励磁系统的基本概念
1 励磁的含义
发电机能发电即机械能转变为电能，必须有三个条件：
a有磁场（转子）
b有导线（定子）
c有使导线切割磁力线的动力（水、汽轮机）。
因此，所谓励磁就是用直流电源供给发电机转子使定子产生电势的磁场。
E q=BVl （1）
E q—发电机内电势
B —转子产生的磁通密度
V —发电机导线切割磁力线的速度
l —发电机定子导线的长度
从式（1）中可见，当V、l不变时，E q是随Ｂ的改变（亦即随转子电流的大小）而改变。故而研究励磁就是要控制转子电流使发电机满足电力系统各种工况的要求。
2 励磁的作用
a 提高电力系统稳定运行的能力
电力系统无论受到任何扰动，通过调节同步电机的励磁，使系统稳定运行的能力有所提高。
当电力系统受到小干扰或大干扰，导致同步电机转速出现小的或者大的变速状态，使静稳定性或动稳定性亦或暂态稳定性将受到不利的影响。这时，励磁控制将使这种影响得到抑制或消除，保持同步电机的同步稳定。
b 维持电力系统的电压水平
发电机的内电势Eq与发电机端电压U、发电机的负载电流I及发电机电抗x的关系可由如下公式表示
E q=U+jIx （2 ）
?当系统短路故障消除，自动调节励磁使其加快系统电压恢复；
?通过控制励磁，除保持同步发电机的恒压运行外，还可以使系统作恒无功或恒功率因数运行，以提高电力系统运行的经济性。
e 对同步电动机的励磁调节器还应满足以下要求：
?能适应同步电动机在“起动”、“投励”及“牵入同步”过程的不同阶段内，按需对励磁自动调节；
?当同步电动机或调相机对系统作无功补偿运行时，调节励磁应使电机对系统具有较好的无功补偿效果和一定的进相能力；
?根据机械负载性质不同、负载的轻重不同，励磁调节器应具有灵活的运行方式，确保供电系统的节能效果。
3 稳定性的定义
3.1 静态稳定性：
此定义系指电力系统的负载（或电压）受到微小扰动时，系统本身保持稳定传输的能力。这主要涉及到发电机转子功角过大而使发电机同步能力减少的情况。
3.2 动态稳定性：
主要指系统遭受大扰动之后，同步发电机保持和恢复到稳定运行状态的能力。失去动态稳定的主要表现形式为发电机之间的功角及其它量产生随时间而增长的振荡，或者由于系统非线性的影响而保持等幅振荡。这一振荡也可能是自发性的，其过程较长。如果在大扰动事故后，采用快速和高增益的励磁调节系统所引起的振荡频率在0.2～3Hz之间的自发振荡，属于动态稳定范畴。
3.3 暂态稳定性：
当系统受到大扰动时，例如各种短路、接地、断线故障及切断故障线路后系统保持稳定的能力，发生暂态不稳定的过程时间较短，主要发生在事故后发电机转子第一摇摆周期内。
以上三种分类法在60年代，英、美、西欧和日本等国划分的。
目前在应用过程中出现一些概念上的混乱，因此现在我国对稳定性的定义已趋向按大扰动和小干扰的定义来划分。
第一类属于小干扰的稳定性，是指在无限小的干扰下，系统中发电机保持同步的能力，对此可以用线性化微分方程来进行分析。当发生小干扰不稳定时，失步的过程可以是单调增长的，如爬行失步或者振荡失步（有励磁调节情况）。
第二类属于大扰动稳定性，这里指的是在诸如系统短路、接地、断相等事故作用下所发生的与同步发电机之间的同步能力的稳定性问题。
大扰动稳定性的暂态过程较短，多发生在转子第一摇摆周期内。研究范围包括大扰动后的暂态及其后续行为，这一定义包括了暂态和动态稳定性问题，研究方法涉及到系统的非线性特征。
3.4 稳定水平的判据
在小干扰作用下稳定水平的主要指标是发电机的电磁功率极限P max与转子运行角度的极限δmax，如果发电机的电磁功率超过某一个P max，则微动态（即静态）稳定将被破坏。
在大干扰作用下暂态稳定水平有两种判别准则，第一种是用暂态稳定的功率极限来表示。暂态稳定极限功率P max的定义为：在正常运行下输出有功为P e=P el，在该情况下，若在系统K点发生某种类型的短路故障，系统仍能保持稳定，但在P e=P el+ΔP e（ΔP e是比P el小得多的微小增量）的正常运行条件下，在系统K 点发生同一类型的短路故障时，系统将失去稳定，则称P el为该系统在K点发生该种类型故障下的暂态稳定极限功率。在正常运行下，P对应的转子功角称为暂态稳定极限角δ。
E q0 —发电机内电势
U s —受端电网电压
X Σ —发电机与电网间的总电抗即（X d +X T ）
曲线1表示双回路供电时的功率特性，其幅值等于
δ
Sin X U E P S q ∑=
∑=X U E P s
q M
其中X Σ=X d +X T +X e /2
曲线2表示切除短路故障线路后的功角特性曲线。由于线路阻抗X e /2增加到X e ，使P M ′降至为
其中X ′Σ= X d +X T +X e
曲线3表示故障中运行的功角特性曲线。
如果发电机初始工作点在曲线1的a ，短路后运行在曲线3。在故障瞬间，由于惯性作用，转速n 不变，功角δ仍为δ0，故工作点移至b 。其后, 由于输出电磁功率P 减少，导致转速n 上升及功角δ变大。当δ达到δ1时故障切除，发电机运行在功角特性曲线2，工作点由c 移到e 点，由于惯性的影响，转子沿功角特性曲线2继续加速到f 点，对应的功角为δ
。经过反复振荡，最后稳定在g 点运行。暂态稳定性决定于加速面积到δc ,至曲线4的角最大值δM ′降到δM 明显地提高了发电机的暂态稳定。
4.3 提高电力系统运行的静态稳定性
从发电机与母线连接图中假定单机对单回路线路及无限大系统的情况。设发电机与线路的参数如下，参数均以标么值表示。
X d =X q =1.5 X T1=X T2=0.1 X d ＇=0.3 Xe=0.8
根据发电机功角特性曲线表达式，可写出三种形式
无励磁调节
有励磁调节，但只保持Eq ˊ不变
∑
'='X U E P s q M Eq d S q e Sin X U E P δ∑
=q E d S q e Sin X U E P '∑''=
δ
有励磁调节且作用较强，能保持端电压U t 不变
以上式中
E q —发电机内电势
E q ˊ —发电机暂态内电势
U t —发电机端电压
X d Σ —总电抗等于X d +X T1+X e +X T2
X d Σˊ—保持E q ˊ不变时的总电抗等于X d ˊ+X T1+X e +X T2
X Σ —保持U t 不变时的总电抗等于X T1+X e +X T2
分别算出三种静态稳定功率极限：
从计算结果看出，由于自动励磁调节作用的影响，能维持发电机端电压为额定值时，线路输送的极限功率比无励磁调节Eq 为常数时的传输功率高60%。可见励磁调节对提高电力系统静态稳定具有十分重要的作用。
4.4 改善暂态稳定性
暂态稳定是电力系统受到大扰动后的稳定性。主要是指事故后转子第一振荡周期内的稳定性，就励磁控制系统而言，其作用主要由三个因素决定：
a 励磁系统强励顶值倍数（K u ）；
K u 增加可以提高电力系统的暂态稳定。但是提高K u 使励磁系统的造价增加，并且对发电机的绝缘要求提高。因此，在当前故障切除时间极短的情况下，过分强调强励倍数是没有必要的。
b 励磁系统顶值电压响应比；
亦称励磁电压上升速度。响应比越大励磁系统输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定越有利（即在故障前减少加速面积）。该因素应由励磁系统的性能所决定，亦即由调节器的性能决定。
c 励磁系统强励倍数的利用程度；
充分利用励磁系统强励倍数，也是改善暂态稳定的一个重要因素。充分利用励磁系统顶值电压的措施之一是提高励磁控制系统的开环增益，开环增益越大，调压精度越高，强励倍数利用越充分，也就越有利于改善电力系统的暂态稳定。
4.5 改善动态稳定性
改善动态稳定的方式
动态稳定是研究电力系统受到扰动后，恢复到原始平衡点或过渡到新平衡点（大扰动后）过程的稳定性。研究它的前提是：原始平衡点（或新的平衡点）是静态稳定的，以及大扰动的过程是暂态稳定的。
电力系统的动态稳定问题，可以理解为电力系统机电振荡的阻尼问题。也就是发电机与电网（设电网为无穷大系统）之间Δδ与Δω发生振荡（即转子转速时快时慢时）的问题。这时在发电机的转子回路中，特别是在阻尼绕组中将有感应电流，此电流在定子绕组中形成阻尼功率Pr 。
P r = D Δω
t U S t e Sin X U U P δ∑=
).(4.01.08.01.05.11)max(u p P Eq e =+++=).(77.01.08.01.03.01)max(u p P q E e =+++=').(11
.08.01.01)max(u p P Ut e =++=
式中D为功率阻尼系数
当发电机受到微小扰动后，根据D的大小，发电机的动态稳定可出现三种可能：
第一种可能D = 0时，则形成不衰减的等幅振荡。即运行在功角特性平面上沿功角特性曲线以原始运行点a为中心作往返等距离的运动。
第二种可能D > 0时，即增加一项与角速度偏差Δω成正比的正阻尼功率，Δδ随时间的变化规律为减幅振荡，最后回到原工作点运行。
第三种可能D < 0时，则加上一个负阻尼功率，因而Δδ变成增幅振荡，最后导致失步。
从上可见，当阻尼为0和小于0时系统的动态都不稳定。只有为正阻尼且有一定的值，系统的动态稳定性就好。
按电压负反馈原理构成的励磁调节器是削弱了机组平息振荡的能力，即具有降低功率阻尼系数D的弱点，而且当励磁控制系统开环放大倍数KΣ高达一定值后，功率阻尼系数 D 变成负值，此时发电机受到微小扰动就可能激发低频振荡。这种现象不论对哪一种励磁控制系统都是存在的。但对于快速励磁控制系统（SCR直接作用于发电机励磁绕组），只有在远距离送电，无地方负荷的情况下，且负荷较重，功率角δ较大时，才会发生振荡失步。而对于常规（指具有交或直流旋转励磁机的励磁系统）励磁控制系统，不仅在重负荷情况下，就是在轻负荷下也会发生振荡失步。根据励磁控制系统动态稳定的要求，如果KΣ大于允许值时，就必须采用补偿措施，否则在小干扰下可能出现不稳定的问题。电力系统稳定器（PSS）是一种有效的补偿措施。
电力系统稳定器（PSS）简介
PSS是能提供一个附加正阻尼、通过励磁控制系统、抑制电力系统低频振荡（或抑制发电机有功功率的摆动）的装置。它具有以下主要功能：
a 提高静态稳定极限
b 抑制系统自发性的低频振荡，改善动态稳定性
c 对系统阻抗突变时引起的振荡，具有良好的正阻尼效果
d 对原动机功率突变时引起的机械振荡，具有正阻尼作用。
PSS的输入信号可以是转速偏差Δω，或是有功功率偏差Δp，或是频率偏差Δf.试验结果表明Δp信号最好，其次是Δω信号，Δf信号效果最差。其输出信号接至电压反馈和电压给定的加法器上。
PSS在转速恒定不变时，输出为0，不起作用。当转速或有功或频率发生变化时，PSS才起作用。作用结果如图所示，比如，运行点a由扰动偏移到b后由于电磁功率下降，转子加速，在PSS的作用下使Eq大于零，从而增加发电机的励磁电流，发电机内电势Eq 增大，电磁功率相应也增大，这样运行点由b点向上移动过程中，正向偏离了原来的功角特性bac，形成了boa′c弧线，阻止转速升高；到c点Δω等于零，但
PSS的
方式
一，PSS输入信号来自电功率。此方式的PSS特点是调节算法简单容易实现，参数整定和调试方便，但存在反调现象，在增减负荷时需闭锁PSS功能。
方式二，PSS输入信号来自电功率和转子角频率。如采用基于IEEE Std.421-Type 2A的PSS控制算法。此方式的PSS特点是调节算法比较复杂，需要整定的参数较多，通过系统仿真和试验可以选定参数，但它对系统低频段（0.1～3Hz）的振荡阻尼效果明显，且不存在反调现象，在增减负荷时无需闭锁PSS功能。
4.6 总结
自动励磁调节器在动态过程中怎样起调节作用呢？按照励磁调节对动态过程的不同作用，我们可以把功角δ（t）分成五个阶段，如图
第Ⅰ阶段——短路发生至短路切除
这时调节系统输出最大励磁电流进行强励。在快速励磁系统中，励磁电压在一个周波内升至顶值；在常规励磁系统中，由于时间常数较大，励磁电压上升缓慢，励磁电流及电磁制动转矩不能迅速增长。目前系统短路都在0.1~0.2秒内切除，因此常规励磁系统要靠调节器的作用在第Ⅰ阶段期间将励磁电流增加较大的数值是有限的。在快速励磁中强励倍数小于2时，其作用在第Ⅰ阶段也不明显。
路除
第Ⅱ阶段——短路切除至转子摆至最大角
在这期间，强励能使电磁制动转矩有较大的增长，强励最好保持至转子到达最大摇摆角δmax。当短路切除时，电压的回升（跃变）一般很快接近调节器的工作段。如按电压偏差调节，这时强励很快退出了。由于强励倍数较大，励磁电流不可能马上回复到正常状态，因而使减速面积继续增加，从而使最大摇摆角δmax减小。
第Ⅲ阶段——转子最大摇摆角至最小摇摆角
此时，电磁制动转矩大于原动机驱动转矩，转子开始向角度减小方向运动，这时调节器应减磁，避免由于过分制动摇摆反向（减速方向）增大，使摇摆的第二周期或以后的摇摆周期内失去同步，形成动态不稳定。
第Ⅳ阶段——转子进入衰减振荡过程
此期间励磁调节器应提供一定的正阻尼转矩（PSS将起作用），使其快速平息振荡。
第Ⅴ阶段——进入事故后静稳定状态
这时要求励磁调节系统提供一定的励磁电流，以保证同步发电机具有较高的静稳定极限。
5 同步电机励磁系统定义
5.1 励磁控制系统：
由同步电机及其励磁系统共同组成的反馈控制系统。
5.2 励磁系统：
从下图可知提供同步电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制组件，还有磁场放电或灭磁装置以及保护装置。
a 上升时间为0.08秒，即在0.08秒后到达顶值电压2.5U fN （因机端电压下降80 %时提供2U fN ，计算时不考虑此因素）。
b 励磁系统电压响应曲线为斜线。
求：V E
解：根据定义
面积Δ1=面积Δ2
如图先求出
ΔU E =U fN +X
加辅助线eB
这样 Δ1+Δ3=Δ2+Δ3
Δ1+Δ3=1/2 ×0.5×1.5U fN ―1/2 ×0.08×1.5U fN
=1/2 ×1.5U fN ×(0.5―0.08)
=1/2 ×0.63×U fN
Δ2+Δ3=1/2 ×0.5×(1.5U fN +X)―1/2 ×0.5×1.5U fN
=1/2 ×0.5×(1.5U fN +X ―1.5U fN )
=1/2 ×0.5×X
∴
1/2 ×0.5×X=1/2 ×0.63×U fN
X =0.63×U fN /0.5=1.26 U fN
ΔU E =U fN +X=2.26 U Fn
代入下式：
因此，电压响应比为4.52s －1。在实际应用中可取大于4s －1，因计算与实际有误差。
5.4 励磁控制系统的精度与静差率
精度是指被控量与给定值之间的偏差程度，用被控量与给定值之间的差值与给定值之比的百分数表示。其适用条件为发电机从空载到额定工况。
静差率实质上等同于发电机负载变化时的励磁系统控制精度。定义为：励磁控制系统在额定负载状态运行，调差退出，给定值不变，负载从额定值减到零，测定相应的端电压变化率。 6 调差 为使并联运行的各发电机组按其容量向电网提供无功功率，以实现无功功率在各机组间稳定、合理地分配，则需要调差。
6.1 电压调差系数δ或电压调差率（无功电流补偿率）
定义：发电机在功率因子为零，即带纯无功负载，将发电机的负载电流I G =I Q 从零加到额定定子电流时，机端电压的变化率称为电压调差系数或电压调差率。如图所示
1152.45.02.265.0--==?=
S U U S U U V fN
fN fN E E
一般在电网中小容量机组δ值以偏大为宜，这样无功可分担得少一些。在大容量机组中δ值以偏小为宜，大容量机组应该多担负些电网中的无功。如几台具有无差特性的机组是不能并列运行的，因为它们之间的无功分配是不稳定的。假如只有一台无差特性的机组与几台有差特性的机组并列运行，这样无差特性机组在电网无功变化时承担得很多无功，这是不合理的。故实际运行中并列的各台机组都是带有差特性的，因而各台机组间可以得到稳定、合理的无功分配。
6.3 调差系数正、负的选择
这与发电机主电路接线方式有关，在发电机母线上相并联的机组应采用正调差，如两机一变。采用一机一变（单元接线方式），即通过主变高压侧并入网中的机组，则应采用负调差。这是考虑到无功电流在主变漏抗上的电压降，在减去主变压降后，机组在主变高压侧上的调节特性仍然是上调差。
7 自励晶闸管励磁系统的轴电压
轴电压的来源
一般在水轮发电机中，轴电压的矛盾表现不太突出。通常在轴与轴承之间采用常规的绝缘，再加上接地碳刷也就能解决了。而汽轮发电机的轴电压问题比较突出，特别是采用了晶闸管自励系统后，使轴电压问题更加复杂化。它可能使轴与轴承座之间带电，并使汽端减速箱中的齿轮产生电腐蚀，从而产生事故。纠其原因是晶闸管自励系统输出的脉动整流电压作用于发电机转子励磁绕组上，经过励磁绕组与转子本体之间、轴承油膜和齿轮油膜与主回路组件之间形成的等值电容产生回路电流，即轴电流破坏了润滑油膜，并在轴瓦面和齿轮接触面各部位产生电腐蚀。
轴电压来源的分类：
a 磁路不对称
原因：定子叠片接缝太大或不均匀；转子偏心；转子或定子下垂。这是安装、制造所产生的问题。
后果：它使变化的磁通环链经过转轴—座板—轴承回路感应轴电压。此轴电压将在任何低阻回路中产生大电流，引起相应的损坏。
b 轴向磁通的产生
原因：剩磁太大；转子偏心；转子绕组不对称。
后果：这些就能引起旋转磁通在轴承和转子部件中感应出电压，而此电压将在轴承和轴密封中产生大电流和相应的破坏。
c 静电荷
原因：由蒸汽冲刷汽轮机叶片所致。
后果：使电机内部绝缘产生静电动势，这样与接地状况有关的轴电容被充电。引起轴与轴承（地）间的电压被加到油膜上，如果击穿，将发生电荷放电，产生斑点，损坏轴承和密封的表面。
d 作用于转子绕组上的外部电压
原因：静励磁装置；电压源或转子绕组绝缘不对称；有源转子绕组保护装置。
后果：这些外部电压通过电源、绕组及与接地状态有关的绝缘电容和电阻，使轴产生电动势，导致轴与轴承（地）间的电压被加到油膜上，如果击穿，将发生电荷放电，产生斑点，损坏轴承和密封的表面。
7.2 轴电压的防护
一般现行防止轴电压的措施有：将发电机机端所有轴承和轴密封进行绝缘，防止以上（a）和（b）所产生的轴电压及由此形成的大环流是非常有效的。另一种在汽端使用各种形式的接地刷，但效果不太理想。至于（c）、（d）两种来源的轴电压，目前采用一种在发电机的汽端带有常规接地刷，并且在发电机励端还有一个接地刷通过一组新型无源RC电路接地。其中电阻值选500Ω左右，这个阻值高得足以防止将电流限止在几个毫安培（这是无害的）内，又低得足以防止直流电势的建立。并联电容取10μf左右，此值对于防护静止励磁系统引起的所有轴电压都是有效的。
一般认为水轮发电机组由于转子本体的阻尼作用较小，在灭磁时励磁回路中的磁场能量几乎为灭磁装置全部吸收，因此需要快速灭磁，以阻止事故的扩大。
在采用交流励磁机或自励晶闸管励磁系统中，灭磁方式多数采用磁场断路器加SiC（进口）或ZnO非线性电阻灭磁，并和逆变灭磁配合使用。
对于汽轮发电机，鉴于转子本体具有很强的阻尼作用，由阻尼绕组全电感及电阻所决定的阻尼绕组时间常数T D远大于由阻尼绕组漏电感及电阻之比所决定的超瞬变时间常数T d″，因此，尽管采用快速灭磁系统，也只能加速纵轴励磁绕组回路中的转子励磁电流的衰减，而不能使蓄藏在发电机转子本体以及横轴阻尼绕组中的能量迅速消失，且往往这部分在一定的条件下占的比例还比较大，例如一台400MW的汽轮发电机在功率因数为1时，其横轴磁通分量为87%，纵轴磁通分量为48%，因此得不到快速灭磁的效果。故而对于大型汽轮发电机多采用简化的灭磁方式：
a 无刷励磁系统
因无法在发电机励磁绕组回路中接入灭磁装置，故只能在交流励磁机励磁绕组侧进行灭磁，而发电机励磁回路则经旋转整流器按相应发电机时间常数进行自然灭磁。
b 交流主、副励磁机的静止整流器励磁系统
国外均以在交流主励磁机励磁回路设置磁场开关作为典型灭磁方式。国内则多以在发电机主励磁回路设置两或三断口磁场断路器及线性电阻作为主要灭磁方式。
c 静止自励系统
国外采用磁场断路器加线性电阻或SiC非线性电阻的灭磁方式。国内也采用磁场断路器加线性电阻或SiC（进口）或ZnO非线性电阻的灭磁方式。在正常灭磁时，一般采用逆变灭磁。
8.2 灭磁方式的探讨：
随着电力系统的扩大和同步发电机单机容量的增长，快速切除故障电流是确保电力系统稳定和安全运行的必要条件。当发电机内部或外部（发－变组接线时，包括与主断路器连接的母线）出现短路或接地故障时，快速切断励磁电源，并在尽短的时间内消耗掉储藏在励磁绕组中的能量，快速可靠的灭磁及转子过电压保护装置起着至关重要的作用。这样对磁场断路器开断电压的要求越来越高，而目前国内外高弧压、高可靠性的直流磁场断路器选用比较困难，性能价格也不尽人意。葛洲坝二江电厂6#机1999年4月3日及2000年5月14日、18日连续三次烧毁直流磁场断路器，都是因为其弧压不够所致。这样就提出一个新的灭磁方式“交流灭磁”，交流电压灭磁的原理就是将晶闸管整流装置交流侧电压引入直流侧，使晶闸管的输出电压U d成为一个交变电压。当U d<0时，在不需要磁场断路器建立很高的电压情况下，就能迅速将转子中的能量转移到ZnO阀片中消耗掉，而达到灭磁的目的。交流电压灭磁实现方法也很简单，只要在磁场断路器分闸之前，切除晶闸管上的触发脉冲，此时由于发电机转子是一个大电感线圈，其电流不能突变，最后开通的一组晶闸管将始终保持开通状态，相当于一个闭合的开关，这样交流电压就被引入直流回路。它是利用交流阳极电压的负半周电压帮助开关换流灭磁，因而它可采用价格比较低廉的交流断路器作为磁场断路器。但当发电机定子出口处短路时，对机端自并励的励磁系统，其整流阳极电压近乎降到零，变不成“动力”。为了确保在这种情况下也能成功换流，要求磁场断路器的弧压必须大于灭磁电阻残压，即不依赖于阳极电压负半周的帮助，也能独立换流成功。这样又回到原来的问题上，因为一般交流断路器的开断弧压不高，大约在1500～1200V之间，这就不能满足在事故状态下的灭磁。
根据以上的阐述，“交流灭磁”有一定的发展前途，但交流断路器过低的弧压实难满足移能换流灭磁的要求。于是出现了对交流断路器的弧罩进行改造，把栅片减薄加密，增加间隔数量，以提高弧压。但由于空间限制，栅片仅能在一定范围内增加，且弧压的提高也有限；成本也要增加。又如早年的“人工过零”、“换流熔丝”以及近年的“无源灭磁”、“大型PTC”、“线性、非线性电阻混合灭磁”等等一系列辅助帮忙措施，目的就是让灭磁过程中交流断路器只起开断作用，而灭磁所需的高弧压由辅助帮忙措施中的器件来完成。下面将对“大型PTC”作一简要的阐述。其它的一些措施各自均有一些优缺点，目前采用得比较少，不再赘述。
PTC是一种陶瓷材料制成的正温度系数热敏电阻。其在常温下阻值很小，可以作为导体使用；但如电流过大，引起温度升高，到某一居里点其阻值就急剧上升，近似绝缘，电路就被开断。电流下降后PTC冷却下来又恢复导通，并不损坏。利用这种特性可以制成“万次熔丝”，已有一定的使用经历。但过去的制造水平单片容量很小，只能用在低电压、小电流的开断。现在研制成的大型PTC，可用于发电机的移能灭磁。其能容和耐压水平都有了大幅度的提高（单片通流容量≥1KA，耐压≥1200V），其阻值变化范围大于兆欧级（≥106Ω），居里温度点Tc根据需要可在80℃—120℃间设定。PTC的物理特性见下图。
其工作原理为：
PTC的电阻值R在居里温度T C以下时，呈低阻态特性，当温度高于T C后，阻值R会急剧上升至兆欧级，变成高阻状态。基于PTC元件的物理特性，我们可以把它与磁场开关配套使用，利用以高能正温敏特性电阻（PTC）为主的DHQ电子换流器对开关主触头换流并快速建压，实现磁场开关无弧分断。以解决因磁场开关建压不足转子能量无法转移至ZnO电阻，而引起磁场开关烧毁的事故。新装置在灭磁开始后，能迅速阻断施加于励磁绕组的励磁电源，并建压实现将绕组中的能量转移到以ZnO非线性电阻为主的移能器YNQ 中，达到快速灭磁的目的。
PTC器件本身具有强烈的负反馈效应，它们组合应用时，就有自然均流的效果。所以不需要在灭磁电阻
上图中辅助触头K2为延时跳开，其主要作用是当励磁方式为它励系统时，在机组灭磁完成后能使电子换流器DHQ免受外部电源的作用而长期发热，在自励系统中，K2可不用；D1能保证励磁调节器的正常逆
变功能不受影响；D2能避免转子回路的开路状态。
下面是用DZL电子组合型磁场断路器为10000KW机组作的灭磁试验录波图。
T1 T2 T3
其中：
I f－转子电流
I k－开关电流
I D－电子换流器电流
I y－移能器电流
U f－转子电压
由录波图看出，当开关在T1跳闸后，开关电流I k立即断流，这时磁场电流转移，换流至DHQ电子换流器(见电流I D)，转子电流I f因接入DHQ的高能PTC电阻，转子电流有所减小，当电子换流器的高能PTC器件作功发热至T2时，立即阻断，这时磁场电流转移到YNQ移能器(见电流I y)，然后实现快速灭磁至T3时，灭磁完成，磁场电流I f衰减到零。
采用DZL电子组合型灭磁方式，灭磁速度快，对机械断路器的断口无任何建压要求(即使用隔离刀闸也能断流)，不会发生烧损触头的现象，运行免维护。
8.3 发电机转子回路的过电压保护：
8.3.1 在同步电机励磁系统中产生过电压的原因是多方面的，按过电压方式的不同可分为如下几类：
8.3.1.1交流侧过电压：
a 经由主变压器或发电机端传输到励磁系统的大气过电压；
b 励磁变压器分断引起的过电压；
c 换相过电压。由于励磁变压器存在漏抗，功率整流器元件换相使电流中断引起的过电压。
8.3.1.2直流侧过电压：
在整流器励磁系统中，由于整流元件在正向导通、反向阻断，因此在以下运行方式下会引起使功率整流器闭锁的过电压。
a 同步发电机与电网并列非全相合闸时。
b 变压器高压侧发生两相或三相短路时。
c 非同期状态下运行。
8.3.1.3操作过电压：
产生操作过电压有下列几种情况：
a 由高压电源供电的励磁变压器，当一次侧开关合闸时，由于变压器的分布电容C 12将高压u 1耦合到二次侧。此过电压值将随变压器的变比增加而增大。
b 在励磁变压器空载时，如果电源电压过零时突然断开电源，则会产生严重的瞬变过电压。这是因为此时空载电流达到最大值，而电感性负载电流不能突变，但回路要求电流为零，这样在二次侧将感应出很高的过电压。
c 励磁变压器一次绕组的漏抗与二次绕组的分布电容（包括抑制电容）所形成的振荡电路在励磁变压器合闸（相当于突然加上一个阶跃电压）时，将引起瞬变过程而产生过电压。
d 晶闸管整流电路直流侧开关断开时，由于电流突变，将在交流回路的电感上产生过电压。 8.3.1.4运行过电压： a 晶闸管整流桥换相过电压： 晶闸管三相全控整流桥的原理图如下左图所示，其整流输出的直流电压U f 波形如下右图所示（电源频
率
50Hz ）。上左图中励磁变压器LB 次级相电势分别为u a 、u b 、u c ，LB 的漏感以及线路电感折合到次级绕组用集中电感L b 表示。正常运行时K 1 K 6六只管子轮流导通。假定在t 1时刻前，K 1和K 6导通；在t 1时刻K 2管子收到触发脉冲，此时交流阳极电压（相电压）u b >u a ，故K 2管承受正向电压，K 1管承受反向电压，换流趋势是K 2管导通，K 1管截止。但是由于K 1管在导通期间晶体内积存了大量的少数载流子（电子和空穴），不能立即恢复截止，这样在短时间内K 1和K 2同时导通，称为重迭区。此时a 、b 两相间产生暂态的短路，短路电流i d 增长速度受(u b -u a )电压差及回路电感L b 的控制，di d /dt =（u b -u a ）/2L b 。短路期间整流输出电压的暂态值u f = (u ac +u bc ) / 2，为a 、b 两相对c 相线电压的平均值（考虑励磁变LB 次级a 、b 两相的短路阻抗压降相同）。K 1、K 2两硅管电流的波形见下图“K 1、K 2硅管电流波形图”。t 1时刻前K 1管电流
K1、K2硅管电流波形图
晶闸管全控桥整流原理图 励磁电压波形图
i K1等于励磁电流I f ，K 2管电流i K2为零；t 1时刻K 2管触发导通，其电流i K2上升，同时i K1下降，开始换流过程。由于发电机励磁绕组LQ 大电感的影响，励磁电流I f 可视作恒值。根据柯希霍夫节点定律，i K1 + i K2 = I f = 恒值。换流的快慢即i K1及i K2的变化率（同时也是短路电流i d 的增长率）决定于(u b -u a ) 的电压差及回路电感L b 的影响，di K /dt = (u b -u a )/2L b 。到t 2时刻i K1降到零，i K2=I f ，似乎换流可以结束了。但此时K1内还积存有大量的少数载流子，不能恢复截止，故短路电流i d 继续增长，i K1变为负值，i k2 > I f 。到t 3时刻K 1反向电流达到最大值，积存的少数载流子迅速复合完毕，立即恢复截止，故K 1反向电流立即回零，K 2的正向电流也产生一个“猛跌”回到I f （据实验观察，t 3~t 4仅几个μs ）。硅管电流i k1和i k2同时也是电感L b 内的电流，由于t 3~t 4此电流变化率极大，故在电感L b 中感应出极高的换相过电压?u=-L b dt di k 。据了解，如不采取适当措施，?u 可达到阳极电压峰值的2~4倍。
b 发电机异步运行时产生滑差过电压
同步发电机在运行中失磁，会使转子在高于同步转速下异步运转，靠阻尼绕组的作用变成异步发电机。在有功负荷突然变化时，功率角发生突然变化或发生失步振荡的过程中，也有暂时的异步运行。这时转子励磁绕组LQ 的导体与定子电流产生的旋转磁场间有相对运动，导体切割磁力线产生感应过电压，此过电压是一个正弦波，其幅值
E hm =2×4.44f 2w Φk w (1)
式中: f 2 — 异步运行时转子滑差感应电压的电频率，一般为几到十几个Hz ，
w — LQ 的串联匝数，
Φ — 定子电流产生旋转磁场的主磁通，
k w — LQ 的绕组系数。
由于LQ 的匝数w 较多，故E hm 较大，据有关资料介绍，水轮发电机可达几万伏。
c 定子三相负载不对称（或非全相）运行时产生不对称过电压
发电机定子三相负载不对称或一相断路（非全相）运行时，定子三相电流不对称。根据《电机学》中“对称分量法”的分析，一组不对称的三相电流，可以分解成三组对称的三相电流，分别为“正序分
量”、“负序分量”及“零序分量”。这三组对称的电流流过发电机定子三相在空间相隔120о电角度的绕
组，将分别产生各自的磁场。由矢量分析可知，零序电流产生的合成磁场为零。而正序及负序电流产生的合成磁场分别在空间作正向及反向的同步转速旋转，称作正序及负序磁通。而转子绕组LQ 是以正向同步转速旋转的，它与正序磁通相对静止而与负序磁通以两倍同步转速相对运动。该过电压的幅值可用上式计算，不过式中的f 2 =100Hz ，Φ为定子不对称电流产生的负序磁通。
d 发电机运行中如发生突然短路、失步、非全相或非同期合闸等故障，则在转子绕组中会产生很高的感应过电压，危及晶闸管励磁系统整流电路的安全运行。
8.3.2 抑制过电压的措施：
抑制过电压的保护分为交流侧、直流侧和元件保护三种方式。可供选用的过电压保护措施有九种，它们是：避雷器、接地电容、抑制电容、阻容保护、整流式阻容保护、硒堆保护、压敏电阻、元件阻容保护和晶闸管跨接器。实际应用的过电压保护措施，应视具体情况而定，通常选择其中几项，以构成合理的保护。选用时应以简单可靠、吸收暂态能量大、抑制过电压的能力强，而且使用寿命长、功耗低等为原则。
8.3.2.1抑制交流侧过电压的措施（只考虑与励磁系统有关的）
对晶闸管换相过电压，由于其产生的频率高达300Hz ，又是长期连续的，用ZnO 压敏电阻来吸收效果不好。因为ZnO 要求长期的荷电率限制在0.6以下，即意味着不能频繁而连续地导通吸能，否则容易老化，漏电流上升，寿命缩短，所以一般不采用。目前采用整流阻断式阻容吸收过压保护器，专门用于吸收晶闸管的换相过电压，在四川宝珠寺200MW 水轮发电机上反复试验，限压性能良好。经过100多台发电机使用的结果证明，这种保护方式可将换相过电压限制到阳极电压峰值的1.5倍以下。
根据以上关于换相过电压产生的原因分析，可见其产生的“源头”在励磁变的漏感及线路电感，所以“从头拦截”比较好，我们把整流阻断式阻容吸收过压保护器（简称GRC ）放在整流桥的交流侧，如下图所示。如有多台整流柜并联运行，建议在总交流进线处集中设一组GRC 即可。因换相过电压的产生只决定于并联桥臂中最后截止的那只晶闸管，与并联桥臂的多少无关。在晶闸管换相t 3~t 4阶段，LB 次级绕组任意二相电流突变产生过电压时，都可以经过二极管D 1~D 6对电容C 充电，从而得到缓冲，降低了di/dt ，限制了过电压。t 4时刻后，C 上的电荷向电阻R 释放，等待下一个周期再次吸收。
二极管D1 D6的作用一是可使三相共用一组R、C，节省体积大、价格高的高压电容；二是防止C上的电荷向励磁回路释放，避免在晶闸管换相重迭瞬间二相短路时C突然放电产生极大的di/dt，损坏晶闸管；三是可以避免电容C和回路电感产生振荡。
GRC保护原理图
8.3.2.2抑制直流侧过电压的措施：
a 由于直流侧过电压均不是长期连续而只是偶然发生的，非常适合用ZnO压敏电阻来保护。主要是ZnO 有优良的非线性伏安特性（见下左图），一方面在大电流冲击下残压不高，保护特性好；二是在过电压消失后，ZnO的续流迅速大幅度下降到mA级，可使过电压保护跨接器中的晶闸管管自行关断。而进口的跨接器用SiC作吸能元件，其漏电流大，过电压保护动作后不能自行关断，必须停机复归，或用“熄灭线”、“暂态逆变”等复杂的操作来复归，可靠性降低。故很多进口的SiC跨接器均改成ZnO跨接器（如葛洲坝、龙羊峡等电站），方能在国内顺利使用。上右图是GB02型ZnO过电压保护跨接器，现已普遍推广使用到千余
三种电阻的伏安特性曲线图 GB02型ZnO过电压保护器
图中：1 线性电阻 2.SiC电阻 3.ZnO电阻
台发电机，其工作原理如下：
正常运行时KP不通，正向励磁电压被KP阻隔，反向虽然有二极管D导通，但励磁电压反向峰值很低，所以ZnO电阻RV承受电压不高，荷电率很低，可保证其长期工作寿命，不易老化。正向过电压袭来时，通过分压电阻R1使触发器CF动作，输出触发脉冲使KP触发导通，RV立即接入转子回路导通吸能限压；过电压消失后，RV的续流即下降到mA级，小于KP的维持电流，KP自行截止，跨接器复归关断。反向过电压由二极管D导通限压，同样自动恢复截止。正向过压保护动作电压值可以通过改变R1的阻值来整
定，调整方便。如励磁电压峰值不高（如用直流励磁机或交流励磁机不可控整流励磁），ZnO直接跨接的荷电率＜0.6时，可用GB01直跨型过电压保护器（见下图），比较简单可靠。
GB01直跨型过电压保护器图异步运行时转子绕组等值图
b 当发生滑差过电压时，感应电势幅值E hm如(1)式所示，由于Φ及w均较大，故其值相当可观（据有关资料显示，水轮发电机可达几万伏）。如LQ外电路开路（晶闸管整流桥反向不通，也相当开路），则LQ的端电压就等于E hm，势必击穿绝缘或晶闸管。如在LQ两端跨接ZnO电阻，则其电压被限制。这时励磁绕组的等值电路图如上右图（异步运行时转子绕组等值图）所示。图中E h为滑差感应电势，有效值E h = 4.44f2wΦK w，R f是LQ的内电阻，L fσ是LQ的漏电感，R v是外接的ZnO压敏电阻的等效静态电阻值(随电流大小而变，电流大时阻值小)。则回路电流有效值I h = E h/2
v
f
2
f
)
R
R(
X+
+
σ
。式中X fσ= 2πf2L fσ，是LQ的漏电抗。在f2≥5时，2f
X
σ
>> (R f + R v)2，故可忽略电阻，I h = E h/X fσ = 4.44f2wΦK w / 2πf2L fσ = 2.22 w ΦK w/πL fσ。由于分子、分母中转子滑差电频率f2消掉，w、K w及L fσ均是发电机的固有参数，Φ决定于定子并网的电压及电机参数等，也基本为固定值，所以最后得出I h 近似为恒值，与滑差频率无关。即异步运行时的转子励磁绕组LQ可近似视作一个恒流源（如f2<5，由于E h及X fσ均减小，电阻相对变大不可忽略，故I h减小，更趋安全）。
ZnO电阻RV吸收的能量W=?T0uidt，
式中：u —ZnO两端电压暂态值(V)
i —ZnO内流通的电流暂态值(A)
t —时间（变量，s）
T —异步运行工况持续时间(s)
由于ZnO导通时伏安特性平坦，因u≈U（平均残压） = 恒值，可提到积分外面:
W = U?T0idt = U I T (2)
式中I = ?T0idt
T
1
为电流平均值, I≈ I h×2×
π
2
。
式(2)中U由ZnO选择的残压决定，一般为1~3千伏；I由发电机参数决定，一般为几千安，经验数据可取I =（0.7~0.8）I fN（额定励磁电流）；T决定于发电机失磁保护的动作时间(从发生失磁开始到定子出口开关跳闸的时间)，一般为125ms；由此可算出W的大小。一般发电机的灭磁能容量均远大于滑差过电压的能量。目前使用的发电机转子快速灭磁兼过电压保护装置中，灭磁及过电压保护所用的吸能限压ZnO元件是公用的，所以只要灭磁能容量满足了，则过电压保护自然能满足，不必作过份仔细的计算。
c 不对称过电压能量的理论计算方法与上述相似，由于I h的值基本与滑差频率无关，不对称运行的负序磁通Φ-比异步运行时的正序磁通小（最严重的缺相运行时为1/3），故不对称过电压的电流小于滑差过电压，而不对称工况的持续时间亦决定于继电保护的动作时间。由于许多原始数据不确切，故要精确计算W的数值有一定困难。但由经验估计的大致数值范围告诉我们，该过电压保护的吸能容量小于滑差过电
压，同样不会超过灭磁装置的吸能容量。如果过电压保护的吸能限压ZnO元件是与灭磁兼用的，则只要灭磁能容量满足了，过电压能量也自然满足。
d 以上两节的分析均是在发电机继电保护正常动作的情况下，用较短的时间切除异步运行及非全相工况。但是在人员误操作或设备不健全的情况下，也可能出现超长时间的异步运行或非全相工况，如岩滩、古田溪、富水等水电站，均出现过上述情况。由电网通过定子侧向转子回路过电压保护元件源源不断地输入能量，最后ZnO的吸能超过了极限，将过热烧毁。但由于其限压作用，保住了发电机转子绕组不受损害，属“丢卒保帅”。但一般在ZnO的吸能装置中是用串、并联方式将n片ZnO组成m个支路，每个支路都串有特殊的熔断器，因为ZnO片电气损坏时呈短路状态，故而用特殊的熔断器将故障支路退出。所以在异步运行及非全相保护中，有一条ZnO片支路是不允许串联特殊的熔断器（且该支路的残压比灭磁、过压保护的其它ZnO片支路的残压高），以保证发电机在异步运行及非全相运行中转子不开路，避免产生更高的过电压危及发电机。
e 上述b、c、d节的分析均是对水轮发电机而言。汽轮发电机由于其转子整锻铁心中可产生强烈的涡流阻尼作用，削弱了旋转磁场的感应电势，故其滑差过电压及不对称过电压幅值不高，根据经验该幅值U hm＜（3.5~4）U fN（额定励磁电压），对转子绝缘及励磁回路元件不致造成危害，故汽轮发电机允许较长时间（可达15分钟）的异步运行而不跳闸。相应的中国电力行业标准DL/T 650-1998中，5.5.5条规定“（汽轮）发电机转子过电压保护……动作电压值应高于……异步运行时的过电压值”，这里是采取“躲”的方式，而水轮发电机不允许异步运行，采用“限”和“切”的方式，两者有本质的区别。
总之，汽发机转子过电压保护只要其动作电压值定得足够高（大于 3.5~4倍U fN），就能躲过异步滑差和不对称过电压，不必考虑这二项的吸能容量。
8.3.2.3抑制元件过电压的措施：
为了防止晶闸管元件关断过程引起的过电压（包括换相过电压）可在每只元件的两端分别并联阻容保护。但是这种接线存在并联电容放电时增加导通晶闸管元件di/dt的弊端，因此在大容量的晶闸管不宜采用电容量过大的阻容保护，而应同时加上整流阻断式阻容吸收过压保护器GRC。
8.3.2.4一种新型的直流侧过电压装置：
由ZnO&PTC组件（专利技术）制成的转子过电压保护装置GB是采用中间带孔的环形阀片，一是便于组装，大大节省了安装空间；二是试验证明：由于电流的集肤效应，所有的击穿都是发生在阀片的外边沿。
R N1R T R N2R N3
单组ZnO&PTC组件原理图
所以采用环形阀片具有明显的优势。常规的用高能ZnO压敏电阻作为转子过电压吸收的方案，为了防止老化，往往将其的荷电率的值选的很低（0.6以下），这使ZnO压敏电阻吸收尖峰过电压的能力大大降低，而采用无感式ZnO&PTC不仅可以提高它的荷电率（可选取0.8），由于PTC的作用，元件不怕老化，也不会造成短路。经实测R T吸收尖峰过电压的效果相当显著。电路中R N的作用是补偿因PTC发热阻断而降低吸收尖峰过电压能力的影响。
9 励磁变压器：
目前在投标过程中经常会发现标书要求励磁变压器采用纸绝缘，那末它与环氧浇注有何不同，下面作一些简单的介绍。
变压器分成干式和油浸式两种绝缘冷却方式。而干式变压器又可分为环氧浇注型（包括带填料与不带填料的，注型式与绕包式等），其绝缘耐温等级为B、F、H级，以F级应用最多；另一类型则是浸渍式（包括绕组绝缘材料用NOMEX纸的以及不用NOMEX纸的等类型），其绝缘耐温等级一般为H级。
9.1 两大类型干式变压器的比较
a 机械强度和耐受短路的能力：
环氧浇注式线圈的整体机械强度好，耐受短路的能力最强，因为其高、低压绕组是在模具内进行整体浇注，经加热固化成型，从而形成一个机械强度很高的圆柱体，由于没有垫块这类支撑点，所以导线不会承受弯曲应力。无论对突发短路时的轴向电动力或幅向电动力均有很强的耐受能力，因而机械强度高可以认为是环氧浇注干变的最大优点。无论从运行实践或突发短路试验结果都证实了这点。
浸渍式干变主要采用饼式线圈，低压导线与铁心之间靠撑条支撑。而作为饼间绝缘介质的空气其绝缘强度又大大低于环氧树脂，所以轴向绝缘尺寸较大，相应饼间电容较小，因而在冲击过电压作用下的过电压分布特性较差，其机械强度与耐受短路电动力的能力就大大不如环氧浇注式干变。根据发达国家的经验，采用NOMEX纸、VPI（真空压力浸渍）工艺的开敞通风式H级干变，其BIL（基准冲击水平）值最高仅能达150千伏，相应只能制造33千伏级的干变。相反，国际公认的环氧浇注干变的BIL值可达250千伏，即可以制造到66千伏级的干变。
由于环氧浇注式干变采用层式线圈，沿其轴向可设置多个散热风道，故可以制造大容量的干变。目前国际公认：环氧浇注式干变的最大容量可达2万千伏安，而浸渍式干变仅能达到0.8-1万千伏安。因此，要生产高电压、大容量的干变，非环氧浇注式莫属。
b 损耗及过载能力：
从理论上来说，干变的过载能力是与其热容量成正比，而与其负载损耗成反比的，采用饼式线圈的浸渍式，其自身的散热性能并不优于环氧浇注式，所以，绝不能简单地说浸渍式干变的过载能力就一定优于环氧浇注式。
环氧浇注式干变的环氧树脂耐电压强度较之空气要高出许多（约3.5～4倍），其线圈包封为2mm树脂层，在同等绝缘水平条件下，浸渍式干变线圈的段绝缘距离、主风道距离和饼间绝缘距离较环氧浇注式干变大15％。因而在同等耐电压绝缘水平和尺寸条件下，根据对比计算分析和制造试验验证，浸渍式干变的损耗较环氧浇注式干变大15～20％。另一方面，在同等绝缘水平和尺寸条件下，相同的绝缘等级(H级)，由于环氧浇注干变的额定损耗和额定温升低，具有节约能源环保的优点，同时由于额定温升低，其过载能力强。
只有当不仅线匝的绝缘采用NOMEX纸，而且所有绕组的绝缘件（如撑条，垫块等）也都采用NOMEX 纸件来制造时，这样的浸渍式干变才具有较强的过载能力。这是由于NOMEX纸是C级绝缘材料，其耐热温度可达220℃，故用它来制造H级（耐热温度为180℃）的干变，一开始就存在有20%左右的过载热裕度之故。但是NOMEX纸的价格昂贵，我国目前生产H级浸渍式干变的厂家，往往只是在匝绝缘中使用它，而绕组的其他绝缘件都采用一般的H级材料。因而对这样的H级干变，就不能一概认为它具有较强的过载能力。
目前国产的浸渍类干变都是H级的，由于其损耗标准较高，这对节能降耗不利。从理论上来说，H级产品较之F级可以尺寸更小，重量更轻，但实际上从各厂的产品样本看，这两种类型产品并无多大差异。
c 防潮及耐腐蚀性能：
环氧浇注式干变的防潮及耐腐蚀性能比较好，尤其适用于在极端恶劣的环境下工作；相反，传统浸渍式干变的主要缺点就是防潮性能差，且容易吸尘，在投入运行前需要预热等。即使在采用NOMEX纸以及真空压力浸漆等新工艺后，虽然这些缺点可以一定程度得到克服，但一些本质上的问题却依然存在。
d 局部放电与运行寿命：
由于环氧浇注式的线圈经过真空处理和浇注成型，匝间和层间无气泡，在同类产品中，其局部放电最低；此外环氧浇注式干变的机械强度高，在短路电动力的作用下不会变形，且防尘、防污性能好。故运行寿命长。根据国外的报导，其运行寿命较之OVDT类干变要长。
以往影响环氧浇注变压器运行可靠性与寿命的主要问题是浇注线圈的开裂。但是随着薄绝缘玻璃纤维增强结构的采用以及原材料的进步和浇注工艺的改进，目前这一问题已很好解决。当然一旦树脂混料不均匀或浇注工艺有缺陷时，仍有开裂或内部出现气泡而使局部放电增大等事故产生。相反，浸渍式干变却无需担心开裂，在采用NOMEX纸后，由于匝绝缘较薄，绕组内部的温度分布也比较均匀。
浸渍式干变的最大优点是无需浇注设备与模具，初期投资可大大节省，另外，产品设计的灵活性也较大，特别是生产油浸式变压器厂转产这类产品较容易。
e 运行维护：
环氧浇注式的运行维护工作量可认为是很小的，特别是可以立即从备用状态下投入运行而无需预热去潮。这是因为它的防潮、防尘性能好，无需预热。因而可立即投运并带负荷运行。浸渍式线圈的表面是靠真空压力浸漆（VPI）后的薄的复盖绝缘层来绝缘的，所以这种变压器在停运状态下，就容易因吸潮而降低其
第七章系统设计通过本章学习，应当掌握以下内容 1、系统设计的任务、目标和内容 2、结构化设计的基本思想 3、如何从数据流程图导出结构图 4、一体化设计方法的基本原理与方法 5、代码设计的原则与方法 6、输出设计的内容 7、输入设计的原则和内容 8、输入数据的校验方法 9、人机对话设计的原则 识记： 一、系统设计的任务、目标和内容 二、评价信息系统的标准 三、结构化设计的基本理论 四、模块、结构图的概念与使用 五、模块的联系与耦合 六、变换分析和事务分析方法的原理与运用 七、代码的作用、类型、设计的原则及代码检验 八、输出设计的内容 九、输入设计的原则和内容 十、输入数据的校验方法 十一、人机对话设计的原则 领会： 一、系统分析阶段要回答的中心问题是什么？ 二、为什么说从系统研制的角度讲，系统的可变更性是最重要的标准? 三、结构图与数据流程图有什么区别与联系 四、模块划分的原则是什么？ 五、怎样度量耦合的高与低 六、什么是模块的控制范围?什么是判断的作用范围? 七、如何编写系统设计说明书 应用：根据给定的数据流程图，能够画出信息系统结构图 计划课时：8课时 第一节系统设计的任务要求 系统分析阶段要回答的中心问题是系统"做什么"，即明确系统功能，这个阶段的成果是系统的逻辑模型。系统设计要回答的中心问题是系统"怎么做"，即如何实现系统说明书规定的系统功能。在这一阶段，要根据实际的技术条件、经济条件和社会条件，确定系统的实施方案，即系统的物理模型。 一、评价信息系统的标准
根据一个逻辑模型，可以提出多个物理模型。我们怎样评价、选择物理模型呢?为此，我们有必要先简要讨论评价信息系统的标准。面向管理的信息系统，其优劣程度取决于它为管理工作提供信息服务的质量。我们可以从六个方面来衡量。 1、信息系统的功能 2、系统的效率 3、系统的可靠性 4、系统的工作质量 5、系统的可变更性 6、系统的经济性 二、系统设计的目标 系统设计必须从保证系统的变更性人手，设计出一个易于理解、容易维护的系统。为了使系统容易修改，首先要使其容易被理解，需要注意以下几个问题： (1)把系统划分为一些部分，其中每一部分的功能简单明确，内容简明易懂，易于修改。我们把这样的部分称为模块。 (2)系统分成模块的工作按层次进行。首先，把整个系统看成一个模块，按功能分解成若干个第一层模块，这些模块互相配合，共同完成整个系统的功能。然后按功能再分解第一层的各个模块。依次下去，直到每个模块都十分简单。 (3)每一个模块应尽可能独立，即尽可能减少模块间的调用关系和数据交换关系。当然，系统中的模块不可能与其他模块没有联系，只是要求这种联系尽可能少。 (4)模块间的关系要阐明。这样，在修改时可以追踪和控制。 总之，一个易于修改的系统应该由一些相对独立、功能单一的模块按照层次结构组成。这些模块之间不必要的联系都已去掉，而且它们的功能及相互关系都已阐明。这就是结构化设计的基本思想。 三、系统设计的内容 系统设计阶段的任务是提出实施方案。该方案是这个阶段工作成果的体现，这个方案以书面的正式文件--系统设计说明书提出，批准后将成为系统实施阶段的工作依据。系统设计的基本任务大体上可以分为两个方面： 1．把总任务分解成许多基本的、具体的任务 (1)将系统划分成模块； (2)决定每个模块的功能； (3)决定模块的调用关系； (4)决定模块的界面，即模块间信息的传递。 2．为各个具体任务选择适当的技术手段和处理方法 这便是详细设计，包括代码设计、数据库设计、输入设计、输出设计、人机对话设计、处理过程设计。 第二节结构化设计的基本概念 一、模块 模块(Module)一词使用很广泛。通常是指用一个名字就可以调用的一段程序语句。可以将它理解为类似"子程序"的概念，例如PASCAL程序设计中的函数、过程，FORTRAN 程序设计中的函数和子程序。 模块具有输人和输出、逻辑功能、运行程序、内部数据四种属性。模块的输入、输出是模块与外部的信息交换。一个模块从它的调用者那里获得输入，把产生的结果再传
天馈系统基本概念和天线安装规范 天馈系统是无线网络规划和优化中关键的一环，包含天线和与之相连传输信号的馈线。天馈系统的各种工程参数在进行网络优化和规划时的设计是影响网络质量的根本因素。因此，理解、学习天馈系统的基本知识是非常重要的。下面就逐一介绍天馈系统的各种概念。 1）天线的基本概念 a)天线辐射电磁波的基本原理（基本电振子的场强叠加）； 当导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关。在理论上，如果导线无限小时，就形成线电流元， 线电流元又被称为基本电振子。在天线理论中，分析往往都是从基本电振 子开始的，因为任何长度的线天线都可以分解为许多无限小的线电流元； 而这些天线的辐射场强就是线电流元的场强叠加，因此，天线的辐射能力 是随着天线的长度变化而变化的。 根据麦克斯韦方程，考虑线电流元远区场（辐射区）的情况，当两根导线的距离很接近时（左下图），两导线所产生的感应电动势几乎可以 抵消，因此此时产生的总的辐射变得微弱。但如果将两根导线张开（右下 图），这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方 向也相同，因而此时产生的辐射较强。 当导线的长度L远小于产生的电磁波的波长时，导线的电流很小，因而所产生的辐射也很微弱.；而当导线的长度增大到可与波长相比拟时， 导线上的电流就显著增加，此时就能形成较强的辐射。我们把能产生较强 辐射的直导线称为振子。 当两根导线的粗细和长度相等时，这样的振子叫做对称振子。当振子的
每臂长度为四分之一波长，全长为二分之一波长时，称为半波对称振子（见下图）。当振子的全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合起来的，称之为折合振子。 对称振子是工程中用到的最简单的天线，它可以作为独立的天线使用，也可以作为复杂天线阵的组成部分或面天线的馈源。对称振子的方向性比基本电振子强一些，但仍然很弱。因此，为了加强某一方向的辐射强度，往往要把好几副天线摆在一起构成天线阵。在GSM 系统中，我们采用的就是各种类型的天线阵。 b) 天线的方向图和能量辐射方向的控制 在实际的工程中，我们往往需要天线只接受或只向某一个方向发射。因此，我们需要各种各样的具有方向性的天线。天线的方向性就是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.如下图所示，这就是工程意义上的典型的方向图。方向图又分为水平方向图和垂直方向图两种。 波长 1/2波长 一个1/2波长的对称振子 在 800MHz 约 200mm 长 400MHz 约 400mm 长
4.6 室外天馈系统 室外天馈系统包括天线、塔放、馈线、跳线和避雷器等，见图4-16。天线知识前面已有介绍，下面介绍一下塔放和馈线。 图4-16 室外天馈系统的组成 4.6.1 塔放 塔放从技术原理上是降低基站接收系统噪声系数，从而提高基站接收系统灵敏度。塔放对上行链路的贡献需根据塔放自身的低噪放大器性能来区分，而不能单看其增益的大小。一般增加了塔放的上下行平衡要根据其实际灵敏度的测试方法进行修正计算。 根据不同频段选用分频段或全频段的塔放。 三工塔放原理见图4-17。该塔放收发信共用（只需要一根馈管），有旁路功能（出故障时自动旁路，此时接收增益为约-2dB。）
图4-17 三工塔放原理 4.6.2 馈线 蜂窝系统整体设计中馈线选取很重要，由于暴露在室外环境中，电缆要能经受水的冲刷。电缆内部压入泡沫作绝缘介质，也可用空气作绝缘介质。空气绝缘的电缆弯曲后易造成短路，因此较少采用。 1. 馈线的使用 常用的馈线有两种，即7/8" 馈线和5/4" 馈线，使用情况如下： (1)GSM900的馈线： 长度小于80m时使用7/8" 馈线；长度大于80m时使用 5/4" 馈线。 (2)GSM1800 的馈线： 长度小于50m时使用7/8" 馈线；长度大于50m时使用 5/4" 馈线。 2. 几种馈线的插损等技术指标
3. 馈线的安装 馈线的安装应使所用的馈线最短和安装、维护方便；馈线弯曲的曲率应该参照馈线厂家的曲率要求。无论天线安装在塔上、屋顶和任何其它位置，其馈线在进入机房时，都应将馈线的外导体良好接地。 4.7 分布式天线系统 随着移动通信的发展，用户对服务质量的要求也随之提高，人们希望任何时候、任何地点都能通话，但由于在某些地点（如大型建筑物内、隧道及地铁等一些多阻挡的复杂区域），如果仅仅靠室外基站天线的覆盖，会有许多信号不能到达的盲点，使得通话中断；在某些区域，由于来自不同基站的信号都较强，会使得移动台频繁切换，从而导致通话中断，有人称之为乒乓效应。为了解决以上问题，产生了分布式天线系统。此外，还可以通过分布式天线系统，把通讯容量过剩小区的能力转移到另一个区域，解决系统容量分配问题。
一、电力工业发展概况及前景 几个需要记住的知识点 1、电力工业是将一次能源转换成二次能源的工业，其发展水平是反映国家经济发展程度的重要标志。 2、1882年在上海建立第一个火电厂。 3、1912年在昆明滇池石龙坝建立第一座水电站。 4、2001年，针对我国能源结构的实际情况，我国的电源发展实施了“优先开发水电、大力发展火电、适当发展核电、积极发展新能源发电”的方针，使电源发展呈现多种 能源互补的格局。 5、在水电方面我取得了骄人成绩，有许多世界之最 ①1994年12月开工建设世界上最大的水电站→三峡 ②界上最大的抽水蓄能电站→广州抽水蓄能电站 ③世界上海拔最高的电站→西藏羊卓雍湖水电站等。 6、我国电力已经开始进入“大机组‘’、“大电网”、“超高压”、“高自动化” 的发展新阶段。 二、电力系统基本概念 （一）、电力系统 1、电力系统概念 由发电厂、升压变电站、输电线路、降压变电站及电力用户所组成的统一整体称为电 力系。 2、动力系统概念 电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体称为动力系统。 3、电力网概念 由各类升压变电站、输电线路、降压变电站、组成的电能传输和分配的网络称为电力网。 （二）、发电厂 1、定义 发电厂是电力系统的中心环节，它是把其他形式的一次能源转换成二次能源的一种特 殊工程。 2、分类 ⑴a、按其所用能源分为 火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电、太阳 能发电、垃圾发电、沼气发电等等。 b、按发电厂的规模和供电范围划分为：区域性发电厂、地方发电厂、自备专用发电厂等。 ⑵、火力发电厂
①定义 利用煤、石油、天然气、油页岩等燃料的化学能生产电能的工厂。热能→机械能机→ 电能。 ②凝汽式火力发电厂 火力发电厂中的原动机可以是凝汽式汽轮机、燃气式汽轮机或内燃机。我国大部分火 力发电厂采用凝汽式汽轮发电机组，所以称为凝汽式火力发电厂。汽式火力发电厂热 效率较低只有30~40％。适宜建在燃料产地。 ③热电厂 既发电又供热的火力发电厂称为热电厂。热效率可以上升到60~70％。一般建在大城 市及工业附近。 ⑶水力发电厂 定义 通常称水电厂。利用江河水流的水能生产电能的工厂。水能→机械能→电能。 ⑷核电厂 定义 核能→热能→机械能→电能。 特点 能取得较大的经济效益，所需原料极少。 （三）、变电站 1、定义 变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。 2、分类 ⑴按升降电压划分为 ①、升压变电站→通常是发电厂升压部分，紧靠发电厂。 ②、降压变电站→通常运离发电厂而靠近负荷中心。 ⑵按变电站在电力系统中所处的地位和作用划分为 ①、枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV以上， 连接多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解。 ②、中间变电站：中间变电站位于系统主干环行线或系统主干线的接口处，电压等级 一般为330——220kV，汇集2~3个电源和若干线路。 ③、地区变电站：地区变电站是某个地区和某个城市的主要变电站，电压等级一般为220kV。 ④、企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级35——220kV，1~2回进线。 ⑤、终端变电站：终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷处，高压侧10——35kV 引入线，经降压后向用户供电。
系统架构设计基础知识 在讲解系统架构设计之前，有必要补充一下架构相关的概念，因此本博文主要讲述架构、架构师和架构设计等相关的概念以及关系。这是系统架构设计的基础，只有具备了此方面的知识之后，我们才能进一步了解架构师在软件开发过程中扮演的角色，架构师如何编写架构文档来满足不同利益相关者的需求等相关内容。 现在我们通过定义的概念来了解架构设计中的一些相关术语。 架构：架构是体现在它的组件中的一个系统的基本组织、它们彼此的关系、与环境的关系及指导它的设计和发展的原则。 系统：系统是组织起来完成某一特定功能或一组功能的组件集。系统包括了单独的应用程序、传统意义上的系统、子系统、系统之系统、产品线、产品组、整个企业及感兴趣的其他集合。 架构设计：一个架构的定义、文档编写、维护、改进和验证正确实现的活动。 架构描述：描述一个架构的文档集。
架构机制：对经常遇到的问题的共同的具体解决方案。 架构决策：关于一个软件系统整体或它的一个或多个核心组件的刻意设计决策。这些决策决定非功能性特性和质量指标。 企业架构：当与业务战略和信息需求保持一致时，指导与将来的业务方向保持一致的解决方案的选择、创建和实现的一组原则、指导、政策、模型、标准和流程。 通过以上定义，我们了解了架构中的一些相关概念，通过这些概念，我们能够更好的理解什么是架构、什么是架构、架构师在架构决策中的作用是什么，然后我们以一幅图来详解架构、架构师和架构设计之间的关系。
关于架构的描述： 架构定义组件的结构，同时还定义这些组件之间的交互。比如在一个订单管理系统中，我们有客户组件、账户管理组件、订单实体组件等，我们可以通过时序图来定义这些组件之间的调用过程（交互）。架构虽然定义结构和行为，但是它不关注定义所有的结构和行为。它只关注被认为非常重要的元素。 架构的特点： 架构必须平衡利益相关者的需要。 架构基于合理证据使决策具体化。 架构会遵循一种架构风格。 架构受它的环境影响。 架构影响开发团队的结构。 关于架构师的说法： 架构师是负责系统架构的人、团队或组织。 架构师的特点： 架构师是技术领导。 架构师的角色可能由一个团队来履行。 架构师理解软件开发流程。 架构师掌握业务领域的知识。
移动通信的基本概念 1．移动通信：是指通信双方或至少一方可以在运动中进行信息交换的通信方式。 2．自由空间：是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收，也不发生反射、折射、绕射和散射等现象。3．单工通信：指通信双方设备交替地进行收信和发信。根据通信双方是否使用相同频率，单工制又分为同频单工和双频单工。双工通信：也叫全双工通信，指通信双方收发信机均同时工作。即一方讲话的同时也可以听到对方的讲话，双工制一般使用一对频道。半双工通信：通信双方有一方使用双工方式，而另一方则采用双频单工方式。 4．小区制：是把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时，又在移动业务交换中心的统一控制下，实现小区之间移动通信的转接以及移动用户与市话用户的联系。 5．小区：指基站使用不同的电磁波覆盖不同的区域，即分为不同的小区，通常一个基站分为三个小区。 6．相邻小区（邻区）：两个覆盖有重叠并设置有切换关系的小区，一个小区可以有多个相邻小区。 7．频率复用：相同的频率可以用于覆盖不同的小区，只要这些小
区两两相隔的距离足够远，相互间的干扰就可在接受的围之，这一为整个系统中所有基站选择和分配频率的设计过程叫做频率复用或频率规划。 8．切换(Handover)：当移动用户处于通话状态时，如果出现用户从一个小区移动到另一个小区的情况，为了保证通话的连续，系统要将对移动台的连接控制也从一个小区转移至另一个小区。这种将正在处于通话状态的移动台转移到新的业务信道上(新的小区)的过程称为切换。 9．漫游：指移动用户离开了其归属的局而到其它交换局管辖围登记成为移动用户。 10．切换发生的原因：信号的强度或质量，下降到由系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区，这种切换一般由移动台发起。由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这里移动台被切换到业务信道较空闲的相邻小区，这种一般由上级实体发起。切换与漫游的目的是实现蜂窝移动通信的“无缝隙覆盖”。 11．载波：基站用于传送信息的电磁波的频率。 12．信道(Channel)：移动通信中移动台与基站之间的信息通道，分物理信道和逻辑信道。 13．信道号：移动通信使用载频所对应的信道编号。 14．物理信道：是指一个时隙（约577us，156.25个比特）。在GSM900频段的上行(890～915MHz)或下行(935～960MHz) 频率
教学系统设计的含义 教学系统设计（Instructional System Design，简称ISD），通常也称教学设计（Instructional Design），这门学科的发展综合了多种理论和技术的研究成果，参与教学系统设计研究与实践的人员由于其背景的不同，他们往往会从不同的视野来界定和理解教学设计的概念，因此人们在教学设计的定义上尚未取得完全的统一。下面是国内外比较有影响的教学设计定义： 加涅认为：“教学是以促进学习的方式影响学习者的一系列事件，而教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。”（加涅，1992） 肯普提出：“教学系统设计是运用系统方法分析研究教学过程中相互联系的各部分的问题和需求，确立解决它们的方法步骤，然后评价教学成果的系统计划过程。”（肯普，1994） 史密斯等的观点：“教学设计是指运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学资料、教学活动、信息资源和评价的具体计划的系统化过程。”（史密斯、雷根，1999） 梅瑞尔在其新近发表的《教学设计新宣言》一文将教学设计界定为：“教学是一门科学，而教学设计是建立在教学科学这一坚实基础上的技术，因而教学设计也可以被认为是科学型的技术（science-based technology）。教学的目的是使学生获得知识技能，教学设计的目的是创设和开发促进学生掌握这些知识技能的学习经验和学习环境。” (梅瑞尔，1996) 帕顿在《什么是教学设计》一文中提出：“教学设计是设计科学大家庭的一员，设计科学各成员的共同特征是用科学原理及应用来满足人的需要。因此，教学设计是对学业业绩问题的解决措施进行策划的过程。”（帕顿，1989） 乌美娜等认为：“教学系统设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程。”（乌美娜，1994） 何克抗等认为：“教学设计是运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标（或教学目的）、教学条件、教学方法、教学评价……等教学环节进行具体计划的系统化过程。”（何克抗，2001） 上述几种定义反映了人们对教学系统设计内涵理解的不同角度以及各自的侧重点，有的突出教学系统设计的系统特征，如加涅、肯普、乌美娜、何克抗等，有的侧重于学习经验与学习环境的设计与开发，如梅瑞尔，有的则从设计科学的角度出发突出了教学系统设计的设计本质，如帕顿等。 通过对这些定义的分析比较，我们认为教学系统设计主要是以促进学习者的学习为根本目的，运用系统方法，将学习理论与教学理论等的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法和教学策略、教学评价等环节进行具体计划、创设有效的教与学系统的“过程”或“程序。教学系统设计是以解决教学问题、优化学习为目的的特殊的设计活动，既具有设计学科的一般性质，又必须遵循教学的基本规律，因此它具有如下特征：（1）教学系统设计是应用系统方法研究、探索教与学系统中各个要素之间及要素与整体之间的本质联系，并在设计中综合考虑和协调它们的关系，使各要素有机结合起来以完成教学系统的功能。如果不考虑影响解决方案实施的各个要素及其相互之间的关系，那么设计出来的解决方案就无法达到其预期的目标。 （2）教学系统设计的研究对象是不同层次的学与教的系统。这一系统中包括了促进
天馈系统 天馈系统是指天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化和水平极化。 天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。 天馈系统主要包括天线和馈线系统两大类。 天线主要包括 a) 吸盘天线：价格适中、安装方便、增益适中，适合于安装在移动车辆上，或吸附在金属物体上。一般增益在2.6dB、5 dB等几种。
b) 防盗天线：价格适中、安装方便、增益同吸盘天线，安装在金属箱体外时从箱体外无法拆除，故名为防盗天线。 c) 低增益全向天线：增益为3.5dB，安装需有固定支架，适合远距离多点传输。 d) 高增益全向天线：增益为8.5dB，安装需有固定支架，适合远距离多点传输。 e) 定向天线：增益很高，为12dB，安装需有固定支架，适合远距离固定方向传输。馈线主要包括 a) 50―3（阻抗50Ω,截面3）的馈线损耗为0.2dB/m. b) 50―7（阻抗50Ω,截面7）的馈线损耗为0.1dB/m c) 50―9（阻抗50Ω,截面9）的馈线损耗为0.07dB/m。 馈线是连接电台与天线的重要设备。不同粗细、不同质量的馈线对通信距离会产生很大的影响。 信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。 因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。 电馈系统原理 传输线的特性阻抗 无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Ｚ0 表示。同轴电缆的特性阻抗的计算公式为：Ｚ0＝〔60/√εr〕×Log ( D/d ) [ 欧] 式中：D 为同轴电缆外导体铜网内径；d 为同轴电缆芯线外径；εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。通常Ｚ0 = 50 欧，也有Ｚ0 = 75 欧的。由公式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关. 介质损耗 信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。
电力系统的基本概念： 电力系统是由发电机、变压器、电力线路及用电设备组成的发电、输电、配电和用电的整体。 电力网是由变电所、电力线路等变换、输送和分配电能的设备连接在一起所组成的网络。它将发电厂与用户连接在一起。是电能产生与消费的纽带。 目前我国有5个跨省的电力系统，即华北、华东、华中、东北、西北电力系统，其中华东电力系统总装机容量和年发电量都占据首位 电力系统的特点及运行应满足的基本要求： 电能作为一种商品，它的生产、输送、分配和使用与其他工业产品相比有明显不同的特点，主要表现在以下几个方面： 电能的生产、传输及消费几乎同时进行，因为发电设备任何时刻生产的电能必须与消耗的电能相平衡。 电能与国民经济各部门之间的关系密切。电能的中断或减少直接影响国民经济生产各部门及人们的生活。 电力系统的暂态过程非常短暂。电能以电磁波的形式传输，传输速度为30万KM/S，电力系统的发电机、变压器、电力线路以及用电设备的投入和退出，都在一瞬间完成。故障的产生及发展非常短促，电力系统的暂态过程非常迅速。 对电能质量的要求颇为严格。电能的质量的好坏由电压的大小、频率和波形质量能否满足要求来衡量。任一个参数不满足要求都将造成不良的影响，甚至造成产品不合格，损坏设备或大面积停电等。
为适应上述特点，对电力系统的运行提出如下基本要求： 一、保证供电的可靠性。 间断供电，将会使生产停顿，生活混乱甚至危及人身和设备的安全，给国民经济造成极大损失，这种损失远远超出对电力系统本身的损失。造成对用户中断供电的原因主要有： 电力系统的设备发生故障； 1、电力系统的误操作； 2、电力系统继电保护的误动作； 3、运行管理水平低，维修质量不合格等。 提高电力系统运行的可靠性，应改善设备质量，提高运行管理水平和技术水平及运行检修人员的责任心。另一方面要完善电力系统的结构，提高抗干扰能力，充分发挥计算机进行监视和控制的优势，不断提高电力系统的自动化水平。 二、保证良好的电能质量。电压质量和频率质量一般以偏离额定值的大小来衡量，实际用电设备均按额定电压设计，电压偏高或偏低都将影响用电设备运行的技术指标和经济指标，甚至不能正常工作。一般规定，电压偏移不应超过额定电压的±5%；频率偏差不超过±0.2~0.5HZ等。正弦交流电的波形质量一般以波形的畸变率衡量。所谓波形的畸变率指的是各次谐波有效值的平方和的方根值与基波有效值的百分比。10KV允许为4%。 三、保证系统运行的经济性。 合理发展电网，优化电网结构和运行方式，降低电能传输过程中的损
<<电力系统分析自学指导书>> 第一章电力系统的基本概念 (一)课程容 1，l 电力系统概述。 1．2 电力系统的接线方式和电压等级。 1．3 电力系统分析的容与工具。 (二)学习目的与要求 本章为电力系统概述。本章主要介绍电力系统的构成、电力系统的近况、电力系统的额定电压等级及接线方式、电力系统运行的基本要求、电力系统分析课程的研究容及研究工具。 本章重点是电力系统的构成、电能生产特点、电力系统运行的基本要求、接线方式及 特点、电压等级及电压分布、中性点运行方式及特点。 要求考生领会掌握本章的重点容。 (三)考核知识点与考核要求 1．地理接线图与电气接线图，要求达到领会层次 1．1 地理接线图、电气接线图。 1，2 电气接线图中符号意义。 1．3 电力系统的构成。 2．电能生产特点，要求达到领会层次。 2．1 电能不能大量储存。 2，2 电能生产、输送、消费同时完成。 2．3 运行状态改变瞬间完成。 2．4 电能质量要求严格。 2．5 电能与国民经济各部门间关系密切。 3．供电可靠性与负荷分类，要求达到领会层次。 3．1 供电可靠性的重要性。 3．2 负荷的分类。 4 电能质量，要求达到领会层次。 4．1 电压偏移。 4．2 频率要求。 4．3 电压波动与闪变。 4．4 波形畸变。 4．5 电能质量恶化原因。 5 电力系统运行经济性,要求达到领会层次。 5．1 煤耗率。 5．2 网损率。 5．3 水电厂、火电厂互补性。 5．4 联合系统提高经济性与可靠性。 6．接线方式及特点，要求达到领会层次。 6．1 接线方式的种类。 6．2 各类接线方式的优缺点。
7．电压等级的划分及适用围，要求达到识记层次 7．1 额定电压、电压等级及电压分布。 7．2 我国规定的电压等级。 7．3 电压等级与供电围。 8．中性点运行方式，要求达到领会层次。 8．1 中性点运行方式种类。 8，2 确定中性点运行方式的根据。 8，3中性点运行方式的确定及供电可靠性。 第二章电力系统各元件的特性参数及等值电路 (一)课程容 2．1 发电机的参数及数学模型。 2．2 电力线路的参数及等值电路。 2．3 变压器的参数及等值电路。 2．4 负荷的数学模型。 2．5 电力网的等值电路。 (二)学习目的与要求 本章主要向考生介绍发电机的稳态参数模型、发电机的运行极限、据变压器的试验数据计算变压器的参数、变压器的两种等值电路、线路参数的计算公式及线路的等值电路、负荷的数学模型、标幺制、电网的等值电路图。 本章的重点是发电机的运行极限图、线路参数计算公式的应用、变压器参数计算公式、变压器n型等值电路图、标幺制、电网等值电路图。 要求考生对本章重点领会掌握。 (三)考核知识点与考核要求 1．发电机稳态运行相量图、运行极限图及功角特性，要求达到识记层次。 1，1 隐极机稳态相量图。 1．2 隐极机稳态运行极限图。 1．3 隐极机稳态运行功角特性。 2．变压器参数计算及等值电路，要求达到识记层次。 2．1 参数计算公式。 2，2 H型等值图。 2，3 H型图存在的条件。 2，4 H型图的优点。 2．5 理想变压器三种变比取值的意义。 3．线路参数及等值电路，要求达到识记层次 3．1 线路参数计算公式。 3．2 架空线路换位。 3．3 线路电纳等值含义。 3．4 长线路任意点的电压、电流计算公式。 4．负荷的数学模型，要求达到识记层次。 4．1 常用负荷的函数表达式。 5．电力网等值电路，要求达到识记层次。 5，1 标幺制。
天馈系统的安装流程 一、天馈系统安装前的准备 1、基站环境的检查 2、货物的检查 3、工具的准备 4、人员准备 二、天线的组装与安装 1、天线的组装 2、天线的安装 三、馈线布放 1、馈线卡安装 2、馈线头制作 3、馈线布放 4、进馈窗 5、接地制作 6、防水制作 四、自检
一、天馈系统安装前的准备 1、基站环境的检查 在天馈系统安装前，需先就基站的环境进行检查，也就是对施工环境的检查。 1.1 铁塔、抱杆、增高架的检查 检查铁塔平台上、增高架上是否具有天馈安装的抱杆，检查抱杆是否固定牢靠。 1.2 走线架的检查 检查室外走线架是否安装，是否符合要求。 1.3 馈窗的检查 检查馈窗是否有足够的馈线穿线孔供馈线布放使用。 1.4 室内馈线走线位置的检查 检查室内走线架机柜位置，以确定每个扇区的馈线线序。 1.5 安全检查 检查馈窗入线后是否有障碍物。 1.6 确定馈线的长度 馈线的长度以实际长度多预留3%为宜。 2、货物的检查 2.1 天线的检查 打开天线外包装，检查天线表面有无裂缝，接头有无撞坏的痕迹等。若有损伤，应更换天线。 2.2 馈线的检查 检查馈线是否在运输有划伤、变形，若有损伤、变形，应更换馈线。 2.3 附件的检查 检查馈线头、馈线卡是否足够、是否有损坏，1/2跳线是否足够、是否有破损，胶泥、胶带、扎带是否足够使用。 3、工具的准备 滑轮、大绳、罗盘、角度仪、馈线刀、钢锯、32开口扳、13开口扳、大、小开口扳、安全带、安全帽、斜口钳、壁纸刀、内六方、平挫、工具包。 4、人员的准备 人员不许穿宽松衣服及易打滑的鞋；天馈安装现场所有人员必须头戴安全帽；高空作业人员必须佩带安全带。 二、天线的组装与安装 1、天线的组装 1.1 全向天线的组装 (1) 装配全向天线的两个固定夹。 (2) 紧固与天线配合的部分，如图
1.1天线分系统 对于1-4载频3扇区配置，天线分系统的设计是一样的，即采用6付天线，每一扇区2付天线，通过收发共用方式完成射频信号的发射，接收和分集接收的功能。 天馈系统主要包括基站天线、主馈线、跳线、避雷器、及相关天馈附件等，连接示意图如下所示： 图三扇区定向站天馈子系统组成框图 1.1.1基站天线 天线的选型通常根据实际网络规划的要求而定的。基站天线一般有两大类： ?全向天线 ?定向天线。 全向天线为偶极子天线，采用玻璃钢外套封装。 定向天线为板状天线，采用多馈源结构，增益一般为18dBi以上。在3扇区结构中，天
线水平波瓣宽度推荐采用65度，以减少扇区之间的干扰。 2种天线的外观都非常简单，如下图所示： 图全向天线和平板天线 天线的功能描述为： ?对前向链路而言，基站天线是整个BTS的最后端，将已调的模拟前向信号发射到对 应的区域； ?对于反向链路而言，基站天线是最前端，将MS发射的信号接收进来。 输入输出接口 采用单垂直极化基站天线，其输入输出为DIN-F型连接器。 设计要求 ?定向天线： 工作频率范围：1850～1990MHz,824-894MHz 输入阻抗：50Ω 功率容量：≥300W 极化方式：垂直线极化；双倾斜45?极化 输入驻波（VSWR）: ≤1.40 水平波瓣宽度(3dB)：65?±2.5?；90?±2.5?；105?±2.5?(根据实际网络规划决定) 俯仰波瓣宽度(3dB)： 7?～15? 波束控制：俯仰面机械可调，下倾角0?~10? 旁瓣抑制：≥15dB 零点衰落：≥25dB 前后比(F/B)：≥25dB 天线增益（Gain）: 12.5dBi～18dBi(根据实际网络规划决定) 天线形式：平板天线机械调节（电调节） 三阶互调IMD@2?43dBm: ≤-120dBc
无线通讯系统 基础知识 一、基本概念 二、电波传输 三、通讯系统中的干扰 四、中继台的关键技术参数与天馈系统 济南欧卡通信科技有限公司
一、基本概念 1、技术体制 FDMA 频分多址专业无线通信 调制类型：16K0F3E （最高音频3KHz+最大频偏5KHz）×2=16KHz 占用带宽： 频分多址是把通讯系统的总频段划分成若干个等间隔的频道，或称信道，分配给不同的用户使用，这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字语言信息，而相邻的频道之间无明显的串扰，这种通信系统的基站必须同时发射和接收不同频率的信号，任何两个移动用户之间进行通信，都必须经过基站进行中转，因而必须同时占有四个频道才能实现双工通信，不过手机在通信时所占的频道并不是固定指配的，它通常是通信建立阶段由系统控制中心临时分配的，通信结束后，移动台将退出它占有的频道，这些频道可以重新分配给别的用户使用 TDMA 时分多址MOTOTRBO摩托罗拉数字通讯产品 中国移动GSM手机 时分多址的优点：频率利用率高（约为FDMA的4倍） 保密性好 时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中
传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。 TDMA 较之FDMA 具有通信口号质量高，保密较好，系统容 量较大等优点，但它必须有精确的定时和同步以保证移动终端和基站间正常通信，技术上比较复杂。 CDMA 码分多址 中国联通CDMA 手机 码分多址通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠 频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。如果从频域或时域来观察，多个ＣＤＭＡ信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个ＣＤＭＡ信号中选出其中使用预定码型的信号。其它使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰，通常称之为多址干扰 2、 分贝（dB ） 分贝表示一种单位，即两种电或声功率之比或两种电压或电流值或类似声量之比；分贝还是一种测量声音相对响度的单位。 这是无线电领域中常用到的一个术语由此派生出dBm 、dBw 、dBv 、dB μv 、dBd 、dBi ……等一系列术语。该术语的引用主要为了计算方便，即利用数学对数原理，将乘除法运算简化为加减法的运算。常用的分贝有dBm 、dBw 、dB μv ，分别定义如下： odBm=1mw 【来由 10lg = odBm 】 1mw 1mw （参照值）
无线网络的天馈系统技术特点的分析 天馈技术是，通过在AP上延伸出长距离的电缆和吸顶天线，来扩展无线信号覆盖范围。一般一层楼，甚至多层楼只部署一个AP，然后通过延长电缆和吸顶天线充当延长天线，将无线覆盖到楼内其它地方。 ●天馈技术的优点： 1）由于一层楼，只部署一个AP发射器，将降低无线网络的部署成本； 2）天馈天线可以支持手机信号的延伸，可以将WIFI信号和GSM、3G信号共用一个天线延伸。 ●天馈技术的不足： 1）“天馈系统”技术从根本来讲，相当于“无线HUB”，一般一个楼层只部署一个AP，所有的楼层无线终端用户，都集中在一个AP接入，共 享一个无线带宽；而且天馈系统对WIFI带宽损失严重。当一个楼层用 户并发超过30个时候，平均每个用户并发带宽仅2.5M左右； 2）无线带宽损失严重。按目前支持无线最大带宽的802.11n协议的AP，理论带宽为300M。由于“天馈系统”只有一根天线，不支持802.11n的 MIMO双天线技术，所以带宽损失一半，只有150M。 3）无线信号衰减严重，合路的技术思路是将WLAN的无线射频信号通过合路器馈入室内GSM、3G覆盖系统，各频段信号共用天馈进行覆盖。由于 采用将多频段信号合路到一个天线上，实际信号要衰减30%~50%。见 下图：
4）在此种情况下，未来用户数量增加或者是进行多媒体业务，比如大图像传输、高清视频编辑和无线采播、编播系统，无线审片系统等应用， 时会面临很大的无线带宽瓶颈。 5）无法实现无线定位，“无线三角定位”需要一层楼至少三颗AP，而天馈技术，一层楼AP最多为一颗，是无法实现无线定位功能。对于的“贵 重资产定位管理”、“访客安全定位管理”、非法入侵无线信号定位， 等应用都无法实现； ●中央电视台的无线技术选择： 中央电视台新办公大楼（北京东三环“裤衩楼”），因为涉及到中央电视台业务用的无线办公系统（无线OA、无线wifi语音、无线编审片等），所以承建方北京网通也采用了“AP独立部署”的方式，而不是传统的“天馈系统”接入方式。 其主要是担心的就是“天馈线系统”部署方案，无线带宽和通信质量无法满足未来央视的多媒体无线业务需求。 ●北京国际机场的无线技术选择： 北京国际机场为提供旅客使用的的无线网络接入（Airport Free WiFi）和员工管理使用的无线网络，专门组织中国移动北京分公司在机场的做无线WLAN 测试。 当采用“天馈系统”接入部署测试的时候，见下图：
移动通信天馈系统 天馈系统是移动通信系统的重要组成部分，其性能优劣对整体移动通信质量的影响至关重要。根据移动网运行质量统计结果分析,造成移动通信质量指标下降的主要原因来自天馈系统（约占一半以上），而在天馈系统中最为重要的指标就是匹配。因此，我们在无线网络建设和日常维护中，必须高度重视对天馈系统性能的检查，减小天馈系统器件间不匹配对系统的影响，最大限度发挥天馈系统的性能。 一、基站天馈系统组成及匹配原理 基站天馈系统分为天线和馈线系统。天线本身性能直接影响整个天馈系统性能并起着决定性作用；馈线系统在安装时匹配好坏，直接影响天线性能的发挥。 1.基站天馈系统的组成 图1是基站天馈系统示意图，其组成主要包括以下几部分： (1)天线，用于接收和发送无线信号，常见的有单极化天线、双极化天线和全向天线； (2)室外跳线，用于天线与7/8〞主馈线之间的连接，常用的跳线采用1/2″馈线，长度一般为3m (3)主馈线，目前用于移动基站的馈线主要有7/8″馈线、5/4″馈线、15/8″馈线； (4)接头密封件，用于室外跳线两端接头（与天线和主馈线相接）的密封，常用的材料有绝缘防水胶带（3M2228）和PVC绝缘胶带（3M33+）；
(5)室内超柔跳线，用于主馈线（经避雷器）与基站主设备之间的连接，常用的跳线采用1/2〞超柔馈线，长度一般为2～3m； (6)其他配件，主要有接地装置（7/8〞馈线接地件）、7/8〞馈线卡子、走线架、馈线过窗器、防雷保护器（避雷器）、各种尼龙扎带等。 2.匹配原理 所谓匹配就是馈线终端所接负载阻抗Ｚ等于馈线特性阻抗Ｚ。匹配原理是在传输系统中的阻抗不连续处引入匹配设备，在原来的不连续的基础上而引入另一种不连续性，使它产生的反射波，正好与原来的反射波干涉抵消，从而达到阻抗匹配。当使用的终端负载是天线时，如果天线振子较粗，输入阻抗随频率的变化就较小，容易和馈线保持匹配，这时振子的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。 在实际工作中，天线的输入阻抗还会受周围物体存在和杂散电容的影响。为了使馈线与天线严格匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的结构，或加装匹配装置。 天馈系统匹配性能好坏一般用反射系数或驻波比的大小来衡量，通常采用驻波比。终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波比越接近于１，匹配也就越好。 二、天馈系统不匹配对移动通信系统的影响 在移动通信系统中，天馈系统对系统的影响最为敏感和直接，而天馈系统匹配好坏对移动通信质量的影响尤其显著，概括起来主要有以下几个方面。 1.不匹配对发射功率的影响 当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。 而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。其结果是降低了发射机的有效功率，缩小了单基站的有效覆盖面积。 2.不匹配对通信质量的影响 天馈线系统不匹配会对基站覆盖、手机语音质量、无线数据速率产生一定影响，一般手机会出现接收电平低、回声、上网速度慢等现象。 3.不匹配对基站设备的影响 天馈线系统不匹配对基站功放器件寿命影响比较大，馈线的回波电压过大加快基站功放器件老化，天馈线系统严重不匹配时会使功放器件烧毁。
系统设计心得体会(精选多篇) 作为电子商务的学生，对于电子商务系统的设计是必须会的，这学期开学前两周，就是电子商务系统的课程设计。电子商务系统不同于管理信息系统，管理信息系统是个内部的系统，是企业内部信息化得结果，而电子商务系统是内部和外部的结合体。其实吧！我们所做的设计不过是系统前期的工作，不需要实际把实际的系统做出来，因为一个实际的系统真实的实现，不是一件容易的事情，需要各方面的人才。不说这些了，下面谈谈我们的设计。 我们所做的是电子商务物流配送系统，起初选题时，我想做医药方面的，但是考虑实际情况，就选择了物流配送。
我们五人一组，内容包括：系统规划、系统分析和系统设计三部分内容。以下是各个方面的具体内容： 一、系统规划内容包括： 系统建设的背景、必要性和意义 系统规划目标、任务 人员组织 l 项目负责人。 l 项目小组成员及职责。 项目建设进度 进度表中应规定各个任务优先次序和完成任务的时间安排，给项目组成员分配具体任务和确定任务完成的时间。 现状初步调查 初步调查主要调查企业当前电子商务开展的现状、基础设施条件、需求、存在的主要问题等。 可行性分析 包括开发新系统必要性，新系统开发方案的经济性，技术上的可行性，组织管理上的可行性及环境的可行性等。 二、系统分析内容包括
新系统业务流程分析 可借用相应工具用图形方式描述，如visio绘制业务流程图、活动图、状态图等。 需求分析，构建逻辑模型。 用visio或其他工具绘制uml用例图 三、系统设计内容 电子商务系统的硬件平台 网络设备、服务器、客户端主机 网络拓扑结构 电子商务系统软件构成 l 系统软件 l 应用软件 拟采用的开发技术 应用系统方案，可包括： l 功能设计 l 类设计 l 数据库设计 l 外观设计 我们五个人一组，有两个人负责规划，一人分析、两人设计。我和一组员负责设计，我负责前部分的内容，系统