT保险熔断现象主要发生在农网变电站中，一般农网变电站中性点采取不接地运行方式，输电以架空线路为主，瞬时单相接地故障发生的概率较大。而城区变电站，中性点大多经低阻接地，不会对PT保险造成冲击，另外，输电一般采用电缆，发生瞬时接地故障的可能性小。

一般情况下，PT一次保险熔断通常是有铁磁谐振过电压、低频饱和电流、系统发生单相间歇电弧接地、PT的X端绝缘水平与消谐器不匹配、PT一、二次绕组绝缘降低、短路故障、消谐器绝缘下降等因素引起；PT二次保险熔断大多是因二次回路中发生短路。

根据调度、后台保护屏记录的数据显示，PT保险熔断大多发生在有单相接地故障或有线路操作的情况下。

电力系统在正常的情况下，A、B、C三相处于平衡状态，对地的电容所携带的总电荷是零。当A相发生接地时，B、C两相电压有相电压升至线电压，致使B、C两相与地之间形成的电容充电，在线电压的作用下，电荷会以A相接地点和B、C两相为回路往复循环，形成电容电流。当A相接地故障消除后，相当于B、C两相对地电容上的电荷流向地的通道被切断，而A、B、C三相线电压试图恢复到正常运行状态下，B、C两相原本充以线电压下的电荷需一通道泄出去，由于A相的接地点已经被切断，PT的一次绕组就成为了唯一通路。在泄往大地的过程中过多的电荷会引起铁芯的饱和，此时PT在工频电压作用下将产生很大的冲击电流。若系统经常发生瞬时单相接地故障就相当于上述过程的反复，造成的冲击电流相当于多次累加，致使PT保险熔断。

由于中性点不接地，系统单相接地消失后，PT铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压，有可能使系统对地电容与PT高压侧电感相匹配，发生铁磁谐振。铁磁谐振中基频和分频的谐振电流较大，在一定条件下会导致熔丝熔断。

经过上述分析，PT保险熔断现象的主要原因不是铁磁谐振造成的过电流，而是故障恢复后的电容放电冲击电流。

4 结语

通过实际和理论两方面的分析，单相接地故障恢复后的电容放电的冲击电流致使PT保险熔断的主要原因，解决此问题的方法是为冲击电流寻找一泄漏通道或增大PT阻抗，而更换PT、加装消谐器等措施，不能从根本上解决。

参考文献：

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篇（7）

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。

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

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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;

中图分类号：TM621

0前言

随着经济的快速发展和人民生活水平的进一步提高,对火力发电厂变电站的供电能力提出了更高的要求，而变电站供电的可靠性,是考察其供电能力的重要指标。影响变电站供电可靠性的因素有多种,其中变电站电气主接线的设计尤为重要。

1、电气主接线设计

变电站电气主接线是变电站电气设计过程的首要部分,也是电力系统的重要环节之一。变电站电气主接线连接着各种高压电器,负责接受和分配高压设备的电能,反映各种设备的相互作用、连接方式和各回路间的相互关系,是变电站电气部分重要组成。其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性的作用,同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。

2、电气主接线设计原则

2.1 应满足可靠性要求

运行可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一次部分和二次部分在运行中可靠性的综合。主接线设计不仅要考虑一次设备的故障率及其对供电的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障率及其对供电的影响。

2.2 应满足灵活性要求

为了满足调度需求，主接线应能保证灵活操作、投入或切除某些机组、变压器或线路，达到系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求，为了满足安全检修需求，主接线应能保证可方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电厂的运行或停止对系统的供电。

2.3 应满足经济性要求

主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资；使控制保护不过于复杂，以利于运行并节约二次设备投资；主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。

2.4 应满足扩建的要求

主接线应能较容易地从初期接线过渡到最终接线，使其在扩建过渡时，一次和二次设备装置等所需改造量最小。

3、电气主接线设计需考虑的问题

3.1 需要考虑变电站在电力系统中的位置。变电站在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。

3.2 要考虑近期和远期的发展规模。变电站电气主接线的设计，根据负荷的大小、分布、增长速度,根据地区网络情况和潮流分布,来确定电气主接线的形式以及连接电源数和出线回数。

3.3 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响。对一级负荷,必须有两个独立电源供电,且当一个电源失去后,应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷,一般要有两个电源供电,且当一个电源失去后,应保证大部分二级负荷供电；三级负荷一般只需要一个电源供电。

3.4 考虑主变台数对电气主接线的影响。变电站主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响,传输容量不同,对主接线的可靠性、灵活性的要求也不同。

3.5 考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响,发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电,适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无有所不同。

4、电气主接线的设计步骤

4.1 分析原始资料

1）工程情况。变电站类型,设计规划容量、主变台数及容量等。

2）电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划,变电站在电力系统中的位置和作用,本期工程与电力系统连接方式、各级电压中性点接地方式等。

3）负荷情况。负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

4）环境条件。当地的气温、湿度、风向、水文、地质、海拔高度等因素,对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性,必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等进行分析比较,保证设计的先进性、经济性和可行性。

4.2 拟定主接线方案。根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上,可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同,会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求,结合最新技术,确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。

4.3 短路电流的计算。对拟定的主接线,为了选择合理的电器,需进行短路电流计算。

4.4 主要电器选择。包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。

4.5 绘制电气主接线图。将最终确定的主接线,按工程要求,绘制工程图。

5、工程实例

某变电站设有两台主变压器,站内主接线分为220kV、110kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用双母接线、双母接线和单母线分段接线。

5.1本变电站电气主接线设计

(1)220kV电压侧接线

采用双母线或单母线接线的110kV-220kV配电装置,当断路器为少油型时,除断路器有条件停电检修外,应设置盘路母线。当110kV出线回路数为6回及以上,220kV出线回路数为4回及以上时,可设置专用旁路断路器。本变电站220kV线路有8回,可选择双母线带旁路母线接线或双母线接线两种方案。

(2)110kV电压侧接线

《DLT5218-2005 220kV-500kV变电所设计技术规程》规定:220kV变电所中的110kV、66kV配电装置(或35kV配电装置),当出现回路数载6回以下时(或为4-7回时)宜采用单母线或单母线分段接线,6回及以上时(或8回及以上时),宜采用双母线接线。本变电所110kV线路有8回,采用双母线接线方案。

(3)本变电所10KV线路有12回,可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案。

5.2 方案比较

方案一用于出线较多,输送和穿越功率较大,供电可靠性和灵活性要求较高的场合,设备多,投资和占地面积大,配电装置复杂,易误操作。方案二简单清晰,调度灵活,不会造成全站停电,能保证对重要用户的供电,设备少,投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功,断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决,而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜,可不设置旁路设施。

图1 变电站电气主接线简图

6、总结

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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。

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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。

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中图分类号：TH13 文献标识码：B

本文以汉江丹江口铝业公司净化除尘风机改造为例，通过对现有电机运行情况分析研究，为更好的对变频调速技术消化吸收，降低项目投资风险， 变频节能技术推广应用分以下三个阶段逐步实施：

1 净化除尘风机的节能改造

1.1 五万吨净化排烟风机变频节能改造

2011年4月，通过对五万吨净化排烟风机变频节能改造可行性研究，认为用两台TYVERT-Y10/029型变频器采取二开二备的运行方式，控制四台10kV 400kW的净化风机的方案可行。2011年6月，公司与武汉市通益电气有限公司签定《合同能源管理服务协议书》，确定由通益电气有限公司完成对五万吨净化排烟风机变频节能改造所需设备提供、安装、试验、验收。2011年11月，项目完成投入运行，通过湖北省节能监察中心的检测数据表明五万吨净化变频节能改造的节电率为63.79%。

1.2 部分低压电机和三万吨净化排烟风机变频节能改造。

2011年12月，船泵132kW水泵节能改造由深圳市科骏实业有限公司提供设备及安装，生产部负责项目管理。2012年1月公司对船泵132kW水泵节能改造进行项目验收。经过节电率核算，泵船132kW取水泵节能改造项目节电率达到33.8%。

1.3 低压变频节能改造

分为净化系统溜槽高压风机变频节能改造和动力车间外循环水泵变频节能改造两个子项目。其中，净化系统溜槽高压风机变频节能改造分为二万吨、三万吨、五万吨溜槽高压风机变频节能改造三个单元进行。动力车间外循环水泵变频节能改造分为五万吨、“3+2”、电四外循环水泵变频节能改造三个单元进行。低压变频节能改造取得了较好的节电效果，由于改造设备分布较散，目前尚未取得其节电率的数据。

1.4 3万吨净化排烟风机变频节能改造

采取一拖二的配置，实现由一台变频器（额定容量为800kVA）同时拖动三万吨1#、2#净化风机电机（单台额定容量为400kVA），通过调节电机运转速度的方式满足净化工艺所需的工况。2012年5月，由生产部组织项目实施，由荣信电力电子股份有限公司提供变频器及配套设备的购置、安装、调试、验收及技术服务。2012年9月投入运行，并通过铝业公司验收。通过与2012年1月运行耗电量相比较，3万吨净化排烟风机变频节能改造的节电率为66.90%。

1.5 2万吨净化排烟风机进行变频节能改造。

2012年9月，生产部确定了二万吨净化排烟风机变频节能改造方案，采取一台变频器（额定容量为1250kVA）同时拖动三万吨3台净化风机电机（单台额定容量为400kVA）。2012年10月，公司与上海中际电气有限公司签定了高压变频器及配套设备的购置、安装、调试、验收及技术服务协议。目前该项目正在实施过程中，保守地估计二万吨净化排烟风机进行变频节能改造的节电率将达到52%。

2 改造后的节电率与国内同类水平的比较（国内同类项目的平均节电率为35%左右，详见图1）。

3 改造前后节电情况对比（详见表1）。

4 变频器的注意事项

4.1 如果电网上有大量的计算机、工控机等设备以及综合保护信号，对电网中的高次谐波分量有严格的要求，在改造项目中应对变频器产生的高次谐波对电网的影响作具体要求和测量。

4.2 按变频器工作原理可知，运行中的变频器不允许在其输出端进行切换；否则在切换过程中会使变频器中的某些电子器件受到大电流冲击而降低其寿命。为了保护变频器，在进行切换之前应使变频器停止运行，然后再在其输出端进行切换，切换好后再重新启动变频器而恢复正常运行。