电路与系统

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇电路与系统范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

电路与系统范文第1篇

【关键词】电路;计算;系统理论;思考

一、引言

伴随着科学技术水平的不断提高，社会经济的快速发展，电工和电气工程各技术领域均获得了突飞猛进的发展，特别是各种新微型电子器件的出现，信息的渗透以及扩展，再加上电子计算机的快速发展，使得电工程理论也发生了相应的变革。在这种形势下，加强电路与系统理论的研究也变得尤为重要。

二、经典电路和近代电路理论研究

在电路和系统理论的发展以及形成阶段经历了自经典到近代这一过程。电路最早出现于物理学中的电磁学，控制系统、电力系统以及通信系统在形成与发展过程中，其共同基础均为电路理论。从方法论来看，电路理论主要经历了频域分析与时域分析交替发展阶段，在早期电路理论倾向于时域分析，但因遇到较复杂的高阶段微分方程或者输入时，于时域进行求解的话比较困难，对此，到后期开始转向于频域分析。而随着计算机的普及以及广泛应用，在微分方程的求解过程中所遇到的难题可借助于计算机得到有效的解决，此时时域分析也重新得到了关注以及重视，频域和时域相结合的这一理论也日渐完善。

战后年代控制系统、电力系统以及通信系统均获得很大突飞猛进的发展，尤其是控制系统与通信系统发展特别迅速，已上升成为了新理论体系，分别为控制论与信息论。在控制系统与通信系统中所运动的信息为时间序列，其带有一定的随机性，具备统计分布特征，而这些特征也为电路理论的研究提供了一些新的课题，再加上计算机的广泛应用，不同新微型电子设备器件的相继出现，产生了一种新的电路理论，即近代电路理论，该理论所含内容非常多，比如非互易电路理论、非线性电路理论、多端电路理论、时变电路理论以及有源电路理论等，其特点主要如下：

第一，在时域分析上，将δ（t）引入至此起到了一定的革命性作用;在变换域分析上，自频域向复频域发展，接着再发展至Z域，拓宽了信号分析领域。

第二，时域分析和频域分析之间的有机结合，小波变换分析法的应用;计算方法的改变，系统步骤解法的应用，该方法满足计算机程序求解需求。

第三，动力学体系以及代数拓扑等的引入，不仅为计算机应用于电路提供了相应的理论参考依据，同时在此基础上还提出了相关的研究方式，即时变系统研究与非线性系统研究。

近代电路理论就电路规律性方面的相关内容提出了新见解，即认为电荷守恒定律与能量守恒定律为基本电路定律，只有基于集中化这一条件下才可将电压定律以及电流定律表现出来，因电路现象物理实质为电磁场，对此这一观点在某种意义上更能将电路中所产生的这一电磁过程阐明，同时有利于和经典电力学理论中能量守恒定律以及质量守恒定律进行对比，构建统一且科学的电路和系统理论。

三、电路和系统理论研究分析

所谓系统就是指由不同互相作用以及联系的事物所构成的一个具备某种作用的整体，其中动物神经组织与太阳系等为自然系统，计算机网与供电网等为人工技术系统，此外还包含有思维意识系统以及社会系统等，于电工程范围内，当前现有的系统有控制系统、电力系统以及通信系统。

和系统定义联系密切的有信号，信号这一概念最早提出于通信这一学科中，何谓信号，简单地讲就是信号其实就是消息存在形式，而信号的内容则为消息，从某种意义上来讲，信号具有随机性和统计分布特征，结合近代观点来看，信息将系统所包括的能量以及物质在时间与空间中分布不均匀程度反映了出来，由此可见，信号为形式，消息为内容，而信息则为内涵。除此之外，和系统还存在联系的有网络以及电路，电路作为电工设备所构成的一个总体，为电流通过提供了相关途径。若电路具备复杂结构，则这种电路叫做网络，于现代电路学理论中网络或者电路被看作是实际电路科学抽象。电路和系统之间除了存在某种联系以外，二者还各有特色，但是不管是系统，还是电路，均由元件组合所构成。电路这种结构为具体性，即对信号实施某一种加工处理;而系统则为信号通过的所有线路。在系统理论中所强调的是于特定条件下必须要具备某一种功能，即传输特性;而电路所强调的则是系统自身特性的实现应该有的参数以及结构。对此，从某种意义上来讲，系统涉及到的问题为全局性，而电路涉及到的问题为局部性，信号、系统以及电路之间关系就如同火车车厢、铁路以及铁轨间的关系。近几年，随着社会经济发展速度的加快，信息技术水平的额提高，电路与系统理论在问题科学思想的研究上互相递馈以及渗透;于问题方法论上互相统一以及协调，微电子工业的快速发展已使电系统、电器件以及电路融为了一体。

四、结束语

综上所述，随着社会的进步和科学的发展，电路与系统理论这门学科已成为了一门具备深厚理论基础以及广泛实践基础的学科，该学科和其他领域学科相同，所引用的研究方式、概念以及理论内容等均在不断更新，该学科已经在电子工程以及电气工程各技术部门获得了明显的应用价值，且也在自身各发展阶段融合了当前关于自然科学理论中的优秀成果。电路与系统理论兼有两个方面的渊源，即理论与实践;同时还兼有两个方面的背景，即学术与工业。除此之外，电路与系统理论还和国民经济、社会进步等学科领域存在着密切的联系。

参考文献

[1]陈来军，刘锋，梅生伟等.基于无源系统理论的多相APF自适应控制器设计[C].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十五届学术年会论文集.2009：1-4.

[2]韩东，董博，马立元等.复杂电路虚拟维修的建模与仿真技术[J].计算机工程与设计，2010，31（7）：1595-1598.

[3]谭晓昀，雷龙刚，王冠石等.电容式微机械陀螺双环路闭环驱动电路研究[J].传感技术学报，2010，23（10）：1449-1453.

电路与系统范文第2篇

关键词：拖拉机；带暖气系统；短路与断路

0.引言

自从国家实施农机补贴政策以来，农村的拖拉机数量逐年增长，而农民因为文化水平普遍较低，缺乏拖拉机的维护和保养意识，在日常工作中遇到问题就会不知所措。因此，让农民尽快掌握拖拉机的使用和维修方式非常重要。电气系统作为拖拉机的重要组成部分，银达发生故障就会影响发动机的正常工作，因此，农民首先需要学会电气设备故障排除方法。

1.拖拉机电气系统出现故障的原因

1.1蓄电池早期损坏的原因

蓄电池在拖拉机上安装不牢固，在行驶过程中容易因剧烈振动而发生开裂，然后蓄电池的外壳和盖板脱离，极柱连接板也跟着断裂；蓄电池极柱和夹头不匹配，太紧在拆卸时会存在一定难度，太松则可能造成接触不良，导致极柱被损坏；发动机开启的时间太长，连续开启导致蓄电池放电，极板变得弯曲；发电机的调节器失去作用，导致蓄电池充电过久，极板上的活性物质渐渐脱离；蓄电池的的电量不足，长期放置后产生硫化，无法恢复原状；低温时没有及时充电，导致蓄电池的电解液结冰，活性物质失去效力；电解液中混入了其他杂质，这些杂质自动放电，导致蓄电池迅速亏电[1]。

1.2蓄电池极板硫化的原因

蓄电池长期处于放电状态，或者长期放置没有充电，致使电解液中硫酸铅的含量增多，基板上开始形成白色的大颗晶粒；电解液因分解而被蒸发，分量逐渐变少，然后又没有及时补充蒸馏水，导致极板被氧化，拖拉机在行驶时电解液受到振动粘附在极板上，硫酸铅也在极板上结晶，从而形成极板硫化；电池的表面受到污染，然后自主放电；电解液密度过大或纯度不够也是形成硫化的一大因素；用于配制电解液的蒸馏水或硫酸不够纯净，从而导致极板硫化。

2.拖拉机电气系统的主要故障

2.1短路故障

2.1.1出现短路的原因

当电气系统出现局部短路时，电路负载会因此而失去效用，这条线路的电阻也会变小，而流通的电量却比较大，电源因为负载过大，导致绝缘烧坏，甚至会引起火灾。主要现象有：电源的正负极连接在一起；电路无需负载直接连接；绝缘导线悬于铁上。故障原因：导线的绝缘作用被破坏，导线相互连接形成短路；灯座或开关的螺丝出现松动，与线头接触；接线时将两个线头连在一起；导线头碰到金属等等[2]。

2.1.2短路的判断方式

（1）观察法：当拖拉机电气设备出现短路时，就会出现火花、发烫和冒烟等现象。这些现象人体都可以直接观察得到，从而可以直接判断电气设备的位置和原因。（2）观察电流表：电气设备的指标都是借助电流表呈现出来的，根据电流表的数值就可以判断是否发生了故障。如果接通电气设备后，电流表由0指向满格刻度，则表明存在短路故障。（3）试验法：将可能存在短路的电路断开，然后用肉眼去观察是否有异常。比如说熔丝器的熔丝短掉，就可以先用车灯做实验，将两端的引线接在熔断器两端，如果试灯亮起表明正常，然后逐段排除做短路试验；如果不亮表明存在短路的情况[3]。（4）万用表检测法：测量电气设备中线圈的电阻，从而判断是否短路。这是比较迅速的一种检测方法。

2.2断路故障

2.2.1断路故障出现的原因

如果将火线的一端作为前头，搭铁的作为后头，那么在线路断点以前还是可以正常使用的，可以和搭铁一起组成回路；如果断点后没有电，电源就是在某一个电路中断了，电流流通受到阻碍，所以灯不会亮；导线连接的地方出现脱落迹象；电路接触不良等。

2.2.2断路的判断方式

（1）观察电流表：当工作电压处于稳定状态，电气设备开启后，电流表会指向0或者数值不在放电流的正常范围内，这就表明电气设备某处出现断路或者接触不良。（2）短接试验法：用螺丝刀或导线短接某段电路，观察电流表的反应，然后判断出现断路的位置。将一根导线的一端连接电气设备的火线，另一端与各点连接，根据电气设备判断故障所在之处。（3）搭铁试火法：将一根导线的一端连接电气设备的火线，另一端用来与机体试火。然后逐步排除没有发生故障是电路。也可以通过试验其他线路有无火找到断路位置。（4）万用表检测法：应万用表测量各点的支流电压，如果电压是正数或负数，表明该点的电路通畅；如果电压为0，表明该点至搭铁处的电路存在断路故障。同时也可以使用万用表测试元件的各项参数，与正常参数进行对比，从而判断故障的位置[4]。（5）试灯法：用拖拉机上的等作为试验品，将试灯的一端与发电机的电枢连接，另一端搭铁。如果试灯不亮，表明存在断路故障；如果试灯亮起，表明电路无异常。

3.结语

拖拉机是常用的农机设备，具有适应性强和技术难度低的特点，与有利于提升农业生产的效率和质量。要想拖拉机能够稳定地发挥出自身的效能，使用者就需要做好日常的维护和保养工作，对电气设备加强监督和防范，及时排查电气设备中的隐患，掌握更多实用的故障检查方法，以确保拖拉机能够正常运行。

参考文献：

[1] 胡本成.拖拉机蓄电池常见故障的处理方法[J].农技服务，2014，28（03）：18-19.

[2] 橇⒚.拖拉机电气设备常见故障与排除[J].河北农机，2013，15（01）：67-68.

电路与系统范文第3篇

检测与保护电路是交流传动控制系统重要组成部分，为了满足控制过程的需要并保证系统的安全可靠，检测和保护电路的设计显得尤为重要。本文主要是针对交流传动控制系统的需要，给出交流传动主电路的检测与保护电路设计方法。这个设计主要选取了适当的传感器对相关信号进行检测，通过软、硬件结合的方法，在危险情况下采取保护措施，从而保证传动控制系统的安全工作。

地铁车辆交流传动系统

地铁车辆传动系统可以分为直流传动和交流传动两种。随着半导体技术和控制技术的不断发展，地铁车辆的电传动系统已经由早期的凸轮调阻、斩波调压的直流牵引传动方式发展为交流传动方式。我国近年投入使用的地铁车辆基本上几乎都采用三相交流传动的牵引方式，先前的一些直流方式也已经改造成交流传动方式，如上海轨道交通1号线。

一般，地铁车辆主电路为变压变频(VVVF)逆变器控制的交流传动系统，如图1所示。

列车通过受电弓从直流1500V电网受流，经受电弓、主保险丝、高速断路器、主熔断器、主开关、滤波电抗器等设备送入到逆变器，经逆变器逆变后输出电压频率可调的三相交流电，给交流牵引电机供电，最终通过接地电刷经由车体、转向架形成电流回路。整个交流传动系统的牵引控制单元一般采用微机控制，其优点是可靠性高，并能实现系统的自动检测与故障诊断，同时也为车辆的安全运行、维护检修以及保养提供了极大便利。

检测与保护电路设计

作为一个完备的控制系统，检测和保护电路是必不可少的。因为传动系统控制的需要，必须对系统中的一些参数进行检测，通过这些量值来控制各设备的工作状态，并且在非正常情况下对主电路关键环节提供各种保护动作，以确保列车的正常运行，提高列车的安全性。为了保证交流传动系统正常工作以及判别系统是否处于正常工作状态，系统关键参数值的监控是最重要的任务。

在列车运行过程中，系统中可能存在各种过电压、过电流、过热等故障及危险，如逆变单元、牵引电机输入过压、过流，IGBT过热、电机定子过热等。如果对这些危险情况听之任之，将造成严重的后果，因此必须采用相应的监测和保护措施。一般对传动系统的检测包括：直流侧线路电压、线路电流，逆变器功率器件(多为IGBT)结温，牵引电机电流、电压、温度等多个方面。在检测中，使用适当灵敏度与精度的传感器等来进行实时、连续监控，由检测信号来进行相关的保护或者控制。传动系统的检测及保护电路的总体构成如图2所示。

1　直流侧检测与保护电路

在牵引传动系统中，功率模块的损坏大多数情况下都与过电流有直接或间接的关系，因此电流检测与保护电路的设计非常关键。虽然传动主电路中串联有熔断器以防止过电流，但是在过电流故障中，当出现过电流或短路电流时，由于熔断丝起作用的时间较长，很多情况下在熔断丝还没有起保护作用之前，电路元器件就已经被损坏。因此，为保护功率器件以及其他元器件，在实际过电流故障中对过流的保护要求非常迅速，通常当出现过电流时，在极短的时间内必须封锁开关管驱动信号，因此一般通过硬件保护电路来进行过流保护。在当今的逆变器中多采用IGBT集成驱动器，所谓智能功率模块(IPM)，即可以实现对电力电子器件的短路、过电流保护，欠电压监测等功能，同时还可将故障信号反馈给主控单元。但由于高压的存在，为了保护元器件、保证电路正常工作，还必须在系统设计中加入电压检测与过电压保护电路。

检测电路可使用霍尔电流传感器，其具有测量电流大、测量频率宽、响应快、精度高等优点，且因其为非接触式测量，可以实现高压隔离，能够适用于高压测量场合。

由于大多微控制器内置的模／数转换器只能采集电压信号，因此传感器输出与其电源的参考地之间必须接入一个高精度电阻，用以将采集的电流信号转化为相应的电压信号。同时，AD口输入电压一般在0～5V之间，而采集的电流值为交流量，所以还要进行偏移转化将其变为单极性。过流检测及保护电路原理图如图3所示。由主电路中串入的霍尔传感器将采集到的直流电流信号经Rm转换为电压信号，经过电压跟随器，分成检测与保护两路。检测端将电压信号直接送到微控制器AD采样通道。而保护端则将采样电压信号送入LM393比较器，需要采取保护的电流上下阀值分别由RPI、RP2分压电阻来设置，可以根据系统具体需要的保护等级来设定。当其高于参考电压信号，即输入电流大干安全值时，比较器输出低电平信号，将此信号作为保护信号输入到微控制器的外部中断引脚，以中断等方式，迅速发出控制信号，产生保护动作。反之，当输入电流小于最低要求时，也会产生中断信号，进入相应的保护措施。二极管D1、D2组成限幅电路保证了AD模块输入在5V之内。

在直流侧电压检测与保护电路中，需要对逆变器外部的直流网压、中间的直流环节电压、再生制动时制动斩波器IGBT的两端电压等电压检测以及采取相应的保护措施。基于霍尔磁平衡式传感器具有响应速度快，测量精度高等优点，所以电压信号采集电路也可选用霍尔磁平衡式电压传感器。

对直流高电压的检测可以采用LEM公司的LV100系列霍尔传感器，根据测量电压范围，可以选定具体的型号为LV100-1500。其采集及处理电路与电流信号电路完全相同，也采用图3所示方法，只是要注意的是霍尔电压传感器与电流传动器的不同使用方法。

经过霍尔传感器采集到的电流信号由Rm转换成0～5V的电压信号，由电压跟随器分成两路，一路作为电压值信号采集量同样送入到微控制器AD采样通道，另一路则连接成过电压与欠电压保护电路，通过与过电压、欠电压设定值进行比较。过电压与欠电压的设定值同样由RP1、RP2分压电阻来设置。采样值与保护参考值经比较器比较后，分别送出过电压、欠电压信号到微控制器，由微控制器产生中断信号，迅速采取保护措施。

2　电机定子电流、电压检测电路

根据异步电动机的控制要求，定子电流检测的精度和实时性是整个控制系统精度的关键，因此对电流检测要精度高、速度快。微控制器芯片AD转换器对高瞬态响应的电流传感器输出的电机定子电流信号进行转换，依此对逆变器进行控制。对此，同样可采用霍尔电流传感器来对电机定子电流进行检测，能很好满足系统的要求。电流检测电路如图4所示。

例如，采用LEM公司的电流传感

器LT508-S6(LT208-S7)，其输出为电流信号，当采样电流为500A时，输出电流为100mA，采样值与输出值成线性关系。如图4所示，取样电阻Rl为50Ω，R2=R3，经过运算放大器，可以使输出电压处在0～5V之间。

对电机的电压检测，可选用霍尔电压传感器。如采用LEM电压传感器AV100-1500，其构成的电压采样电路同样可采用如图4所示设计方法。

该型号传感器当原边电压达到1500V时，副边输出电流有效值为50mA。同样须经串联取样电阻转换为-电压信号，为了使Rl电压传感器输出电压信号范围在-5V～+5V之间，电阻值选择为100Ω。经过调理，最终输入到微控制器的电压在0～5V之间。

3　温度检测与过热保护电路

为了避免系统中元件及设备因温度过高而发生工作异常或损毁等故障，系统中需要设置过热检测及保护电路。

测量温度有多种方式，如用热敏电阻、温度开关等检测方法。本方案主要针对IGBT过热与牵引电机过热来进行设计，采用3线制Pt100铂电阻设计温度传感器，其体积小巧轻薄，易于埋设在相应的检测位置，并且测量准确度高、复现性和稳定性好、能够灵敏实时地反映温度变化。

由Pt100构成的测量放大电路分为立式电桥电路、差分电路和放大电路。如图5所示，将温度传感器导线一端接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上。当桥路平衡时，铂电阻的导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，消除了导线线路电阻带来的测量误差，测量准确度高。当被测温度变化时，Pt100的阻值发生变化，两桥臂中间点产生的电位经过差分电路输出其差值，经过反相放大，分成两路信号。其中一路用于输入到微控制器的AD采集通道，由输出电压和铂电阻温度一电阻之间线性关系即可获得被测的温度。另一路则与设定的保护参考值进行比较，向微控制器反馈保护信号，当反应温度信号的电压值超过设定的保护参考值时，比较器输出高电平，触发中断，采取相应保护措施，保证设备的安全。

电路与系统范文第4篇

关键词：Gardner算法；全数字时钟同步；MATLAB

中图法分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)30-7492-02

Analysis and Simulation of Gardner Arithmetic in Digital Timing Recovery Cycle

HU Peng-fei

(Tongji University, Shanghai 200092, China)

Abstract: Introduced by Gardner, Gardner arithmetic is a timing error detector arithmetic, and could be applied to digital timing recovery cycle. At first, the paper states the principle of the arithmetic, and precedes the closed-cycle and open-cycle simulation with MATLAB. The result shows that the Gardner arithmetic is suitable for timing recovery cycle, and finds out the main parameter affecting the performance of the timing recovery cycle.

Key words: gardner; digital timing recovery circuit; MATLAB

在接收机中，时钟需要与输入信号的符号周期相同步。早期的模拟接收机中，典型的同步方法是通过反馈环来调整本地采样时钟的相位来实现的；现阶段的全数字时钟同步电路中，采样时钟是固定不变的，通过对采样信号的处理，来进行同步。因此，作为时钟同步电路中的关键模块，时间误差检测就成为优先需要解决的一个问题。

1 Gardner算法原理

对于全数字时钟同步电路中的时间误差检测，现阶段有很多算法可供选择。文献[1]中提到的TED(Time Error Detector)算法，被称为MM算法，MM算法无需派生信号、过零检测、平方律器件以及窄带滤波器，所有的信息都来自以符号周期为间隔的采样信号。但是，使用MM算法的前提是，信号中存在判定信息，即假设接收机能够得到已知的参考信号，因本接收机信号没有已知训练序列，MM算法不适用。

Gardner在文献[2]中提出一种独立于载波相位的时间误差检测算法。此算法仅仅需要2倍符号速率采样，并且其中之一为期望采样时间处的采样值。在原文中，算法的推导基于时间有限、2电平信号，但是同样也适用于带宽有限、多电平的情况。

Gardner的显著特点是相位误差与载波相位无关，使时钟同步电路与载波同步环路能够相互独立，减少环路之间的耦合。不仅如此，误差检测器的输入只需2倍于符号速率的采样频率，工作频率低，有利于电路设计实现的简化和环路延迟。

该算法每个符号周期计算一次，计算公式为：

et (r)= xI (r-)[xI (r)- xI (r-1) ]+xQ (r-)[xQ (r)- xQ (r-1)] (1-1)

公式中，xI (r-1)、xI (r)和xI (r-1/2)为I路采样值，对应的，xQ (r-1)、xQ (r)和xQ (r-)为Q路采样值。

假设，时间误差检测器的输入信号中带有未知载波相位差Δθ：

(1-2)

由此可得：

(1-3)

(1-4)

将1-3和1-4带入公式1-1，得到

et (r)= xI (r-)[xI (r)- xI (r-1) ]+xQ (r-)[xQ (r)- xQ (r-1)] (1-5)

式1-5和式1-1完全相同，所以得到结论：时钟同步电路可以在相位环路之前完成。

2 算法仿真

本文的仿真包括开环仿真和闭环仿真两种，其中开环仿真可以计算得到时间误差检测器的增益，为后面的闭环仿真提供参数基础。

2.1 开环仿真

如图1所示，开环仿真的具体实现步骤为：先假定输入信号的时钟误差为ΔT/T为固定值，求出该固定误差下的时间误差检测器输出，并进行统计平均，求出一个对应与该误差的平均值，然后，修改时钟误差ΔT/T，求出一组统计平均输出值，根据这些输出值，可以绘制一条曲线。依据这个步骤，分别求出4QAM，16QAM，64QAM和256QAM的曲线如图2所示。

在结果中可以得到两个结论：1) 时间误差检测器的特性曲线近似关于原点奇对称，因此特性曲线又被称为S曲线；2) 随着调制信号星座点的增加，信号幅度的增大，时间误差检测的误差值也越来越大。

从S曲线中，我们还可以得到时间误差检测器的增益，即曲线在0点处的斜率Kd=(dUt)/(d(ΔT/T))|Δn=0，根据曲线在0点处近似为直线，上式可简化为：

(2-1)

由此，对于不同调制信号星座的增益为：

表1

从中可以看出，随着调制星座点的增加，时间误差检测的输出越来越大。

2.2 闭环仿真

如图3所示，闭环仿真不同于开环仿真之处在于，闭环仿真根据时间误差检测的输出值，对内插器参数进行调制，形成一个反馈，时间误差会慢慢减小。

根据框图，在MATLAB中编写相应的程序，对算法进行验证。一般而言，衡量定时同步性能的指数为分数间隔μ，随着整个时钟同步系统的工作，分数间隔会逐渐收敛，最后趋近于一个固定值，并在该值附近进行微小的震荡。

其中环路滤波器的环路带宽ω，对整个时钟同步的性能有很大的影响，在仿真中，分别假设ω为0.001,0.0005和0.0001，调制方式为64QAM。对应与不同ω值得到分数间隔μ的同步过程，如图4, 5和6所示。

在图4，图5，图6中，左图为分数间隔μ的收敛过程，右图为其收敛完成后的震荡情况。可以得到，随着ω变小，分数间隔μ的收敛速度变慢，但是在收敛完成后的震荡幅度减小。在实际运用中需要折中考虑收敛速度和稳定误差，可以根据需要调整ω来达到系统要求。

3 结论

本文阐述了Gardner算法的原理，指出了该算法相对于其他时钟同步算法的优势：1算法仅仅需要2倍符号速率采样，并且其中之一为期望采样时间处的采样值；2的显著特点是相位误差与载波相位无关，使时钟同步电路与载波同步环路能够相互独立，减少环路之间的耦合。

此外，在MATLAB中对Gardner算法进行仿真，既得到了该算法在运用中参数的选择考量，也验证了该算法在时钟同步电路中的有效性。

参考文献：

[1] Mueller K H.Timing Recovery in Digital Synchronous Data Recievers[J].IEEE Trans.On commun.,1976,COM24: 516-531.

[2] Gardner F M.A BPSK/QPSK Timing-Error Detector For Sampled Receivers[J].IEEE Trans.On Commun.,1986,COM34:423-429.

[3] Hong-Kui Yang,Martin Snelgrove.Symbol Timing Recovery Using Oversampling Techniques[M].IEEE,1996:1296-1300.

[4] Zhang Hang,Markku Kenfors.A Study On Symbol Synchronization For QAM System[M].IEEE,1996:949-952.

[5] 林银芳,邓洋,赵民建,等.一种用于DVB-C的全数字QAM接收机结构[J].电子与信息学报,2003.

[6] 丁玉美,高西全.数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版,2001.

[7] Martin Oerder,Heinrich Meyr.Digital Filer and Square Timing Recovery[J].IEEE Trans.On Comm.1988.5(36): 605-612.

电路与系统范文第5篇

【关键词】电力系统；输电线路；监测控制

中图分类号：TM77文献标识码： A

【引言】电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。全方位监测电力系统中的输电线路例如动态增容监测、施工弧垂观测、防雷监测等都要准确无误，还要经常对输电线路进行检查，这样才能保障整个系统的安全，维护国家和人民的生命财产安全，提高经济和社会效益。

1 电力系统中对输电线路监测及检查的意义

1电力系统中输电线路监测及检查的意义

电网事业的飞速进步带动了电力行业的发展，输电线路实行监测和检查也是非常必要的，这将是电力行业实现科技化、现代的化必经之路。在线、远程监控技术的应用、多功能仪器设备的应用都将不断推动电力行业向前发展。监测和检查工作不能盲目、草率、必须有经过严格培训的专业人员来操作，它也能够实现减员增效的效果。电力系统的安全畅通运行也能够节省电力企业不必要的维修费用，整个系统的良好运行也是保证人民、国家生命、财产安全的重要手段，必将带动企业的经济效益和社会效益。输电线路由于具有布局范围大、电力需求多样、线路距离长等特点，一旦受到大风、冰雪、暴雨、冰雹等恶劣天气的影响，或者是山洪、地震、山体滑坡等严重自然灾害的影响，线路很可能受损甚至中断，影响着电力系统的运行和安全状态。这就要求电力工作者实时监测线路运行状况，发现问题时在第一时间全面的检修输电线路，尽快恢复电力运行。

2 输电线路的监测

2.1 输电线路动态增容的监测

在我国，经济和文化发达地区的用电量明显高于其它地区，用电高峰期的用电限制问题非常严重，很多电力系统的输电线路都存在着电力输送容量受限制的制约。在酷暑严寒等高温、低温气象条件下，输电线路的导线极易发生损坏，此次，必须要建立动态增容检测系统，根据数学中的建模计算出导线的最大电容量，对输电线路的温度，张力以及环境温度、湿度、气压、风速等进行严密的监测，必须建立一套完整的输电线路动态增容监测系统。

输电线路动态增容监测包括气象监测、导线温度监测和导线拉力监测等。气象监测是通过实时监测运行中电力系统输电线路的天气条件和气象环境。如光照、风速、雨雪、阴晴、是否发生冰雹等状态。所有的气象监测设备和高压的输电线路没有直接的接触，削弱了监测设备受高压影响的程度。需要注意的是，每隔一段时间都要对风速计量仪表进行校准，因为整个气象监测系统非常容易受到风速计量仪表精确度的干扰。导线温度监测是利用导线的热导方程和温度测量设备测得的基础数据进行计算，得到最大载流量，监测好操作、计算简便。需要引起注意的是随着线路距离的拉开，导线与风向的夹角会有较大的变化。导线拉力是利用高压导线之间加载的拉力测量仪器，能够在较短时间内测出导线的水平拉力。可以通过拉力方程计算出导线的温度，拉力监测优点就是能够测得整体的环境温度，减少了气象监测位置的数量布置，需要注意的是拉力传感器必须在输电线路空载的条件下才能进行安装。

2.2 输电线路的施工弧垂观测

弧垂是指输电线路悬挂曲线内的任意一点到两个支撑悬挂物间的距离，架空的输电线路架设是利用杆塔等支撑物将导线悬挂在支撑物之间，时间长了悬挂点间就容易松弛，出线弧垂现象。电力工程师不论是在施工还是系统运行中都会遇到监测弧垂的问题。

输电线路弧垂的监测方法主要有两种：等长法和角度法。等长法主要是把弧垂板绑定在观测档的第2基杆上，绑定顺序是先绑比较高的杆塔，后绑低处的，观测原理是三点一线原理。观察者站立的位置应该在弧垂板与观察杆塔在同一个面上。这样做既能避免虚光现象，又能增加观测准确度。角度法是指确定好观测杆塔后，查出观测点杆塔行将要观测的挂线横担高度定义为h1，测量仪测得的天顶角90°时，测量仪器高度定义为h2，横担至滑轮槽高度定义为h3，根据公式a=h1-h2-h3，计算出仪器到滑轮槽的高度a，来提高监测的准确性。

3 输电线路的检查要点

3.1 输电线路的检修模式

科学的输电线路检修模式是变线为点，输电线路的检修要求检修人员熟练掌握电力知识，懂得在线和离线检修方式。输电线路检修原则为首先要选择好交通方便便于维修的线路，选择质量优异，售后保障好的监测设备；其次，要考虑一旦整个电力系统跳闸后对系统运行安全影响相对较小的输电线路；再次，要选择绝缘端子老化率小于3‰，且绝缘爬距满足国家电力行业标准的线路。

（1）绝缘子监测有在线、离线监测，具体分为分布电压和零值电阻监测。监测周期为：连续4年为2‰～3‰的老化率的，每两年一次；连续4年在2‰以内的老化率的，每4年一次，不能超过5次；（2）跨越物监测要根据巡视线路状态及时修正被跨越物地点、位置、与电力和通讯线的交叉角、距离；（3）雷电监测：认真分析雷电系统显示的基础数据，如雷密度、雷电日、时间、电流强度等；（4）导地线和金具监测：采用，红外线监测导地线、连接金具的温度值；（5）杆塔监测：监测内容包括杆塔倾斜度、挠曲度、砼杆裂纹、铁件腐蚀、杆塔和拉盘基础位移值、基础冲刷情况等。输电线路的检修工作复杂而突变，专业人员一定要耐心检修，不能放过丝毫漏洞，确保电力系统的顺畅、安全运行。 3.2 架空输电线路的检修

线路检修完全按照国家和地方的相关规范来执行，定期检查、维护。主要规范有：（1）《设备状态检修管理规定（试行）》；（2）《输变电设备风险评估导则（试行）》；（3）《输变电设备状态检修辅助决策系统建设技术原则（试行）》；（4）《输变电设备状态检修工作验收细则》；（5）《输变电设备状态检修试验规程》；（6）《输变电设备在线监测系统管理规范》；（7）《输变电设备状态检修绩效评估标准》；（8）《输变电设备在线监测系统技术导则》。

绝缘检修主要是缘子瓷质端子的清洁，据国家相关监测污染区域的划分标准，Ⅱ级以上污区设备可以免除清扫，环境清洁度达标，减少了绝缘端子检修的工作量。0―I级污区35 kV设备检修要配合2.4cm/kV，Ⅲ级的66 kV设备配合2.1cm/kV；Ⅲ级以上的污区：110kV～220kV绝缘检修配备为1.78cm/kV。此外的电气连接检修一般是通过红外监测技术辅助，金属监测一般还是通过专业的人工定期巡视、排查来完成的。

3.3 输电线路的防雷监测

我国输电线路的防雷监测技术已经达到了领先水平，主要是对外电源的改善和避雷装置的选择。可以采用更换电路中的零值瓷瓶，在保证对地距离足够的条件下对所有的杆塔增添绝缘子，这样可以明显改善输电线路中的绝缘即接地水平。早前电力行业一般用瓷制外套的避雷器，易爆炸，重量大，施工不方便，碎片影响绝缘端子的接地性能。现在技术的发达引领了避雷器装置的进步，国内外都选用了硅胶制作的避雷器，既安全又实用。安装前要做好交接试验、带电试验等。

4 结论

现代工业、农业、科技、经济的不断腾飞，带来了电力行业的迅猛发展，人们对电力的需求是愈来愈多。这就要求电力工作人员更加细致的对输电线路要严密监测，及时检查、维修，确保整个电力系统的正常运转。

参考文献：

[1]王政，叶志琼.工业与民用配电施工质量验收与质量控制手册[M].中国电力出版社，2009.