电气化及自动化论文精品(七篇)

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篇(1)

论文摘要：介绍了西南交通大学建成的教学用模拟变电所实训基地的结构、功能、特点、实践项目。使用表明，该基地具有国内领先技术水平，完善的教学、培训和科研的综合功能。由于采用最新的远程监控技术，该变电所可作为目前铁路牵引变电所技术改造的参考。

0引言

西南交通大学有部分直接服务于铁路现代化建设的专业，其中“铁道电气化”专业作为教育部、铁道部的重点特色专业而一直受到重视。

分布于铁路沿线的牵引变电所，是电气化铁道供电的枢纽。随着我国电气化铁路和城市轨道交通的发展，变电所综合自动化技术水平的不断提高，对从事牵引变电所设计、运行、管理等方面的专业技术人才的需求数量增加，同时对其掌握知识的广度和深度特别是具有较强的实践动手能力方面提出了更高的要求。因此，在教学环节中，应加强学生理论和实践相结合的能力的培养。在教育部“示范性教学实践基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校区建成一座集教学、实习、培训和科研为一体的模拟变电所实训基地。

1模拟变电所简介

我校模拟变电所分为两期建成:

I期是与实际变电所相同的开关控制屏柜和继电保护屏柜、中央控制盘、交直流电源盘、以及自行设计的模拟负载电量和故障盘。如图1所示。

Ⅱ期是模拟一段地方电力网或电气化铁路的环境下，一个调度中心使用远动监控系统控制的五个变电所，图2是这五个模拟变电所的一次接线图。该项目综合了地方与铁路、不同主变、不同接线类型的各种变电所，且负载的大小和相位均可调节，其中S”模拟变电所采用了WBH-891型电铁主变微机保护装置、WKH-891型电铁馈线微机保护装置、DQWC-03牵引变电所二次设备测试系统。

模拟变电所中被监控设备的位置状态信号、保护动作信号、预告信号、事故信号等遥信信号通过电缆与RTU (Remote Terminal Unit远方终端)的开关量输人/输出模块相连接，电流、电压等遥测信号将通过信号变送器柜，输人RTU的模拟量输人模块;控制中心下发的遥控命令，通过以太网传输，实现遥信、遥测、遥控的功能。远动监控系统结构图如图3所示。RTU是采用施耐德电气公司的PLC系列中模块式结构的Momentum，其编程软件Con-cept是一个基于Microsoft Windows环境的编程软件套件，具有很强的设计性、可扩展性;主站组态软件iFix支持工业标准，具有开放性、可组态性、兼容性及可开发性。

为了比较和研究，我系的教师正在进行一系列的科研开发，其目标是在模拟变电所二次系统中采用测控、保护一体化的分布式控制系统(DCS)实现变电所自动化管理，其结构图如图4。

2教学实践基地的开发

1)校内学生及现场工程技术人员，可对照变电所各种屏柜，提高阅读二次系统接线图、安装施工图的能力，通过开闭操作、设置故障等项目的训练，可以培养他们对现场运行中出现的故障的分析和处理能力，包括一次设备的故障范围的判断、二次系统的故障判断、查找和处理。

2)变电所基本电器及二次接线方面实训项目n个。如断路器结构、原理;断路器参数的测量与调整;变电所二次接线、电缆的数字编号法以及“相对标志法”的识别;二次接线盘后安装图及实际安装技术;变压器控制、保护盘结构、接线、检测、调试及整套保护联动实验(包括整定计算);在以上各盘设置不同故障(可达几百种)练习查找及消除故障的方法等。

3)运动系统遥测、遥信信号源接线的校正及采集的遥测量的精度实验。

4)利用便携式计算机对遥控设备进行合、分实验，让学生了解远动系统是如何驱动被控设备动作。

5)利用一般的浏览器访问各RTU中PLC的网页，实时了解该PLC的运行、通信等状态的实验。

6)上位机各种功能的校核实验。通过该实验让学生了解调度员的工作职责、工作内容、iFix软件的各种功能的使用，从而对远动系统有更深层的了解。

7)利用组态软件Concept对PLC进行配置，使学生熟练掌握利用Concept按照所用的PLC型号及设计要求对PLC进行配置;利用Concept对PLC遥控、遥信和遥测功能的编程，使学生熟练掌握Concept编程方法。

8)自动化组态软件iFix系统的安装，熟悉掌握iFix系统软件的运行环境及其安装过程。

9)通过在iFix系统新增6#模拟变电所的实验，使学生了解iFix系统的可组态性及可扩展性。

10)进行继电保护单体测试及数据管理。

11)进行继电保护盘上测试及数据管理。

12)微机保护装置的调试与特性实验。

3实践意义

模拟变电所实训基地自1998年投入使用后，至今已连续培训了五届毕业生和一批现场工程技术人员，经总结，其实践意义在于:

1)为学生提供专业技能训练的条件与场所。能完成供变电工程、继电保护、变电所二次接线、微机监控技术等几乎全部专业课程的大量综合性实验，以及电气设备的实际操作技能、检修调试技术、查找故障及排除方法的实际训练。而且充分利用学校具有的学科优势，以模拟变电所为基地，配合学生专业课和专业基础课学习，开发如电工理论、电气装备、自动化、计算机应用、网络与通讯等领域的多个应用性、研究性实验;同时由于人员和设备的集中，能够按项目组织学生进行综合性实训，尽可能使学生参与以教师为主导的科研活动。

2)对于现场技术和施工人员，很重要的一点就是要能阅读二次回路图纸、熟练地掌握接线、配线工艺，能查找和处理运行故障和设计缺陷。通过实地培训，能大大的提高他们的读图、判断、查找、处理故障的能力。该基地于2000年为乐山电力股份有限公司培训和考核职工283人，取得良好的效果。

3)目前西南地区铁路已完全实现电气化，全区拥有牵引变电所200多座，其中大都为上世纪70~80年代所建，技术水平落后。而我校模拟变电所实训基地的建成，对其技术改造具有借鉴的意义，在应用新技术、新设备和进行技术创新方面起到示范的作用。

篇(2)

关键词 电气化铁路;牵引变压器;接线方式

中图分类号U224 文献标识码A 文章编号1674-6708(2010)26-0112-02

0 引言

近几十年来,随着国民经济的突飞猛进和工业基础设施的完善,我国的电气化铁路发展迅猛,铁路线总里程不断加长,列车载重量不断增加,铁路牵引变压器需求数量随之越来越多,需求容量也越来越大。我们知道,电气铁路的27.5kV(BT制)或55kV(AT制)的单相牵引电网是通过牵引变电所从常规三相电网获取电能的,牵引变电所的主要作用便是将110kV或220kV三相交流电变换成27.5kV或55kV单相交流电,并供电给电牵引网和电力机车。根据供电方式和具体要求的不同,牵引变压所采用的牵引变压器种类也不同,主要有:单相牵引变压器,V/V接线变压器,普通三个绕组对称的三相变压器,三相―两相平衡牵引变压器。本文拟从接线原理、负序和零序影响、容量利用率等方面对两种特殊接线形式的牵引变压器加以总结和评述,以期对电气化铁路牵引供电系统的研究有所帮助。

1 Le Blanc结线变压器

1.1 接线原理分析

Le Blanc变压器绕组结构如图所示,其初级绕组与普通三相变压器绕组相同,基于电气化铁道的不同要求,它们可以为型或Y型,本文仅分析 型,以防由于不平衡负荷产生的谐波(主要是三次谐波)进入系统。在二次侧有5个将三相电源转化为两相电源的非对称绕组,其接线如图1所示。

1.2 负序和零序影响

二次侧各绕组的变比如下

当k=1时,由接线原理图和绕组匝数关系可得电流关系式:

根据对称分量法,电压平衡关系得一次侧各相的正负零序电流:

当Iα=Iβ时,原方三相线电流完全对称,无负序电流存在,故该接线也具有将两相对称负荷转换为原方三相对称负荷的能力[1]。

1.3 优缺点分析

1)其料利用率稍高,最关键的是其制造工艺要求上容易实现;

2)与斯科特变压器相比,中性点也是不接地,低压侧两相输出依然没有电的联系;

3)在具有相等容量的情况下,和平衡变压器相比,体积小、价格低[2]。

2 阻抗匹配牵引变压器

2.1 接线原理分析

阻抗匹配平衡变压器的接线如图2所示。高压侧采用星型接线,每相绕组匝数为W1 ;低压侧采用三角形接线,每相绕组匝数为W2 ,并且还在ab绕组的两端各接一个外延绕组,其匝数为W= 0.336 W2,这样可使两供电臂的电压Uα和Uβ形成90°的相位差。

副边绕组三角形结线结构即在非接地相增设两个外移绕组 。内三角形接线的一角c与轨道,接地网连接。 两端分别接到牵引侧两相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂牵引网供电。

2.2 负序和零序电流

根据阻抗匹配平衡变压器的结构,并且变比k=W1/W2=1可得一二次侧电流关系:

由上式知,变压器高压侧没有零序电流,并且当低压侧电流和负荷阻抗角越接近时,高压侧电流不对称度就会越小,当低压侧两供电臂上的负荷阻抗完全相等时,高压侧三相电流完全对称。在同样的牵引负荷作用下,新型的阻抗匹配平衡变压器注人电网的负序电流比普通的Y/-11接线的变压器要小[3]。

2.3 优缺点分析

1)显著的减少电力牵引负荷注入电网的负序电流[4-5];

2)平衡绕组与a(或b,c)绕组的匝数比和阻抗匹配系数两个方面,必须予以考虑.当阻抗匹配系数相匹配时,无论副边负荷电流大小是否相等,原边三相电流平衡,即无零序电流。当副边负荷电流对称时,原边三相电流对称,没有负序电流对电力系统的影响,原边三相制的视在功率完全转化为副边二相制的视在功率,变压器容量可全部利用;

3)原边仍为YN结线,有中性点引出,降低了对变压器绝缘的要求,减少了投资[6],与高压中性点接地电力系统匹配方便。副边仍有结线绕组,三次谐波电流可以流通,使主磁通和电势波形有较好的正旋度;

4)次边两相不对称负荷时,原边三相电流依然具有较好的对称性[6]。对接触网的供电可实现两边供电;

5)设计计算及制造工艺复杂,造价较高。无论从设计上还是制造工艺上来讲,要得到预先确定的某一阻抗匹配系数都是相当困难的,因此在设计上和制造工艺上的难度是不言而喻的;

6)分相绝缘器两端承受的电压为55kV ,绝缘要求高。

3 结论

在对电气化铁路供用电的研究领域里,电力机车作为大功率单相负荷,其运行对三相电网造成的诸多不良影响,一直都是电力方面的研究人员努力解决的问题,而作为电网和牵引网的交叉点的牵引变压器,便是一个不容忽视的研究课题。本文综述了国内单相交流供电环境下两种特殊接线形式的牵引变压器接线、电气原理、及其优缺点。这些研究丰富了电铁研究领域的理论内容,不仅对研究电铁对三相电网的稳定性影响有重要意义,也可为其他大功率单相交流负荷的具体工程的设计和规划提供依据,具有一定的理论意义和工程价值。

参考文献

[1]欧阳帆.基于平衡变压器三相-单相接线供电方式研究[D]. 湖南大学博士学位论文,2008.

[2]丁明,沈军.列波兰变压器功率差动保护的探究[J].合肥 工业大学学报:自然科学版,2000,23(5):636-641.

[3]周勇,王绪雄,刘中元.阻抗匹配平衡变压器的负序电流 [J].郑州大学学报:工学版,2002,23(4):43-45.

[4]林海雪.电力系统的三相不平衡[M].北京:中国电力出版 社,1998.

[5]孙树勤,林海雪.干扰性负荷的供电[M].北京:中国电力 出版社,1996.

[6]关海川.三相-两相牵引变压器保护原理.西南交大研究生 学位论文:21.

篇(3)

建筑电气工程是建筑工程中的一个重要步骤，是各种电气设备、线路电缆、照明设置等的安装工程，为了提高建筑质量，建筑电气工程的施工也运用了智能化技术，其就是将现代先进计算机技术应用到电气工程中，这项举措在建筑行业中具有十分重大的意义。本论文主要阐述了智能化技术在建筑电气工程中如何应用，智能化技术在我国建筑电气工程的实施中出现了哪些问题，以期对于建筑电气安装工程的发展提供借鉴。

［关键词］

建筑;电气工程;智能化技术

时代在进步，科技在发展，城市高速建设的同时，也在带领建筑行业不断前行。近年来建筑企业不断增多，随之而来的不仅是机遇，也是挑战，建筑中的电气工程很大程度上影响着建筑的质量，所以建筑电气工程智能化势在必行。

1智能化技术在建筑电气工程中的应用

1．1自动控制系统和保护系统中智能化技术的应用

自我控制系统和保护系统是在建筑的内部形成防护系统，能有效控制事故的发生，提高建筑的安全水准。各种电器设备、照明配电装置、电缆、变压器等等的安装，都离不开自我控制系统和保护系统，为了提高效率和施工的精准度，智能化技术可以在此应用。将电器设备等应用GPS定位系统，运用计算机的传感技术，将各项的施工情况进行汇总，能够一目了然的了解工程进度，和设备安装运行情况。技术人员再通过计算机设定程序，能有效的对所安装的电气设置进行控制，从而形成“保护网”，对突发性事故进行了有效防护。

1．2故障检测中智能化技术的应用

在建筑电气工程还没有应用智能化技术的时候，建筑电气工程的故障检测十分困难，只能依靠技术人员进行人力检测，对技术人员的专业水平，细心程度，耐心体力都有很高的要求，不仅浪费了时间、浪费了人力，且还不能完全保证故障检测的精准性。智能化技术应用到电气工程故障检测中时，这些问题都将迎刃而解，计算机系统记录电气设备正常运行的信息，与故障检测信息对比分析，一旦信息对比发现偏差，立刻通过警报或其他方式通知监控人员或管理人员，能够有效的进行故障检测和防控，以便及时解决问题，增加建筑电气化工程的稳定性和安全性。电气工程故障检测中应用智能化技术，就是为了让故障检测变的更加便利和精准，不留安全隐患。并且利用智能化技术，对故障的地区设备进行监控和实时监测，对传回计算机的信息进行汇总和分析，让故障检测不再只有滞后性，做好日常防护，可以防患于未然。

1．3电气设备优化设计中智能化技术的应用

智能化技术中根据建筑电气工程的需要加入了许多其他学科的理论，如仿生学、控制学、自动化、语言学等内容。在电气工程设备优化过程中，智能化技术运用遗传算法进行随机搜索，应用了生物界中的进化规律，在电气设备优化中起到重要作用。随着建筑水品的提高，电气工程作为辅助工程也必然要有所提高，将智能化技术应用其中，会为电气设备优化带来全面高速的发展。

2智能化技术在建筑电气工程实施中的问题

2．1电气工程智能化在我国应用的整体水平不高

近年来，智能化技术应用于建筑电气工程，为我国建筑行业的发展带来了十分显著的效果，提高了建筑企业的效率，减少了人工操作量，工程的可靠程度也大幅度提升，在电气工程施工的过程中也产生了较好的效果。虽说如此，智能化技术给建筑行业带来了新的变化，但实际上我国对智能化技术的开发还不够深入，很多观点还只是停留在理论水平，整体来看，建筑电气工程智能化在我国应用的整体水平不高。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，要想通过智能化技术使我国的建筑电气工程的实施有长足的进步，还需要用更多的实践来铺设智能化的康庄大道。

2．2智能化技术在电气工程中领域狭窄

智能化技术可以应用在电气工程中的保护系统、自动控制系统、故障检测等方面，例如变压器出现故障时，计算机可以对变压器油中的气体成分进行分析，进一步的缩小故障范围。在这些领域里已经部分实现了电气化技术，但在其他生活化领域里，智能化技术还没有达到普及，也就是说，在建筑电气工程中，智能化技术的应用没有实现全方面发展，其应用的领域还较为狭窄，如何扩大智能化技术在建筑电气工程中的应用，这将是今后着重研究的方向。

2．3电气工程智能化应用需要推陈出新

科技是第一生产力，也是推动时展的第一动力，敢想敢做，才能直面时代的机遇和挑战。智能化技术的应用离不开创新，没有创新就没有科技的发展，在我国对于建筑电气工程智能化技术的理论研究，远远高于智能化技术的实践水平，并且缺乏新意，只是这样循规蹈矩的做研究想必是收效甚微的，所以，在今后智能化技术的研究和应用过程中，要更加注重推陈出新。

3结语

本文首先简要介绍了建筑电气工程，随后着重介绍了建筑电气工程应用智能化技术。智能化技术是综合了精密传感技术、计算机技术以及GPS定位技术的一种新兴技术，重点阐述了智能化技术在建筑电气工程中的自动控制系统、保护系统、故障检测、电气设备优化设计中的应用。智能化技术的推广为建筑电气工程带来了一次大的变革，未来需要对智能化技术的研究更加深入，努力扩大智能化技术的应用领域和程度。

作者：李明芸 单位：上海建工集团股份有限公司

参考文献:

［1］孙萍．建筑电气与智能化专业本科实践教学改革探讨［J］．吉林省经济管理干部学院学报，2010，24(2):109－112．

篇(4)

“节能型电网限流装置”的应用使这一难题得以破解。

“目前，宁夏石嘴山供电局投运的35KV户外电网限流装置每年可节省运行损耗高达390万千瓦时，直接节电经济效益达195万元。到2020年，宁夏电网采用‘节能型电网限流装置’的成本约为2900万元。相比目前应用的断路器而言，仅此一项可节约2.86亿元。宁夏电网的装机水平和电网规模约占全国电网的1%左右，依此计算，若将该装置在全国推广，可节约资金高达286亿元。”

以上精辟判断，出自负责该课题组的宁夏电力科学研究院系统分析室主任黄永宁。

现年48岁的黄永宁，在人生的26年里与“电力系统分析”结下不解之缘。多年来，他以严谨的科学态度和争创一流的职业精神，刻苦钻研、勇于拼搏，填补了宁夏电网系统分析和仿真计算、电能质量数字化分析、相量测试等电网智能分析领域的空白。

功夫不负有心人。2011年9月，黄永宁被荣聘为宁夏电力公司首席技术专家，成为勇立电力科研 “潮头”的领军人。

“宁夏电网必须有自己的电力系统分析软件系统！”

1981年，18岁的黄永宁考入西安交通大学。怀揣奉献电力科学事业的梦想，电机系发电专业成了他开启人生理想的钥匙。

“在大学校园，我常常凝望图书馆门口钱学森先生的高大塑像。在那里，我种下了此生与电力研究相守的‘种子’。每当遇到困难，科学巨匠的奋发精神总激励我前行。他们对祖国、对事业的热忱，不仅在专业学习方面给予我充足养分，更净化了我的灵魂。”黄永宁深情地说。

1985年，迈出大学校门的黄永宁，作为“支边”知识分子回到家乡，进入宁夏电力试验研究所（宁夏电力公司电力科学研究院前身）高压室工作。第二年他又调入刚成立的系统室，主要从事电网电力系统短路、潮流、稳定三大计算系统分析工作。

20世纪80年代中期，信息技术已经开始运用于电力系统各个领域，包括电网调度自动化、电力负荷控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等。然而，宁夏电网由于条件所限，海量的计算工作仍需依赖大量的人力计算。当时，电子计算能够进行电力系统三大计算的设备，离宁夏最近的是西安某科研机构所投运的VAX小型机，高昂的运算费用，往返的时间等巨大的成本使年轻的黄永宁感到“窝火”。他许下承诺：“宁夏电网必须有自己的电力系统分析软件系统！”

1986年年底，黄永宁背起行囊，赴清华大学深造。“那年春节我未能与家人团聚，但那次学习之旅使我真正迈进了智能电力系统计算的门槛，更加坚定了我致力‘电力系统分析’并一生都愿意为之付出的信念。”黄永宁说。

学习期间，他参与了编写程序及使用说明书，使宁夏电网成功引进了清华大学微机版《电力系统三大计算软件包》，填补了宁夏电力系统计算工作的空白。

“繁琐的计算推演，计算机可在下班时间运算。第二天上班时计算机显示出自己想要的结果，甭提多高兴了！”黄永宁的微笑里依然洋溢着昔日的兴奋。

那时，他是宁夏电力界最先接触电脑的“弄潮儿”。他的同事们也从浩瀚的数据计算海洋中解脱出来。当年的黄永宁虽然年轻，但是在大伙的心目中已成为知名的“电力人物”了。

如今，宁夏电科院所使用的电力系统计算分析工具，与当年相比不可同日而语。刚刚建成的“宁夏电力公司电网仿真实验室”是国内目前最为先进的全数字动态仿真系统之一。借助这一平台，黄永宁及其团队将开创宁夏电网电力系统仿真分析工作的全新局面。

“我们要像‘保健医生’一样，让电网运行‘规矩有型’”

又一个喜讯在宁夏电力系统交口相传――黄永宁主持完成的《节能型电网限流装置的研制与应用》科研项目，获宁夏回族自治区科学技术进步奖一等奖，宁夏电力公司科学技术进步奖一等奖，该装置的实用新型和外观设计两项专利获国家专利局授权。

迄今为止，国内外研究应用的超导故障限流器、串联谐振限流器及固态限流器等，采用电力电子器件的限流装置，虽然动作快速但容量有限，价格昂贵，应用量很少，大部分处于试验样机阶段。黄永宁及团队研制的节能型电网限流装置取得了新的突破。在石嘴山供电局投运的35KV户外电网限流装置，每年可节省运行损耗高达390万千瓦时，直接节电经济效益达195万元。

目前，黄永宁及其团队正在推进《户外高压可重复节能电网限流装置研制》科研项目。为克服瓶颈，他创造性地提出了“户外高压可重复节能限流装置”的构想。该装置以较低的成本和极大的节能降耗效果，实现在高压、超高压电网限制短路电流的功能。“这是一项世界领先技术”，黄永宁估算，该限流装置若运用于全国电网，将产生百亿元的经济效益。

“‘短路与谐波’是威胁电网安全的幽灵，必须像医生做手术一样精确诊治。”黄永宁做出剪刀的手势。自从事电能质量分析与测试以来，谐波成为了黄永宁及其团队直面的一大难题。黄永宁说，这一课题做了20多年，我们要像“保健医生”，手拿“手术刀”，让电网运行“规矩有型”。

黄永宁说，谐波是影响电网电能质量的“罪魁祸首”，对电网的污染就像化工厂向清澈的湖泊排污一样。在理想干净的供电系统中，在只含线性元件的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。在实际的供电系统中，由于有非线性负荷，如整流负载、电力机车、轧钢机、电弧炉等存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流，造成电网污染。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。

“作为从事电网系统分析研究电能质量技术监督的一名工作人员，必须结合当地经济社会发展现状，为当地电力建设和用户使用优良电能，扫清一切技术故障。”黄永宁针对高耗能负荷，提出的无功补偿兼带滤波的措施被高耗能厂家广泛应用，使得电网电能质量得到显著改善。

1994年，第一条电气化铁路宝中铁路宁夏段开建，宁夏电网面临前所未有的全新课题。黄永宁开始研究电气化铁路对宁夏电网的影响。当时，他和团队率先在全国使用CHP电力系统谐波分析程序，进行宝中电气化铁道谐波及负序分量计算工作，计算报告《宝中电气化铁道宁夏段谐波分量计算报告》获宁夏电力公司优秀科技论文一等奖。

研究虽有进展，但如何将铁路机车运行过程模拟出来？机车运行过程中会产生多少谐波？带电多长时间？对供电电网有什么影响？一系列崭新的课题面前，黄永宁选择了重回母校“充电“，同时也为了圆梦。

黄永宁说，四年大学生活对自己而言是一场如痴如醉的梦，现在这个梦依然未醒。这一次寻梦之旅其实并不浪漫，面对电气化铁路对宁夏电网影响的整体分析评估，诸多技术难关需要攻克。最终，在导师的指导下，他以该项目为论文选题，如愿拿到了一直心仪的“工程硕士”。

“电网安全只有起点，没有终点”

见到黄永宁时，他正在电网仿真实验室指导同事做线路参数测试，模拟实验电网交直流混合仿真计算分析。偶尔会有争论，但他亲和的语气让实验室气氛融洽。其实，更多时候是他过硬的理论知识令同事们“折服”。

“与同事们探讨问题是一种快乐，争论会产生灵感，使得分析和实验能够走上捷径。”黄永宁笑呵呵地说。

在实验室里与他“交锋”的系统分析专责田蓓，与黄永宁共事7年，是他一手带起来的技术骨干。

2004年，宁夏电力试验研究所与银川电校合并为宁夏电力科技教育工程院。工程院成立后，系统室也进行了重组，只剩黄永宁一人。田蓓等新调入的7位电校老师，具备丰富的理论知识，但实践能力尚需提高。黄永宁的工作便由原来只管专业转变为专业、教培“两翼齐飞”。

田蓓和同事们回忆起当时的情景，感慨万千：“作为一名只教过电力基础课程的年轻职工，转为从事电力系统分析计算，心里完全没底。黄永宁耐心细致的言传身教，让我们很快找到了感觉。”

5年后，黄永宁的团队不仅承担起繁重的教学任务，电网分析专业更是突飞猛进，现已能够承担电网分析、试验方面的各项基础工作和国网公司科研项目，成绩斐然：

完成750kV、±500kV及大机组群接入宁夏电网的前期研究项目――短路电流、过电压计算及其限制措施研究两个子项目，获国网公司科技进步三等奖、宁夏电力公司科技进步特等奖；

推进宁夏电网仿真中心建设，完成宁夏电网动态仿真系统开发及应用。完成了基于ADPSS的宁夏电网主网架数字电网建设及其应用，搭建了详细的宁夏电网主网架电磁暂态仿真模型与机电暂态仿真模型融合，建成了全数字式宁夏电网……

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关键词：船舶电气智能 系统设计 关键技术分析

由于技术等方面的制约，我国目前大多数船舶设计软件在电气设计方面仅具备绘图功能。而船舶的电气系统设计是一个需要多专业协作的复杂过程，涉及到大量的设计方案的确定、分析模型的建立、各种设备的评价选优等工作，若靠人工的操作不仅消耗大量的时间而且工作精度不高，严重影响设计的效率和质量，本文主要是介绍了船舶信息数字化、功能模块参数化等关键技术在船舶电气系统智能化设计中的应用。

一、船舶电气系统设计

船舶的电气系统是一个复杂的系统，各个电气系统规律性不统一，而且现在的新的电气控制系统更新换代速度快，所以在设计中要考虑到系统能实现常规计算机辅助设计功能以及资料管理，具有计算生成、自动校验、数据交换等智能化功能的基础。综合上述要求，船舶电气系统设计主要是通过调用第三方绘图软件和Windows 应用程序的技术方案来实现系统需求，主体框架分操作界面、主程序、参数绘图模块、数据库、资料库五个部分。

（1）操作界面：主要有项目管理、图纸管理、计算书生成、材料报表生成、电气绘图、标准图框生成、标准符号生成、三维模型生成、数据交换以及帮助十个

主界面。对于功能和需求比较复杂的主界面，为了进一步的实现系统的功能需求，配有子界面，例如电气绘图主界面配有页面管理、设计布置、参数绘图、对象编辑四个子界面。

（2）主程序：指为了实现操作界面的相关操作，主要是为了实现项目、图纸管理，计算书、材料报表生成，电气绘图，辅助设计模块的相关程序以及接口程序。

（3）数据库：数据库是整个系统的核心部分，主要保存着零件及设备的参数、项目信息等，主要分为管理数据库和项目数据库管理。而且在系统中，每个项目都有自己的项目数据库，用于存储其所有电气系统、电气设备以及资料信息.

（4）资料库：保存所有船舶电气设计过程中涉及产生的图纸和文档资料.

（5）参数绘图模块：目前的船舶电气系统中，主要包括电力一次系统图、广播系统图、照明系统图以及照明布置图四个部分。

二、船舶电气智能设计对象分析

为了更好的实现电气设计的智能化，本文对设计过程中涉及的对象进行了简单的分析。设计对象主要分为船体背景、电气器材和设计管理信息三大类。

1、船体背景

在船舶的电气化设计，船体背景是一个必须要考虑的重要因素，主要是指甲板的环境变量和设备所在的区域属性。即在电气系统图设计时，需要在图纸上按照设备所处甲板对设备进行划分，确定每个设被的准确位置；再对设备进行布置时，需要考虑设备所处区域的环境变量。

2、电气器材

这里的电气器材主要是指电缆和电气装备。在电气系统的设计需要对电气器材的属性有具体的了解。对于电缆的属性主要是型号、规格以及和前后设备的拓扑关系。而电气装备的属性则想多比较具体，主要有二维符号、三维模型、名称、代码、额定功率、功率因数等。

3、设计管理信息

主要是在设计过程中，为了方便管理，将设计管理分作船舶项目、系统、子系统和功能模块四级，并建立结构树，进行相关的属性信息管理。

三、船舶电气智能设计系统关键技术分析

船舶电气智能设计系统中，运用到的高新技术众多，本文主要是介绍了船舶信息数字化、功能模块参数化两种关键技术。

1、 信息数字化技术

信息数字化技术在船舶电气智能设计系统中，主要将设计中设计到的对象进行相关的数字化信息处理，即根据相关定义原则，将约束条件和属性采用相关的数字代替具体的信息，然后对上述船舶电气设计中需要设计的对象采用相关的数字描述，建立船舶电气数字化模型。数字化过程中主要采用面向对象方法学，将船舶看作由各种“对象”组成的整体，然后根据相关的约束条件对各对象的归类、设计以及定义属性、方法以及响应的事件，使其能满足计算机的识别和处理功能。

2、 参数化方法

在船舶电气设计中，比较常用的方法就是查询修改母型船。但是该方法在查找过程中需要进行大量的信息处理，本文针对该特点采用了参数化方法。参数化方法主要是对电气系统图纸采用参数进行量化和识别和相关功能模块的描述。主要进行参数化的因素有船舶类型、装载（工作能力）、航区、自动化标志、电力推进、主机、主电源和大型机械设备等。参数化模块主要是指描述描述系统功能的特征项，包括图面需要表达、绘图需要的各方面。

本文以船舶电气智能设计系统中数字化、参数化设计方法为基础，介绍了AutoCAD中的ActiveX技术及XData技术，详细探讨了使用该技术对船舶电气AutoCAD图纸（.dwg）的识别与再设计方法，并给出使用VB语言实现船舶电气再设计功能的关键源代码.该技术在船舶电气智能设计系统中的应用解决了AutoCAD图形与数据库关联的问题及其图形对象难以被计算机识别的问题。该技术的应用能够大大缩减母型船转化的速度，提高设计效率，缩短设计周期。同时，该技术对基于AutoCAD平台设计的其它专业也有参考价值。

总而言之，随着我国科技的日新月异，计算机技术的快速发展，我国的船舶电气智能化设计将会有很大的进步，步入真正的智能化阶段，将大大的缩短设计成本以及设计周期。

参考文献：

[1]纪卓尚，王言英，林焰，戴寅生，马坤，刘玉君.船舶CAD/CAM在大连理工大学的研究与进展[J]，大连理工大学学报，1995年06期

[2]李铭志，柳存根，蒋如宏，赵永生，马宁.船舶电气智能设计中数字化信息模型的研究[A].2010年MIS/S&A学术交流会议论文集（中国造船工程学会学术论文集）[C]；2010年

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一直到18世纪为止,人类还一直认为电和磁是没有任何关系的两件事物。对电和磁的知识还相当原始。

18世纪末,一位叫伽伐尼的意大利医生想吃青蛙,他的太太用外科小刀剥青蛙皮,当小刀失手掉在青蛙腿上,同时又碰到锌盘时,那只死青蛙的腿剧烈地跳动了一下。伽伐尼注意到这一现象,于1780年11月6日进行了实验,并把实验重复了许多次,认为蛙腿的收缩是由于动物电引起的,他于1791年发表了《论电力对肌肉的作用》。伽伐尼的朋友、物理学家伏打很快弄清了蛙腿收缩的道理:神经和肌肉被外界的由金属产生的电流激发了,并找到了产生电流的条件:“干性导体”和“湿性导体”的两类金属相互接触就会产生电流。1800年3月,伏打把30块、40块乃至60块铜块与同样多的锡块或锌块连在一起,再在金属层间充满水(或盐水、碱水),伏打电堆问世了。从此电的研究在整个科学界炙手可热。1820年春天,丹麦化学家兼外科制药师汉斯・克利斯蒂安・奥斯特(1777―1851)在哥本哈根大学的教室里做实验时,将一根与伏打电堆相连的金属丝放在磁针旁边,发现当电流通过时,磁针会偏向一边,激动万分的奥斯特发表了题为《电流对磁针影响的实验》的论文,证明磁和电之间是有联系的。1821年,一位思想敏锐默默无闻的英国化学家法拉第在日记中写下了一个闪光的设想:“从磁产生电!”。1831年法拉第取一个磁铁从铜线圈中穿过,线圈产生电流。这就是著名的电磁感应实验。1862年才华横溢的麦克斯韦写出《论物理学的力线》,用方程式的方式揭示了电和磁之间深刻的联系。1886年赫兹进行了证实电磁波存在的实验,人类进入到电的时代。

1866年,德国科学家兼工程师西门子发明了世界上第一台大功率自激式发电机,标志着第二次工业革命的开始。电作为新能源逐步应用于工业、照明及城市公用事业,标志着电气时代的来临。1902年,美国已有发电厂3621座,装机容量为121.2万千瓦。1907年,德国23.3万多家机器动力企业中,使用电动机的企业有7.1万家,总马力达到190万以上,居各种动力之首,占总数的30.6%。1870年美国几乎没有电气设备工业,9年以后电气设备工厂生产了价值190万美元的产品,1890年电器产品价值高达2180万美元。1875年,世界上第―座发电厂――专供弧光灯照明用电的巴黎北火车站电厂建成。19世纪80年代,美、英等国出现第―批商业性发电站。1882年9月,纽约市爱迪生珍珠街电厂投入运行,这是世界上第―座比较正规的发电厂。同年,爱迪生在威斯康星州创建了亚伯尔水电厂这是世界上最早的水力发电厂之一。同年,德国米斯巴赫小型水电站也投入运行。1890年,伦敦迪普德福特电厂建成,安装有2台柴油机拖动的交流发电机和4台蒸汽机拖动的交流发电机,给伦敦地区供电。1893年,俄国诺沃罗西斯基建造了世界上第―座供工厂和港口用的三相交流发电厂。在商业电站不断出现的同时,电力技术和电力生产不断取得历史性的重大成就:发电机组容量和电厂规模从小到大,技术参数和自动化水平不断提高;发电能源由单一进而多样化(水力、火力发电等);输电电压等级不断提高,输电距离不断延长;发供电从孤立发展到联合为电网,电网规模日益扩大。19世纪末,欧美主要国家迅速地实现电气化,电力、电气技术在各工业部门得到越来越广的应用。19世纪70年代以前,蒸汽机是工业中惟一的动力机械,19世纪末,电动机开始排挤蒸汽机。进入20世纪,电力作为新的能源逐步取代蒸汽动力而占据统治地位。

电力能源的开发,电机工程的发展,使得独立的电力工业部门日渐成为近代工业体系中的重要部门之一。发电、输电、变电、配电和用电有机地构成一个整体,形成日渐庞大的系统。同时,以电机制造、家用电器为主体的电器行业迅速崛起,成为新兴的产业部门。

电力作为二次能源在能源的开发利用中起着极为重要的中介作用,它为整个社会生产创造了一种新的动力形式,从而为社会生产造就了新的动力基础。推动了整个技术领域的全面发展。正因为有了电,才能生产出更为灵敏机动的电气控制技术,使生产过程实现了机械化和半自动化,产生了新的产业;才涌现出一系列以电为能源和动力的新兴技术部门如电化学技术、电冶金技术、电焊技术、电镀技术、以及其它各种店加工技术;才推动了发电机、电动机、汽轮机、水轮机和各种电器、变压器、电线电缆、电工仪表等的高速发展,使电气工业技术形成一个庞大的工业部门;才使电报、电话、无线电等电信技术得以蓬勃发展,跨进了新时代。所有这些都说明,自19世纪70年代起,从生产到生活都转到了利用电能的基础上来,正因为这样,造成了比蒸汽机时代大得多的生产力。据不完全统计,世界工业产值在1870――1900年间增长了2.2倍,恩格斯说:“这实际上是一次巨大的革命。蒸汽机教我们把热变成机械运动,而电的利用将为我们开辟一条道路,使一切形式的能――热、机械运动、电、磁、光――互相转化,并在工业中加以利用……使工业几乎彻底摆脱了地方条件所规定的一切界限,……成为消除城乡对立的最强有力的杠杆。”

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【关键词】消防；家庭火灾；原因；预防对策

随着居民家庭物质条件的改善，家庭自动化、电气化不断普及，用火、用电、用气十分普遍。然而，家庭盲目增加大功率电器、乱接电线、用电、用气不慎引起的火灾事故频频发生。据近几年的火灾统计，城镇居民家庭火灾占有相当的比例，人员伤亡和经济损失都不容忽视。笔者针对家庭火灾多发现象，认真查找原因并提出了预防对策。

1 家庭火灾多发的原因

1.1 生活用火、用气不慎引发火灾

日常生活中的烟头、香烛、蚊香等，它们的火焰面积小（0.1-0.7毫米），容易被人所忽视，但是杀伤力却十分大，燃烧的烟头其表面温度有300～450度，中心温度可达700～800度！如果疏忽大意引燃布匹、棉、麻、丝、绸及纸张（燃点约200度）等，就会引发火灾，对人造成致命的伤害。

管道天然气、液化石油气在城市居民中使用很普及，但如果使用不当，也会带来灾难，因为它们是易燃易爆气体。有些老人在对这些气体的危险性认识不到位，烧上水或煮上稀饭，把火关小后外出买菜，结果因液体沸溢导致气体泄漏，引发火灾，甚至天燃气管道爆炸。笔者所负责的辖区内一老式居民楼一个月内就出现过两起这样的火灾，令人触目惊心的火灾现场，暴露出居民消防安全意识薄弱和安全用火常识的缺乏。厨房灶具油污多，燃气橡胶管容易老化，导致气体泄漏。可燃气体泄漏遇火花就会迅速燃烧，引发火灾，甚至发生爆炸。

1.2 电线、电器原因引发火灾

根据国家相关文件规定，民用电线使用寿命是10年左右，家用电器使用寿命是10年左右。大多数家庭电线、电器的使用超过了这个年限。因此，家庭电线会因线路老化、短路、超负荷运行、接触电阻过大、漏电等原因而产生电火花、或引起电缆过热而形成火灾。短路是引起电器火灾的最主要的原因之一。发生短路时，电路回流中的电流很大，在短路点产生强烈的电火花和电弧，使导线和绝缘层迅速燃烧，并引起周围的可燃物质发生燃烧。如果家用电器接头接触不良或其他原因，会产生接触电阻过大 ，当电流通过时，在接触电阻过大的地方则会产生极大的热量，使金属变色甚至熔化，并引起电气线路附近的可燃物质着火燃烧。电线引发火灾具有隐蔽性、突发性、迅速成灾性等特性，据笔者总结发现，凌晨2—7点为火灾高发期。

1.3 家庭装修埋下火灾隐患

家庭装修使人们的家居生活变得更加温馨舒适，但装修过程中，有些装修人员防火意识不足，技术水平差，只追求美观；为了经济利益偷工减料等，用较细的导线，把照明用电和生活用电均用一条回路，使导线过载运行，加大了火灾隐患。

家庭装饰新材料、新工艺的涌现和一些高分子化学材料的广泛应用，人们用化合材料（如塑料墙纸电线塑料护管，塑料扣板，软包用的海绵以及用于窗帘、铺地材料的各类化纤织物等）美化居室，这增大了室内的火灾荷载，使火灾持续时间延长，燃烧更加剧烈，扩大了火灾的危害。这些物质在火灾时产生的大量一氧化碳、氮化物、氰化物、苯系物等有毒气体，往往成为令人致命的隐性杀手，人吸入这些有毒气体，便会使人窒息失去逃生能力。家庭装修中富丽堂皇的豪华顶灯、壁灯、射灯等功率很大，如果功率和容量不相匹配或使用不当，易造成局部过载短路，引起火灾。白炽灯如果与窗帘、吊顶等布置离得太近，很容易烤燃可燃装饰物起火。

1.4 小孩玩火引发火灾

火对儿童来说是具有魅力的神奇之物，它吸引着每一位好奇孩子的心。由于生活条件的改善，生活中用到火柴的地方减少，这更增加了儿童尝试用火的好奇心。但是，孩子们缺乏生活经验，不知道火的危险性，他们一般在家长不在家的时候玩火，一旦起火，它们惊慌害怕，不懂报警求救， 使小火酿成火灾，甚至成为悲剧。

2 家庭火灾预防对策

家庭火灾的发生率一直居高不下的原因主要是人们消防安全意识和自防自救能力欠缺。根据工作实际，笔者提出预防家庭火灾的对策。

2.1 生活用火的防火措施

使用燃气炉灶时，要随时有人看管，防止中间火焰熄灭，漏气遇火发生爆炸。煮、炖各种食品时，食品不宜过满，沸腾时揭开锅盖，以防外溢。火锅在使用时，应远离可燃物。油炸食品时，油不能放得过满，油锅搁置要平稳，人不能离开。油锅着火时，不要慌张，用锅盖遮盖到起火的油锅上；或用切好的蔬菜或其它生冷食物，沿着锅的边缘倒入锅内。

2.2 管道燃气的防火措施

在使用燃气前，要检查室内有无漏气，发现漏气时，应立即打开窗门通风，及时查找漏气处，并告诉相关部门进行检修，严禁动用明火、拨打手机或电话、开启电器开关等，以防引起爆炸燃烧。严禁个人擅自更换、拆装燃气管道、阀门、计量表等设备，应由专业人员进行维修。

2.3 电器的防火措施

按家用电器的功率选用合适的导线，以免造成过载。严禁用电源线裸线头直接插入插座，以防电源短路。由于厨房的湿度较大，要经常检查器具和线路的绝缘情况，防止因受潮损坏绝缘材料而造成短路。器具的隔热材料要选择适当，不能用可燃物或燃点较低的材料隔热，附近不许堆放可燃易燃物品，以防引起火灾。插上电源后要检查一下有无异常现象，用完后要及时切断电源。

家中的电暖器等其他聚热家用电器应与可燃、易燃类物品保持距离。电视机应摆放在防潮、防尘、通风处，不要存放在易燃、易爆液体或气体周围，防止电视机放电打火引燃物品。空调器的周围不得堆放可燃、易燃物品。帘布不能搭在窗式空调器上。在睡觉前或家中无人时要切断家用电器的电源。

2.4 规范设置各类电气线路

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006第11条电气线路敷设在有可燃物的吊顶内时宜采取穿金属管、采用封闭式金属线槽或难燃材料的塑料管等防火保护措施。开关、插座和照明灯具靠近可燃物时应采取隔热、散热等防火保护措施。各种电器的插座应远离火源，电源线如有破损应及时加裹绝缘胶布防止出现短路。各种家电停止使用时应及时切断电源，对性能不良、质量不过硬的家电应及时维修、更换。家中的电气线路是否有破损处线芯是否以及家中电器是否属超负荷使用等，如发现电线老化严重应及时更换。

2.5 加强消防宣传和防火知识培训

通过宣传教育，使居民知道家中楼梯口、阳台不能堆放杂物，最好不用栅栏式封闭阳台和防盗窗，以防发生火灾后切断了自己的逃生之路。加强对孩子的防火教育，家长要教育小孩不要玩火，不要在屋内和易燃物附近燃放鞭炮，以免火花落到易燃物上引起火灾。

制定家庭逃生计划，尽量为每个房间画出两条逃生路线，在家里准备锤子等应急工具。家里最好每年做一到两次逃生的演练，一旦火灾真的发生，家庭成员就能够在烟、火封堵逃生路线前准确、快速疏散逃生。

火灾不可避免，但防范可以在先，要防止家庭悲剧少发生或不发生，只有依靠全体家庭成员树立消防安全意识，重视家庭防火安全，希望每个居民从自身做起，从自家做起，把火灾拒之门外，让火灾远离我们幸福的家园。

参考文献

[1] 《建筑设计防火规范》GB50016-2006

[2] 《家庭火灾剖析》，教育

[3] 《家庭火灾的防范与处理》安全知识网