阻抗分析论文（精选12篇）
阻抗分析论文 篇1
0.前言
GB9706.1-2007中18f) 对接地阻抗的要求为不用电源软电线的设备,保护接地端子与所有已保护接地的可触及金属部分之间的阻抗不大于0.1Ω。带电源输入插口的设备,插口中的保护接地点与所有已保护接地的可触及金属部分之间的阻抗不大于0.1Ω。带不可拆卸的电源软电线的设备,网电源插头中保护接地脚与所有已保护接地的可触及金属部分之间的阻抗不大于0.2Ω。
对接地阻抗的试验为用50Hz或60Hz、空载电压不超过6V的电流源,产生25A或1.5倍于设备额定电流,两者取较大的一个(±10%),在5s~10s的时间里,在保护接地端子或设备电源输入插口保护接地连接点或网电源插头的保护接地脚和在基本绝缘失效情况下可能带电的每一个可触及金属部分之间流通。
测量上述有关部件之间的电压降,根据电流和电压降确定的阻抗,不得超过本GB9706.1- 2007中18f) 所规定的值。
在实际的接地阻抗检测中,会有电路连接中产生的一些问题,对此本文进行了分析,以供大家研究。
1.接地阻抗检测分析
接地阻抗测试的连接电路图如图1所示,实际的按照图1电路图连线布置图如图2所示,图中右侧为接地阻抗测试仪,左侧为电压表,中间盒子为接地阻抗装置,盒子右端引出的两根线相当于图1中AE、BF,盒子左端引出的两根线相当于图1中AC、BD。
在实际的检测中, 我们会直接读出接地阻抗测试仪的阻抗数值, 如图3所示, 用接地阻抗测试仪的鳄鱼夹子夹持在AB两端如选取的测试电流为25A, 接地阻抗测试仪显示读出的阻抗为0.050Ω, 由此计算出AB两端的电压UAB=25A×0.050Ω=1.25V。 如图4所示, 而用电压表测试出CD两端的电压UCD为1.1892V ≈ 1.19V, 计算的回路电流值为1.19V/0.050Ω=23.8A。结果是AB端测试电流为25A,以AB端计算电压为1.25V,CD端测试电压为1.19V,以CD端计算电流为23.8A,即CD端电压比AB端电压低1.25V-1.19V=0.06V。计算的回路电流比测试电流小25A-23.8A=1.2A,AC段、BD段都分别是起始端为A、B的连接导线, 没有连接到电流流过负载的回路线路AE、BF上, 也就排除了在回路线路上测试产生压降的现象。 另外,接地阻抗测试仪和电压表都是经过检定和校准的仪器,显示值都是准确的,线路压降或仪器显示值不是造成UCD比UAB低的原因。
那么,究竟是什么原因造成CD两端的电压比AB两端的电压低呢?我们用电压表直接测试接地阻抗测试仪夹持在AB两端鳄鱼夹子上的电压,发现测试值是1.25V,这和计算值是一样的, 然后我们用电压表测量鳄鱼夹子夹持紧挨着的导线上,立刻降为1.19V。一到鳄鱼夹子夹持的线上就降下来,这说明压降来自鳄鱼夹子夹持导线产生的接触电阻,在25A的大电流下金属更容易氧化形成接触电阻,而且大电流下接触电阻在小电阻值接地阻抗中产生的压降就更明显。因此, 大电流下鳄鱼夹子夹持导线的接触电阻产生的压降才是造成UCD比UAB低的原因。
接地阻抗测试实际情况的连接电路中,不论是否有接触电阻,接触电阻是否产生的压降, 而回路电流是一样的, 如图5所示, 因此, 实际的接地阻抗为R地= 1.1892V/25A= 0.047568Ω ≈ 0.048Ω,比接地阻抗测试仪显示读出的阻抗0.050Ω 小约0.002Ω,这是因为接地阻抗测试仪显示读出的阻抗包含了接触电阻R接1+R接2的缘故。因此,要得到更为准确的接地阻抗需用电压表测试被测两端的电压,而不是接地阻抗测试仪鳄鱼夹子夹持端的电压。因其包含接触电阻的分压,所以比实际测试端的电压要高, 然后用被测两端的电压除以接地阻抗测试仪测试的电流才能得出真实的接地阻抗。
2.结束语
本文通过对接地阻抗的测试,在试验工作中由于连接线路接触电阻就产生了较大的分压,使得检测人员误认为未接入负载回路的导线起始两端产生了不同的电压,一度让检测人员陷入迷惑, 数据的偏离既不是仪器的不准确,也不是试验的方法错误,却是人们认为可以忽略的因素造成的。 因此,在检测工作中遇到问题从不同的角度,不同的方面做大量细致的试验,多分析、多研究, 要通过现象看本质,这样才能搞清楚试验过程中产生问题的原因。
摘要：在对接地阻抗的检测中,由于是在大电流下测量小电阻,其连接线路接触电阻就产生了较大的分压,因此在检测中产生了一些迷惑,为此本文对接地阻抗测试的实际情况进行了分析、研究,总结出来供参考。
关键词：接地阻抗,电压,电流,接触电阻
阻抗分析论文 篇2
表面波等离子体的研究由于实验数据的大量积累而得到快速发展.结合传输线阻抗匹配原理,设计实验对柱形表面波等离子体电离阻抗进行测量;参照金属辐射体中辐射阻抗与损耗阻抗的求解方法,在简化条件下理论计算柱形等离子体的电离阻抗,并与实验数据进行分析比对.研究表明,表面波激发柱形等离子体的`电离阻抗对等离子体源产生效率的分析及等离子体参数的诊断有着重要作用.这种新型等离子体源的研究具有非常重要的意义.
作 者：徐杰 赵国伟 梁志伟 王之江 徐跃民 XU Jie ZHAO Guowei LIANG Zhiwei WANG Zhijiang XU Yuemin 作者单位：徐杰,赵国伟,梁志伟,XU Jie,ZHAO Guowei,LIANG Zhiwei(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080;中国科学院研究生院)
王之江,徐跃民,WANG Zhijiang,XU Yuemin(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080)
你的阻抗是什么 篇3
男孩的日记
阻止我继续前进的是什么？我时常这样问自己。
似乎也没有什么特别的事，但总会懒洋洋地不想动。
我明知道第二天该交作业，可拿着笔就是写不下去；我明知道要去买饭，可总是拖到食堂关门前的最后一刻才不情不愿地跑去；我明知道该看书，可就是看不懂，书上的每个字好像都在跳舞，让我忍不住想去玩跳舞机；可真的要穿上衣服上街去玩跳舞机，又莫名其妙地打消了念头。
可能现在唯一坚持下来的，就是写日记了吧。每天麻木而粗糙地记着天气，写些自己都觉得狗屁不通的流水账，好像就是日记的意义。
恐怕有一天，我会连日记都不愿意动手去写。那时候我不知道自己还会做什么……
日记到此结束。最后的时间是一周以前。
日记的主人，李帆，此刻就坐在我的面前。像所有的初来者一样，他在椅子上扭来扭去的，手都不知道该摆在什么地方。
这是我所在的咨询中心。不同于外面的商业咨询中心，这里来的基本上都是学生。他们还留有年轻人的羞涩和淳朴，不会像社会人那样直奔主题。他们常常扯一些其他的问题，在最后才说出自己的困惑。或者干脆不承认自己有心理困惑，说自己只是出于好奇或是其他什么目的才来看看。
然而李帆是不同的。
他时刻像一个矛盾的统一体。看到他第一眼我就知道他不愿意来。从他紧张的肌肉和不停扭着的身体上，可以看出他的抗拒。
但是他的言语和举动，却又表现出他还是很需要帮助的。他带来了他的日记，说：在日记里能看到我的困惑。
日记的最后一篇，就是上面所写的那些。看完日记，我有些怀疑李帆有抑郁症。因为长时间毫无理由的消沉，是抑郁症一种很常见的表现。可能看出我的想法，李帆主动对我说：我知道，我没有抑郁症。
前阵子校园内的心理普及讲座，李帆也去了。讲座上进行了一些基本知识的普及，里面就有关于抑郁症的判断。据李帆说，他最开始也怀疑过自己是不是抑郁症。毕竟记日记的习惯他已经维持了很多年，像现在这样突如其来的中断，也让他自己惊恐不已。但是好像除了无精打采之外，他也并没有其他的什么症状。最近一周以来，他该玩就去玩，该睡就去睡。唯一改变的就是记日记的生活习惯。
作家梦
最近有什么大事发生吗？我问李帆。
没有，什么都没有。也没有失恋，也没有考试。所有的一切都和以前一样。他肯定地说。
如果不是生活的改变，那可能就是一些固有的心结在作祟了。我请李帆回忆了他一直在说的“记日记”习惯，结果却发现了一件很有趣的事。
李帆虽然是理科生，但小时候家里人却都希望他将来能成为个作家。家里并不认识什么文化人，父母就给他买各种书，从小让他看作家的故事来激励他。此外，父母还和学校的语文老师达成一致，让老师帮忙培养他的写作天赋。
老师的手段也难说好坏。她的确对李帆很尽心，给他额外布置了很多写作方面的功课。其中最重要的一个，是让李帆每天都要坚持写日记。
很难评价这种做法是好是坏。但是对于一个小孩子来说，每天记日记与其说是培养写作才能，不如说是培养他对文字的喜爱。每天两点一线的生活，平时还要去上各种兴趣小组，让李帆的日记越写越缩水。终于有一天，他反抗了，决定——罢写。
罢写的结果很惨。老师和父母同时给他压力。老师说他不求上进，恨铁不成钢；父母则对他晓之以理动之以情，告诉他男孩子应该迎着困难上，克服自己的懒惰。
李帆最后还是又恢复了写日记。不过这次他问父母：我要是真的没什么可写，怎么办？
父母说：我们也不知道，你自己看看那些大作家的传记里有没有什么说道。
于是李帆就开始翻作家传记。终于，他发现一位外国作家曾经对另一个想学写作的年轻人说：当你写不下去的时候，你就在纸上写“我没有什么可写的”，一直写下去，直到你找到能写的东西为止。
此后李帆就开始每天绞尽脑汁地找各种各样的事情写。从一开始编造什么捡钱和扶老奶奶过马路开始，到后来他的流水账。这十几年下来，日记也攒了厚厚一大摞。
但是最近他觉得越来越索然无味了。大学生活不像他想象的那样多姿多彩，也没有那么多可以写的东西。很多时候就是早上起床，白天上课，晚上打牌。
渐渐地，李帆开始“忘记”写日记了。从最开始的忘了定时写日记，发展到有时候可能几天都想不起来。每当这种时候，他总是很痛苦地责怪自己没有毅力。不过越责怪越没用，最后还是会忘。
说到这里，我渐渐明白李帆的症结所在了。的确，正如他所说的，他面临到的不是什么抑郁症，而是人类都可能会遇到的——阻抗。
阻抗
——无所不在的挫败感
阻抗其实是一种非常常见的现象。它是一种内在的不舒适感。人们在试图做一件自己看来感到“冒险”的事情时，常常会体会到这种感觉。即使这件事情可能非常小，而且人们从理智层面上知道它很急迫，但阻抗仍然会产生作用。就像李帆写日记，尽管他从理智上知道写日记用不了太多时间，而且它是一个很不错的习惯，但是那种无所不在的挫败感却始终会让他抬不起头。
他并非是失去了乐趣，也不是忽然变得懒惰，实际上，是他内在的某种因素在执意阻止着他。
其实这种阻抗的感觉，我也曾经体会过。那时候我还刚刚成为心理师。最开始我会每天晚上钻研卷宗，然后翻看专业书。结果忽然有一阵，人就像骑在一匹瞎马上，完全不在状态。我像马一样活蹦乱跳地做着完全无关紧要的事，但面对那些对自己真正有益的事时，却始终提不起精神。
我把我的这种体会同李帆说了。他大为惊讶，说：我还以为这种感觉就我有呢。
是啊，怎么会只有他才能体会到阻抗呢？阻抗是普遍存在的。每个人都会时不时地与阻抗做斗争。
李帆父母的教导，从长远来看，毫无疑问是有益的。但是它也会对李帆造成压力。人应该有能力去奋斗，去拼搏；遇到困难时决不能犹豫或者退缩，否则就意味着天性上的软弱。李帆当年遇到的其实就是一次阻抗，只是它用一种表面上看起来很正当的理由合理化了：“我没什么可写的”。通过另一种方法来坚定信心，他度过了那次与阻抗的斗争。然而上了大学，环境的改变让他再次发现了阻抗。这次他在与阻抗的孤军奋战中，失败了。
问题的症结正在于此：为什么一定要去与阻抗抗争呢？
如果阻抗是一种特殊人群才会感觉到的东西，那么它需要人们去克服。但它实际上普遍存在，而且并非是一种失常的状态，所以人们不应该把它视为软弱。相反，它是一种非常自然的生理反应，是人达成目标的整个系统中的一部分，使我们自己更愿意停留在熟悉的环境中，而不愿意去冒险。
所以李帆的困扰不是阻抗，而是他不能战胜阻抗所引起的挫败感。
努力去做，
做不到就放弃
为了更好地进行调整，我和李帆进行了一系列应对阻抗的训练。
阻抗是一种很奇怪的东西，它平时沉睡，只在受到巨大情绪驱使的时候才会跳起来。所以我和李帆约好，最近这段时间，先不要提“写日记”这件可能会引发阻抗的事。如果平时真的想写点什么东西，随手写来就是了，也不要去过多地考虑字数问题，更不要把它变成熟悉的日记体。因为那些都会让阻抗暴怒着醒来。
如果这一天真的有非常想写的东西，也一定要克制自己的欲望，不可以任之发展下去。因为某天的超常写作，常常引发的是更大的阻抗，让接下来的几天都充满挫败。
李帆决定从他每天力所能及的一点点小事开始做起：偶尔写个小纸条，记录下自己的心情。
可惜这个方法效果不好。没过多久，李帆又来找我，说他现在哪怕连最小的纸条也不愿意见到。
于是我们又进行了第二步：放弃。
据我事后的估计，李帆那阵子其实还是没有真正放下重拾日记的作家梦。就算有种种约束，可他还是忍不住想激发自己曾经有过的最佳状态。正是这种渴望让阻抗再一次卷土重来。所以这次我告诉他：干脆地放弃，承认自己这段时间什么都不想写的事实。
这一步的重要性在于，通常人们对阻抗所引发的沮丧深恶痛绝，其痛恨的程度已经到了令人同时产生两种矛盾心理的地步。所以为了减轻痛苦，人们会选择放弃自己真正要追求的东西。而承认放弃，其实是从另一个侧面绕过了人们阻抗的监控机制，给自己一个休养生息的时间。
尽管很不舒服，但李帆还是熬过了这个阶段。他告诉我，他终于明白当年那位作家为什么让年轻人持续写下去了。因为写“我没有什么可写的”这句话本身并不是强迫，而是给自己进行梳理和分离的时间。现在的他，似乎恢复了那种对文字和生活的敏感与热情，日记里的热情蓬勃欲出。
听他这样讲，我挺高兴的，也放下了为他准备的第三步：重申喜爱。
我原以为他会无法挺过“放弃”这一步，所以我准备了一些特殊的道具，用来让他焕发出自己对真正喜欢东西的热爱。但他已经成功地克服了自己的阻抗。阻抗对人最大的伤害就在于，它会让人忘记希望，一旦想到希望，就会因为气馁而放弃。所以在面对阻抗时，更应该稳步前进，绕过那些让人不快或懒惰的东西，做好自己力所能及的事。如果连这也做不到，就给自己一个休息的空间，承认放弃。
我们每个人都有阻抗，你的阻抗是什么呢？
图/廖新生 编辑/芦淼
矿用ADSL环路输入阻抗的分析 篇4
矿井监控系统是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证。由于煤矿井下作业面距地面监控中心较远, 矿井监控信号的传输距离至少要达到10 km。矿井监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性危险的煤矿井下, 其设备必须是防爆型电气设备, 然而中继器是有源设备, 在煤矿井下电源的供给受到电气防爆要求的限制下, 若采用远距离供电还需要增加供电芯线, 增加了系统的复杂性和故障率, 所以使用中继器来延长传输距离不适合煤矿井下的环境[1]。因此, 基于矿用双绞线的ADSL系统必须满足“10 km以上无中继信号传输”的要求[2]。
基于ADSL技术研究的需要, 通过比较不同的调制技术, 各标准化组织限定了ADSL的固定环路。矿用ADSL和普通ADSL有很大的不同, 无法套用普通ADSL限定的环路。本文设定了2种矿用ADSL的测试环路, 并对这2种环路的的输入阻抗进行了分析。
1 环路输入阻抗的理论公式
图1表示了一个端到端的ADSL环路模型[3]。其中, Vg是信号源, Zg是信号源阻抗, ZL是负载阻抗。在ADSL中, 通常将Zg设计成发射器的一部分, 将ZL设计成接收器的一部分。在分析时, 一般将Zg和ZL假设为100 Ω。
图1中, A、B、C、D代表ADSL环路中双绞线的参数, 可以用下式求得:
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式中:L为双绞线的长度;γ和Z0分别为双绞线的传播常数和特性阻抗:
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式中:R、L、C、G分别为双绞线的电阻、电感、电容和电导。
根据传输线路理论, 图1所示环路模型的输入阻抗Zin可以表示为
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从式 (4) 可以看出, 环路的输入阻抗是环路中双绞线A、B、C、D参数和负载阻抗ZL的函数, 而与信号源阻抗Zg无关。
2 矿用ADSL环路的设定
为了比较不同双绞线的性能, 分析矿用ADSL环路的传输特性, 本文借鉴标准化组织定义的普通ADSL固定环路, 设定了2种矿用ADSL测试环路, 如图2所示。这2条环路并未给出每一线段的双绞线类型和线段长度, 这些参数将在随后的分析中具体指定。在以下分析中, 假定每种环路的信号源阻抗和负载阻抗均为100 Ω。另外, 由于在矿井监控系统中, 双绞线专线专用, 因此设定测试环路时, 没有考虑桥接插头的影响。
图2中, 环路1的双绞线A、B、C、D参数可由式 (1) 得到。环路2由2种双绞线组成, 可以利用下式求出等效的A、B、C、D参数。
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3 矿用双绞线电气参数
表1列出了煤矿用阻燃信号电缆的主要电气性能[1]。
表1中, 7/0.52型和1/1.38型电缆固有衰减最小, 两者的等效直径也很相近;7/0.28型直流电阻最大, 等效直径最小, 固有衰减最大;1/1.0型的各项参数居于上述几种型号中间。因此, 本文选择了7/0.52型、1/1.0型和7/0.28型3种矿用双绞线进行环路输入阻抗的分析。
根据普通双绞线R、L、C、G参数性质的分析, 电感、电容和电导可以近似为不随频率变化的常数。因此, 由表1中的性能指标, 可以对3种矿用双绞线的这3种参数进行如下假设:L=800 μH/km, C=0.06 μF/km, G=0.333×10-9 S/km。
矿用双绞线的传输电阻随着频率的升高而增加, 其近似数学模型为
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式中:ac为常用双绞线模式参数, 可以通过等效方法计算[4], 计算结果如表2所示。
4 矿用ADSL环路输入阻抗的分析
根据式 (4) 可以绘制出不同环路长度下随频率变化的输入阻抗曲线。
4.1 环路1
图3和图4分别是3种矿用双绞线采用环路1的输入阻抗的实部曲线图和虚部曲线图, 环路的长度依次为6 km、8 km、10 km和12 km。
从图3可以看到以下规律:
(1) 同型号的双绞线环路长度从6 km增加到12 km, 输入阻抗实部曲线并没有明显的变化。
(2) 频率较小时, 输入阻抗的实部随着频率的增加而减小;频率大于100 kHz之后, 输入阻抗的实部收敛至115 Ω左右。
(3) 型号为7/0.28至7/0.52的矿用双绞线, 其线径越大, 输入阻抗的实部越小。
从图4的输入阻抗虚部曲线中可以看到与实部曲线相似的规律。环路长度对曲线影响不大;随着频率的升高, 虚部曲线收敛至0;双绞线线径越大, 输入阻抗的虚部 (绝对值) 越小。
4.2 环路2
图5是矿用双绞线采用环路2时的输入阻抗实部曲线, 图6为对应的虚部曲线。其中, 实线表示环路第一段的双绞线型号为7/0.28矿用双绞线, 第二段为7/0.52矿用双绞线;点划线表示环路第一段的双绞线型号为7/0.52矿用双绞线, 第二段为7/0.28矿用双绞线。
在图5 (a) 中, 环路的第一段长度L1=6 km, 第二段长度L2=4 km;图5 (b) 中, L1=4 km, L2=6 km。由于双绞线环路各分段长度的不同, 图5 (a) 和 (b) 中输入阻抗实部曲线不完全一致, 但是从阻抗实部的幅度以及曲线的变化趋势上看, 分段长度的改变对整个环路的输入阻抗实部影响很小, 可以忽略不计。通过比较还可以发现, 图中实部曲线与图3中的7/0.28型矿用双绞线的输入阻抗实部曲线很接近, 而点划线曲线与7/0.52型的实部曲线很接近, 这说明环路中第一段的双绞线型号决定了整个环路的输入阻抗实部。
同样地, 图6中 (a) 和 (b) 的曲线不完全一致, 但曲线幅度以及曲线的变化趋势是很接近的, 而且也接近于图4中相应的曲线。
(a) L1=6 km, L2=4 km
(a) L1=6 km, L2=4 km
4.3 环路输入阻抗的分析结论
通过以上对环路1和环路2中输入阻抗曲线的分析, 可以得到以下几点结论: (1) 在较低频段, 矿用双绞线输入阻抗随着频率的升高而降低;大于100 kHz时, 输入阻抗收敛于115 Ω左右。 (2) 环路长度的变化对输入阻抗几乎没有影响, 在研究环路时可以不予考虑。 (3) 随着双绞线线径的增加, 输入阻抗逐渐减小。 (4) 在有多个分段的环路中, 第一分段的双绞线型号决定了整个环路的输入阻抗, 而各分段的长度对输入阻抗的影响很小。
简单地说, 影响双绞线环路输入阻抗的是双绞线的型号和环路上的频率, 而不是环路的长度。
5 结语
本文根据普通ADSL的固定环路, 设定了矿用ADSL的2种测试环路。在这2种环路上, 对矿用双绞线ADSL环路的输入阻抗进行了分析。结果表明:影响双绞线环路输入阻抗的是双绞线的型号和环路上的频率, 而与环路的长度无关。因此在研究环路的输入阻抗时, 可以不考虑环路长度的影响。
参考文献
[1]孙继平.矿井安全监控系统[M].北京:煤炭工业出版社, 2006.
[2]成凌飞, 宋为.基于矿用双绞线的矿井视频信号传输的分析[J].煤炭工程, 2007 (3) :105~107.
纯音测听和阻抗检查工作规程 篇5
1． 目的明确测听人员操作规范，确保检查结果的准确性。
2． 适用规范
使用临床测听人员。
3．工作规范
3．1．准备工作：先接电源、检查仪器工作是否正常。
3．2．阅读病历。
3．3．向患者交代测试要点。
3．4．测试：按GB/T16403—1996进行检查。
3．5．准确签发报告。
4．流程图
准备——阅读病历——向患者交代——测试——报告
5.记录：
5.1《听力检查报告单》
阻抗分析论文 篇6
一、什么是阻抗？
阻抗是学生在师生交流过程中自我暴露与自我变化的抵抗。它可表现为学生对某种焦虑
情绪的回避，或对某种不愉快经历的否认。因此积极地认识阻抗的表现形式，并加以有效地克服，可增进教师与学生之间的心理沟通，也能促进学生对自己的思想行为方式的领悟。
阻抗的表现形式多种多样。它可以是言语的，也可以是非言语的，它可以表现为学生对老师指出的问题或要求的回避与制止，也可体现为学生对教师的敌对或依赖，还可以表现为学生对特定认知，情感方式等的阻抗。
二、现就学生常见的阻抗方式做一分析：
（一）、阻抗在讲话程度上学生主要以沉默的形式出现。
沉默往往表现为学生对于师生关系的某种强烈的抵触情绪。要缓解这种情绪不可强求。教师要注意将阻抗性的沉默和反省性的沉默区分开来，前者是敌对的表现，而后者是领悟的需要。
（二）、学生与老师交流过程中的几种沉默形式：
1、怀疑型由于学生不完全相信老师而不把某些信息说出来或尚在犹豫中。他们往往会表现出不安的神情，用疑虑，探索的眼光打量老师。
2、茫然型学生对老师提出的问题，不知说什么好，什么是老师想知道的，什么是重要的内容，有时连学生自己也搞不清楚自己到底是什么问题，所以无法表达或表达不清，或者是想说的太多，而一时陷入沉默状态。这时学生的目光常常是游移不定的，会有询问的色彩。
3、情绪型学生可能是由于情绪所致。如气氛，羞愧，害怕等。
4、思考型当学生正在反思老师的话时，或正在体验某种情绪，感情，学生的沉默就是一种积极的自我探索。
5、内向型由个性原因所致的沉默。内向不善言谈，沉默是他与人交往的经常方式。
6、反抗型学生不愿提及老师所谈之事，老师非要让他讲出来，所以用沉默的方式反抗。伴随沉默的是怀疑，无所谓，随心所欲，很不耐烦，甚至气愤，敌意等。
沉默行为的出现，将使师生之间的交流无法进行，导致紧张，压抑，尴尬。只有第四种情况是具有建设性意义的。教师要针对不同情况采取主动，最重要的是重视良好师生关系的建立，同时注意提高面谈的技巧。
良好师生关系的建立包括：尊重，热情，真诚，共情，积极关注。不在这里赘述。面谈的技巧需要在这里说明。
教师在沉默出现时要保持镇静，因为自己的急躁不安会加强沉默时的紧张，有时甚至是对立的气氛，同时也会减低教师在学生心目中的形象。反过来给学生一种不慌不乱，沉着冷静的印象，则会给学生一种可信，充满信心和力量的感觉。
如果学生的沉默是由思考引起的，教师最好等待，同时以微笑，目光，点头表示自己的关注，理解和鼓励，不可打断学生的思路。若沉默时间过长，教师可关切询问，协助其思考。
如果发现学生吞吞吐吐，欲言又止，犹豫不决时，应给予鼓励和必要的保证。如：“你不必担心”“你放心，我会对你所说的事保密的，请你相信我”“你不必怕，有什么尽量讲出来，我们一起分析商量”。这种情况一般发生在与学生交流的开始或是所谈问题在学生看来很严重，内心很矛盾时。
当学生以沉默表示气氛对抗时，教师要及时发现，寻找原因采取主动、和好、鼓励宣泄的方法。若是由教师自己的不当引起，应主动说明，采取建设性的交流方法。
因个性原因导致的沉默，教师应以极大的热情和耐心加以引导。多用倾听技巧多做主动地反应，善于领会他们已说的和想说的内容，切不可急躁，不耐烦，否则学生可能会更退缩更沉默。
沉默现象有可能是师生之间的危机，也可能是一种契机。有时是激战前的寂静，黎明前的黑暗，有时是问题的爆发或无声的交流。教师对学生的沉默现象应予以高度重视，把握时机仔细分析，找到问题的突破口。尤其不能使学生因愤怒而产生的沉默的阻抗因教师的权威而没有得到释放，缓解，梳理，转介于处理其它人际关系问题中，产生过激行为和不可预测的后果。
（三）、学生的阻抗还有一种重要的表现形式——顺从。
顺从是指学生对教师讲的每一句话都表示绝对的赞同和服从，态度极为诚恳。但事后，在行为和态度上没有多大的改变。顺从具有隐蔽性的特点，教师不易觉察。
针对这样的学生建议教师为他做个人行为，态度记录。利用跟踪记录和定期反馈的方法，把他的行为，态度，认知系统化，具有可对比性。记录内容为教师每次与其谈话的内容，双方的看法，尤其注重学生个人的看法，必须要求学生把对自己的评价，自己下一步将要改进的方面，落实到纸上，签字。落实到纸上是为了监督其行为，对其具有约束力。这种方法似乎每一位老师都用过，我们曾经称其为“思想汇报”。其实，“思想汇报”是一个很笼统的概念，而且对于那些能说会道，善于揣测老师心理的学生来说实在是一件小事，写多少次都是没有意义的。而行为与态度记录则将“思想汇报”具体化，在学生写反思之前先总结自己近一段时间的行为，态度，情绪，内心体验。这几项需要在教师细致，全面的指导下完成。指导是教师在学生无意识中规定了他所写内容的范围，并引导其向自身存在的认知问题的错误方面进行归纳和分析，在经过一段时间的记录后，把其详细记录反馈给学生看，在系统的综合量表中，学生才能承认其处理问题的不正确性和认知中的错误观念，有理有据才能使这样的学生用合理的信念指导自己的行为，形成健康的心理。让他们知道回避和敷衍是解决不了问题的，闪烁其词的眼神后必有言不由衷的话语，用学生现在的谎话推理，判断，分析他先前说过的话，使其内心有被揭露感，在自相矛盾中，去寻找到正确的认知和解决问题的方式。
这一解决阻抗的策略需要教师有耐心，有信心，更要有相关的理论知识和方法的指导，否则好的方法也不会有好的效果。
三、教师应如何应对学生的阻抗。
（一）、解除戒备心理
对于学生的阻抗教师首先要解除戒备心理，不要认为这是学生有意给老师出难题，不合作的表现。教师一方面要了解阻抗的原因和表现形式，以便在阻抗真正出现时，能及时的发现并处理。另一方面不必过分关注学生的阻抗行为，认为学生不尊重自己感到被羞辱，出现不冷静的言语和行为。
（二）、正确的进行判断和分析。
正确的判断和分析有助于减少阻抗的产生。学生最开始谈的话题可能是浅表性的，教师要学会把握其隐藏的深层问题进行指导和教育。
（三）、教师要以诚恳的态度对待阻抗
一旦确认阻抗的存在，可以把信息反馈给学生，但一定要从学生的角度出发，并以诚恳与对方共同探讨问题的态度处理问题。教师可阐明自己的观点争取得到学生对问题一致性的看法。帮助学生减少紧张，焦虑，担心的情绪，最终达到问题的解决。
阻抗分析论文 篇7
电力线载波自上世纪40 年代在中国开始应用, 经过70 多年的发展,技术已经非常成熟。虽然近十几年来电力通信方式以光纤通信为主,但载波通信方式作为应急通信在国内电力系统仍有大量应用。 高频载波通道涉及一次及二次设备,其特性对载波设备运行有极大影响,此前未有文献系统地探讨高频通道阻抗特性,在此就载波通道的一些特性展开分析,以期为电力线载波高频通道的投运、维护提供理论依据。
1 高频通道阻抗探讨
载波设备标称阻抗有75 Ω、150 Ω 2 种,国内实际使用的阻抗为75 Ω。载波设备通过高频电缆、 结合滤波器、耦合电容器、阻波器等结合加工设备及电力导线构成的高频通道传输高频信号,高频通道阻抗必然受到上述结合加工设备及电力导线阻抗的影响。在载波设备接入高频通道后,载波侧输入和输出的实际阻抗往往会与标称的75 Ω 有偏差,以下讨论载波侧阻抗允许的偏差范围。
假设某载波设备接入75 Ω 匹配阻抗时载波侧的电压为U1,阻抗为R1,功率为P1;接入高频通道后,载波侧的电压为U2,阻抗为R2,功率为P2。由于载波设备在2 种阻抗下载波侧输出的绝对功率电平相等,因此:
由式(1)可以进一步推导,式(2)~ 式(6)为推导过程,推导结果见式(7)。
由式(7)可知,在测量载波设备接入75 Ω 匹配阻抗和连接高频通道2 种状态下载波侧的电压电平后,可以计算出载波设备连接高频通道时载波侧的实际阻抗。
根据国际电工委员会IEC495 号文件推荐标准(IEC-1974 a)规定,载波设备输出端的反射系数要求为 ρ ≤ 31.6%,反射系数计算如下:
其中,ZN为信号源内阻,ZF为负载阻抗。国内实际使用阻抗为75 Ω,ZN取值75。根据式(8)可得,39 Ω
在得到高频通道阻抗允许范围后,可以计算出载波设备在连接高频通道后允许的电平差值,将阻抗39 Ω 和144 Ω 分别代入式(7),可得在载波设备接入75 Ω 匹配阻抗和连接高频通道2 种状态下载波侧的电压电平最大允许差值为2.8 dB。但此时计算结果并未考虑由阻抗不匹配而引起的信号源内部回波损失,例如阻抗为144 Ω 时,信号源内部已造成约0.5 dB的回波损失,因此2 种状态下实际测量的电压电平差值应控制在2.3 dB以内,即载波设备分别在接入75 Ω 匹配阻抗和连接高频通道2 种状态下,载波侧测量的电压电平差值应不大于2.3 dB。
上述指标也同样适用高频收发信机。在文献[4] 中,给出了进行高频通道传输总衰耗和输入阻抗测试的方法:该项测试在两侧分别轮流进行,即一侧向线路发送高频信号,另一侧接收,接收侧将高频电缆接100 Ω 负载电阻(将收发信机输出与电缆相接处连片断开),每侧所测试的传输衰耗都不允许超过27 dB,且两侧的测试结果应基本相同,最大差值不应大于3 dB。但这种说法并不完全准确,原因分析如下。
首先在连接负载电阻的取值上,因收发信机与高频通道连接处的阻抗国内现行均改为75 Ω,因此应以75 Ω 阻抗测得的电压电平为基准电平。在测试中,实际阻抗大于75 Ω 侧的测量值会大于基准电平;实际阻抗小于75 Ω 侧的测量值则会小于基准电平。假设某线路两侧收发信机实际阻抗均大于75 Ω,其中一侧测得电压电平时比基准电平+2 dB, 而另一侧测得的电压电平在基准电平+4.5 dB。此时虽然两侧的最大差值为2.5 dB,不大于3 dB,但另一侧的电压电平比基准电平高4.5 dB,该侧阻抗已经超出正常范围。因此建议将两侧测得的电压电平(即收发信机本机在连接通道情况下测得的电平)都与基准电平(即收发信机本机在连接负载情况下测得的电平)作比较,这样能够更准确地判断实际电平偏差,从而反映阻抗的偏差。
回波损耗AH也是衡量高频通道匹配情况的指标,回波损耗是指某频率点在载波侧的实际阻抗与其标称阻抗间的失配程度,回波损耗是2 个阻抗之间差异的度量,等于反射系数倒数的绝对值,可以表示如下:
根据IEC495号文件,载波机输出端的标准为:
因此在IEC495 及GB/T 7255 中规定回波损耗不小于10 dB。由此可知,当测量载波设备接入75 Ω 匹配阻抗和连接高频通道两种状态下载波侧的电压电平后,差值不大于2.3 dB,则阻抗满足要求,即反射系数满足要求,回波损耗则同样满足要求。
2 高频通道阻抗失配的危害
1)高频通道阻抗适配后,载波设备发送的功率有一部分被反射回来,不能全部送上高频通道,造成功率浪费。
2)反射回来的高频信号会造成载波设备功率放大器产生谐波和乱真发射,干扰其他正常运行的设备和本机的收信回路。
3)反射回来的高频信号还会造成载波设备功放的信号失真和过载,有可能会造成载波设备功放的自激,甚至损坏。
4)有可能造成高频保护误动或拒动,后果相当严重。
因此在投运、维护时,需对高频通道阻抗做重点测试,若出现阻抗失配严重的情况,需立刻改善。
3 高频通道阻抗改善方法
输电线路距离在30 km以下(或通道衰减约小于14 dB)的短线路使用相相耦合方式时,由于通道距离较短,常出现阻抗失配的情况,虽通道距离较短,但测试数据通道衰耗很大。对此,提出以下解决方案。
1)如果是通道衰耗过大,可能因同侧2 台相地耦合设备高频信号相位不一致造成的,此时将其中一台相地结合滤波器至平衡变量器的高频电缆的一端芯线和屏蔽层互换反接,具体原理可参考文献[5]。
2)如果通道阻抗失配严重,可改变结合滤波器阻抗匹配抽头,使通道匹配。
3)如果通道阻抗无法通过改变结合滤波器抽头改善,则可增加75 Ω 阻抗的衰耗器,改善阻抗匹配程度,提高回波损耗。3 dB衰耗器可增加回波损耗6 dB,5.5 dB衰耗器可增加回波损耗11 dB。
4)如果上述方法无效,应急的解决办法可采用降低载波设备的发信功率,此方法不建议使用。计算方法如下:
式中,Ared为降低输出功率的量,Armin为工作频带范围内通道最小的回波损耗值,功率降低后仍需满足输出包络功率大于20 W的最低要求。
在实际操作中,上述改善通道阻抗的方法可综合使用,但第一种方法仅适用于短线路情况。
4 结语
阻抗分析论文 篇8
1.1 变压器短路阻抗的标准定义
变压器的短路阻抗又称阻抗电压。阻抗电压是指将变压器的二次绕组短路, 使一次绕组电压慢慢加大, 当二次绕组的短路电流达到额定电流时, 一次绕组所施加的电压 (短路电压) 与额定电压的比值百分数。绝大多数变压器铭牌上直接标称的短路阻抗电压百分数即为该值。
1.2 变压器的相绕组阻抗
变压器的相绕组阻抗是指在额定频率和参考温度下, 变压器一对绕组中, 某一绕组的端子之间的等效串联阻抗。变压器每相绕组的阻抗等于计算侧的额定相电压除以计算侧的额定相电流再乘以短路阻抗电压百分数, 单位为欧姆, 是一个有名值。
1.3 变压器的系统等效短路阻抗
在电力系统分析及短路电流计算过程中, 所有设备的短路阻抗都要折算到同一基准容量下。折算后的短路阻抗, 可以看作是在实际电力系统运行中呈现出的阻抗值, 在潮流分布及短路电流计算过程中, 都采用该数值进行分析计算。变压器的等效短路阻抗等于系统基准容量除以变压器的额定容量再乘以短路阻抗电压百分数。
1.4 变压器短路阻抗的工程意义
变压器的短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量, 对于110k V及以上的大型变压器, 电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小, 短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量, 就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分, 通常情况下, 横向漏电抗所占的比例较小。由于变压器的漏电抗值由绕组铁芯的几何尺寸所决定, 那么变压器绕组铁芯结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化, 从而引起变压器短路阻抗数值的改变。同容量的变压器, 阻抗电压小的, 制造成本低, 效率高, 价格便宜, 另外运行时的压降及电压变动率也小, 电压质量容易得到控制和保证。因此, 从电网的运行角度考虑, 希望阻抗电压小一些好。但从变压器限制短路电流条件考虑, 则希望阻抗电压大一些好, 以免电气设备 (如断路器、隔离开关、电缆等) 在运行中经受不住短路电流的作用而损坏。可见变压器的短路阻抗, 并不是越大越好, 也不是越小越好, 一般是要根据实际应用情况来综合考虑确定变压器制造出厂的短路阻抗。对于电力系统分析所使用的变压器等效短路阻抗值, 由于其需要除以变压器的额定容量来折算, 那么在短路阻抗电压百分数相近的一些变压器当中, 容量越大的, 等效短路阻抗值就相对越小了。例如, A变压器容量500MVA, 短路阻抗电压百分数为6%, B变压器容量为100MVA, 短路阻抗电压百分数为5%, 两台变压器高压侧接同一母线, 低压侧同一电压等级的不同母线。那么尽管A变压器的短路阻抗电压百分数大, 但经过容量折算后显然是A变压器的等效阻抗小, A变压器低压侧母线发生短路时的短路电流比B变压器低压侧母线发生短路时的短路电流要大。
2 系统短路电流计算
2.1 短路电流计算的目的
一是为了选择和校验电气设备。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备电动力稳定, 计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性, 计算三相短路容量以校验断路器的遮断能力等。
二是为继电保护装置的整定计算提供依据。在考虑正确、合理地装设保护装置, 校验保护装置灵敏度时, 不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值, 还需知道其它支路短路电流分布情况。不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值, 还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值。
三是在设计电力系统结构时, 短路电流计算可为不同方案进行技术性比较以及确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。
2.2 短路电流的计算总原则
计算短路电流, 要已知系统的基准容量、系统电压、以及各个电气元件的等效短路阻抗。一般电网调度部门会下达相关系统的阻抗图, 如图1 所示。
由图1 可见系统接线方式以及各个电气元件的等效短路阻抗, 其中系统阻抗有最大运行方式和最小运行方式下的正序、零序短路阻抗。以校验电气设备为例, 则要计算最严重的三相短路电流, 采用系统最大运行方式下的正序短路阻抗。
2.3 短路电流的计算实例
(1) 110k V母线K1 点发生三相短路, 短路电流等于系统基准容量除以短路点的基准额定电压再除以√ 3 再除以K1 短路点的等效正序短路阻抗即可, 单位为KA。
由于电网调度部门给出的系统短路阻抗一般只是考虑电网侧以及各条输电线路组成的等效阻抗, 而这其中并不包括电厂侧各发变组的等效阻抗。那么110k V母线K1 点的正序短路阻抗需要将系统最大运行方式下的正序短路阻抗和110k V母线上所有发变组元件阻抗并联求得。其中110k V母线上的启备变阻抗并不需要参与并联计算, 因为它是无源元件, 不提供短路电流。
综上所述, 110k V母线K1点的短路电流由系统容量经系统阻抗, 1、2、3 号发电机容量分别经1、2、3 号发变组阻抗共同并联提供。计算K1 点的正序短路阻抗, 首先要算出1 号发电机阻抗和1 号主变阻抗串联构成1 号发变组等效阻抗 (高厂变也是无源元件不提供短路电流, 不考虑与发电机阻抗并联, 下同) , 同理分别构成2、3 号发变组等效阻抗, 然后将1、2、3 号发变组的等效阻抗和系统短路阻抗并联即可求出K1 点的正序短路阻抗。
(2) 发电机出口K2 点发生三相短路, 短路电流等于系统基准容量除以短路点的基准额定电压再除以√ 3 再除以K2 短路点的等效正序短路阻抗即可, 单位为KA。
无论计算任何短路点, 即便是发电机出口处的短路, 系统容量和发电机容量都会向短路点提供电流, 但此时也不需考虑加入发电机容量, 因为系统的基准容量已包含了电网中各发电机组的容量。开机方式的不同造成短路电流大小的区别, 在计算结果中会由于最大运行方式和最小运行方式下的不同短路阻抗而体现出来。此外发电机出口处的短路, 高厂变不提供短路电流, 因此高厂变的正序短路阻抗不用考虑并联其中。
那么, 3 号发电机出口K2 点的短路电流由系统容量经系统阻抗, 1、2 号发电机容量分别经1、2 号发变组阻抗三者共同并联后经3 号主变阻抗提供。此外3 号发电机容量经3 号发电机阻抗也向K2 点提供短路电流。计算K2 点的正序短路阻抗, 首先可参照前文所述的方法计算出110k V母线的等效阻抗。这里特别强调一点, 根据K2 点的短路电流路径, 只需考虑系统、1 号发变组、2 号发变组三者的等效短路阻抗并联, 而3 号发变组的等效阻抗不参与110k V母线等效阻抗的并联计算。因为当110k V母线K1 点短路时, 系统和1 号发变组、2 号发变组、3 号发变组都向故障点提供短路电流, 3 号主变相对于110k V母线是一个电源, 自然要参与并联计算。而3 号发电机出口K2 点短路时, 短路电流的流向发生了变化, 3 号主变的电流由110k V母线流向3 号发电机出口。此时相当于系统、1 号发变组、2 号发变组经3 号主变向K2 点提供短路电流。至于3号发电机的容量, 则被K2 点全部短路, 不再经3 号主变向110k V母线提供短路电流, 3 号主变相对于110k V母线由原先的电源转变成为负荷, 即无源设备。利用系统、1 号发变组、2 号发变组三者的等效短路阻抗并联求出110k V母线等效阻抗后, 再将该阻抗与3号主变阻抗串联, 最后再与3 号发电机阻抗并联即可求出K2 点的正序短路阻抗。
(3) 6k V母线K3 点发生三相短路, 短路电流等于系统基准容量除以短路点的基准额定电压再除以√ 3 再除以K3 短路点的等效正序短路阻抗即可, 单位为KA。
同理, 计算K3 点的正序短路阻抗, 首先要用前文所述的方法计算出发电机出口K2 点的正序短路阻抗, 然后再用K2 点的正序短路阻抗与3 号高厂变阻抗串联即可求出K3 点的正序短路阻抗。
4 结束语
阻抗分析论文 篇9
随着电力系统的逐步发展,非线性负荷和冲击性负荷数量逐年增加,对电能质量要求越来越高,电力谐波污染成为电力系统迫切需要解决的问题[1,2,3,4]。
电力系统谐波责任分析往往采用系统和用户诺顿等效电路分析,电网中系统侧和用户侧谐波源共同作用于公共耦合点(point of common coupling, PCC)处,如何根据所关注的PCC处谐波电压和电流数据,区分系统侧和用户侧谐波责任是难点也是重点。谐波电流在不同电压等级下不具有可比性, 通过分析用户和系统在PCC处引起的谐波电压进行谐波责任划分更加合理[5,6]。分析PCC处谐波污染的关键在于系统谐波阻抗的计算,即通过电力系统运行时测得的电压和电流等参数,进行谐波分析, 而不是通过改变系统现时运行状态获得相关数据来进行谐波污染分析。
波动量法[2,7,8,9]是基于谐波电压波动量对谐波电流波动量的比值符号特征进行估计的方法。 文献[7]指出只根据比值符号不能判断引起谐波电压波动的主导侧,也不能保证阻抗计算精度。 文献[10-14]利用线性回归法计算诺顿等效电路方程系数来求解谐波阻抗,该方法在系统侧谐波平稳时具有较好的拟合度,但在现实情况中,系统侧和用户侧谐波源均是有较大波动的。随机独立矢量法[15]根据独立随机矢量协方差为零的性质,削弱系统背景谐波的干扰,为计算谐波阻抗提供了新的思路。
独立分量法(independent component analysis, ICA)是近年发展起来的一种新的盲源分离技术,利用源信号的独立性或弱相关性对混合信号进行分离。国外已将该方法应用到电力系统谐波分析,对关键节点谐波数据分离,并利用历史数据相似性对分离结果进行节点匹配[16,17,18,19,20,21,22]。但事实表明,谐波的发射具有随机性和不确定性,采用该方法匹配准确度不高。
本文根据PCC处谐波源系统侧和用户侧波动量的相互独立性,采用系统侧和用户侧诺顿等效电路,对PCC处谐波电压和电流波动量x-y分量进行快速独立分量分析(FastICA)得到4个独立分量信号;利用最小二乘法(OLS)求得各独立分量的混合系数,并根据混合系数之间的线性关系列写方程组, 从而求得系统侧谐波阻抗值。该方法在谐波源相角波动较大时计算精度更高且无需先验数据的匹配。 通过理论仿真和现场数据计算,验证了该方法的可行性和准确性。
1基本原理
1.1谐波污染等效分析模型
本文谐波分析采用诺顿等效电路图,如图1所示。根据诺顿等效电路列写方程:
式中:分别为用户侧和系统侧谐波发射电流波动矢量值;为PCC处测量得到的谐波电压和电流波动矢量值;ZC和ZS为用户侧和系统侧谐波阻抗值。
由等效电路图和对应电路方程可以看出:是由用户侧谐波电流和系统侧谐波电流贡献,且为矢量贡献。
1.2快速独立分量分析
独立分量分析(ICA)是随着盲信号分离(blind source separation,BSS)问题发展起来的,基于信源之间的相互独立性,在消除噪声的同时,有效分离源信号,且对信号的细节破坏很小,还原源信号效果很好。
ICA分析的数学模型为:
式中:t为离散时刻,取值为t=1,2,…,tn;S(t)为N个未知的源信号组成的矩阵,S(t)=[S1(t),S2(t), …,SN(t)]T;X(t)为M个可观测信号组成的矩阵, X(t)=[X1(t),X2(t),…,XM(t)]T,ICA一般要求M≥N,本文模型中M=N;A为混合矩阵,反映源信号S(t)在观测信号中的权重比例。ICA分析过程如图2所示。
FastICA算法采用牛顿迭代算法对大量采样数据进行处理,在ICA算法中应用较为广泛,具有收敛速度快、分离效果好、迭代稳定、无步长参数、可分离非高斯独立分量的优点,鉴于此,本文采用FastICA进行ICA分析。
FastICA算法本质是一种最小化估计分量互信息的定点迭代优化算法,当非高斯性度量最大时,表明已完成各独立分量的分离。根据信息论,用熵来度量非高斯性,常用熵的修正形式,即负熵,其定义为:
式中:YGauss与Y具有相同方差的高斯随机变量; H(Y)所表示的含义如下:
当非高斯性度量Ng(Y)最大时,即可认为完成独立分量的分离。实际运用中,常采用负熵的近似公式计算,形式如下:
式中:E表示均值运算;g为非线性函数,g常用形式有g=tan(a1y),1≤a1≤2,一般取。FastICA对函数g的选取不敏感,本文取第1个非线性函数形式。
为了使得数据符合ICA模型要求及简化运算, 在进行FastICA之前先对数据进行预处理。预处理分为两步:第一步是去中心化,避免由于数据量纲不同和数据相差较大引起的误差;第二步是白化处理,除去观测信号之间的相关性,使得工作量减小。 去中心化公式为:
式中:n为每个观测信号的长度,即用于FastICA分析的观测点观测信号长度,取值应当适宜。数据长度太短,分离效果不好;数据长度太长,增加了计算量,同时每次数据分析的时间跨度太大,系统阻抗有变动时,易产生分析误差。
白化处理是线性变换,即
白化目的是求得白化矩阵W0,使得变换后的观测信号向量Z(t)满足条件E[ZZT]=I,I为单位矩阵。白化矩阵的公式为:W0=Λ-0.5UT,Λ 为协方差矩阵的特征值矩阵,U为CX的特征向量矩阵。
经过上述两步预处理,此时的观测信号是单位方差的零均值变量,且各个分量相互正交。之后进行迭代分离,分离的目标是负熵最大化,通过对负熵最大近似值E{g(WTZ)}优化求得。根据Kuhn- Tucker条件,E{g(WTZ)}的最优值满足以下条件:
式中:β为一个恒定值,β=E{W1TZg(W1TZ)},W1为优化后的W值。
之后用牛顿迭代法求解上式,简化迭代可得迭代公式为:
式中:i=1,2,…,m,m表示迭代次数。当‖Wi‖没有变化或者变化很小(小于一个定值时),即可认为此时Y为最终分离的独立分量。
综上所述,求解步骤如图3所示。
1.3基于FastICA的系统谐波阻抗计算
FastICA是一种盲源分离方法,不涉及系统自身的结构参数,解混后的分量具有不确定性。本文根据式(1)中谐波源电流系数的比例关系求解系统侧谐波阻抗值。
将诺顿等效方程组写成复数形式,并分离实部和虚部,适当变形使之具有可辨识性,简化变形可得:
式中:ΔUPCC-x,ΔUPCC-y,ΔIPCC-x和 ΔIPCC-y分别为PCC处谐波电压和电流矢量波动的实部和虚部;ΔIC-x, ΔIC-y,ΔIS-x和 ΔIS-y分别为用户侧和系统侧谐波源电流矢量波动的实部和虚部;aij(i,j=1,2,3,4)为谐波电流波动的系数,只与系统侧和用户侧谐波阻抗有关,与谐波电流无关。
将式(10)写成矩阵形式为:
式中:X= [ΔUPCC-x,ΔUPCC-y,ΔIPCC-x,ΔIPCC-y]T;I= [ΔIC-x,ΔIC-y,ΔIS-x,ΔIS-y]T;A为系数矩阵。
由式(10)看出,ΔUPCC-x,ΔUPCC-y,ΔIPCC-x和 ΔIPCC-y是 ΔIC-x,ΔIC-y,ΔIS-x和 ΔIS-y的线性混合,对X用FastICA解混,得到4个独立分量Ij(j=1,2, 3,4)。独立分量Ij具有不确定性,无法知道其对应关系、幅值大小、相位信息,仅知其形状信息。
由于系统侧谐波源电流较小且波动较小,容易受到干扰,因此只利用系统侧谐波电流的系数进行区分判断,而不用于求值。采用如下方法求解系统侧谐波阻抗实部ZS-x和虚部ZS-y。
不妨令解混后的独立分量分别为I1=w1ΔIC-x,I2=w2ΔIC-y,I3=w3ΔIS-x,I4=w4ΔIS-y,其中wj(j=1,2,3,4)是非零实数。通过最小二乘法分别求得Ij的混合系数Ki,Ki=[k1i,k2i,k3i,k4i]T,求解公式为:
混合系数Ki中元素kij与式(10)中aij具有比例关系,即
令系统侧谐波阻抗实部ZS-x=b1,虚部ZS-y= b2,用户侧谐波阻抗实部ZC-x=c1,虚部ZC-y=c2,比较发现kij具有以下关系:
或者
式(14)和式(15)的解形式相同,即
实际系统中谐波阻抗实部一般为正值,根据式(14)、式(15)中b1和c1的正负性,可从解中区分出系统侧的解。j=1时,对应于I1的系数方程,求解方程得到一组解,令其为b11,b21;同理,j=2时, 对应于I2的系数方程,得到一组解b12,b22。为了消除误差,取两方程解的平均值作为系统侧谐波阻抗值,即
至此,系统侧谐波阻抗ZS已求出,ZS=ZS-x+ j ZS-y。综上所述,计算步骤如图4所示。
2仿真分析
采用谐波分析诺顿等效电路图进行仿真,根据图1所示搭建仿真模型。在PCC处仿真10 000个数据,每100个数据为一个数据段,用4种方法(方法1为基于独立随机矢量协方差特性的谐波发射评估方法,方法2为波动法,方法3为二元回归法,方法4为本文方法),进行递推计算,并对结果误差进行比较。谐波源和谐波阻抗设计如下:
1)C的幅值为100A,S的幅值为IC幅值的···k倍。C的相角为-30°,S的相角为30°。C幅值加上相对于对应幅值大小的30%的正弦波动,·±5%的随机扰动;C的相角加上相对于对应相角大小的30%的正弦扰动,±20%的随机扰动。
2)ZS为(15+j20)Ω,实部和虚部±5%的正弦波动。ZC为(80+j160)Ω,实部和虚部±5%的正弦波动。
2.1背景谐波非正态分布情况
仿真中,S的幅值和相角存在正弦波动和随机·扰动,S的幅值加上相对于对应幅值大小的30%的·正弦波动,±5%的随机扰动,S的相角加上相对于对应相角大小的30%的正弦扰动,±20%的随机扰动。对应于不同的k值,仿真结果如表1和表2所示。
由表1可以看出,随着系统侧谐波发射水平的增大(k值的增大),各方法计算系统阻抗幅值的相对误差均增大,方法4相较于其他方法误差较小且误差增长缓慢,有效抑制了系统侧谐波造成的干扰。
系统阻抗相角也是重要指标,表2给出了不同方法下系统侧谐波阻抗相角计算的相对误差均方根值,方法4的计算结果较其他方法误差最小,且误差随着系统侧谐波干扰的增大,变化最不明显。
本文方法考虑PCC处的谐波电压和电流是系统侧和用户侧谐波源的共同影响,一定程度上削弱了系统侧谐波干扰。分析表1和表2的结果误差, 可以看出随着背景谐波干扰的增大,方法4较其他方法更加有效地抑制了背景谐波的干扰,尤其在k< 0.9时,计算结果最为准确。
为了更直观说明结果的准确性,分别分析系统侧谐波阻抗ZS幅值和相角相对误差的绝对值最大值与均方根值,画出误差图如图5所示。由图5可以清晰看出,方法4相对误差的最大值和均方根值要明显小于其他方法。
2.2背景谐波正态分布情况
仿真中,S的幅值和相角为正态分布,即S的幅值加上相对于幅值大小5%的正态随机扰动,S的相角加上相对于相角大小5%的正态随机扰动。 对应于不同的k值,仿真结果如表3和表4所示。
由表3和表4仿真误差结果可以看出,相较于回归法,波动量法计算结果误差随k值增加大致呈上升趋势,这是由于系统侧谐波分布为正态分布时, 符合回归法模型的条件假设,而波动量法则会受到系统背景谐波波动的干扰,误差随干扰的增大而增大。本文方法在背景谐波正态分布情况下,计算结果误差小于其他方法,抑制了背景谐波的干扰,结果较为准确,证明了本文方法具有良好的鲁棒性。
3实际工程应用
为了进一步验证方法的有效性,采用现场实测数据进行计算。实测数据来自100 MW直流电弧用户的150kV母线,采样频率为6 400Hz,每分钟对采样数据进行快速傅里叶变换获得各次谐波的测量值。图6是10h的PCC处3次谐波电压和电流幅值和相角波形图。
采用仿真中的4种方法进行实测数据计算,每小时为一个时间段进行递推计算,计算结果见图7。
电力系统在稳定运行时,系统侧谐波阻抗值变化很小。方法1根据系统侧和用户侧谐波发射的随机独立性削弱系统侧谐波的干扰,计算结果较为平稳。方法2计算结果的谐波阻抗幅值和相角均波动很大,原因是阻抗值计算受到系统侧谐波发射的影响,当系统侧谐波源发射水平较高时,阻抗值受到的影响较大。方法3准确的前提是系统侧谐波电压变化较小,但是实际系统中,系统侧谐波发射往往随机波动较大且具有不可预知性。
本文方法(方法4)谐波阻抗幅值和相角计算结果较为平滑,而且在计算过程中只考虑用户侧谐波电流分量的系数关系,较其他方法更为准确。
4结语
1)本文提出了一种基于FastICA、利用独立分量混合系数的线性关系计算系统侧谐波阻抗的方法,为谐波阻抗值计算提供了一种新的思路。从仿真分析和实际工程应用可以看出,在谐波源相角波动较大的情况下,本文方法更具可行性和准确性。
阻抗分析论文 篇10
电桥是各广播发射台天线阻抗测量的常用测量仪器。在进行天线阻抗测量时,对于采用传统模式设计的电桥来说,邻近天线工作时的干扰及来自频率相接近的强信号的干扰往往会让测量人员无比的困扰。而这种新型运行阻抗电桥在设计上与传统电桥有很大的不同,该电桥不仅可处理较高的功率电平,且引入的介入效应极小,并可直接插入电路中,在额定功率下测量负载的运行阻抗。
1 运行阻抗电桥的特点
在使用传统电桥测得的测量值来调节匹配电路时,往往会发现所加入的功率并不能获得让人最满意的匹配,这是因为传统电桥通常不可以在较高的功率下进行测量,一般测量的都是负载的冷阻抗。
在正常环境下,在额定功率下加在负载上的电压与在负载中所流动的电流的复数比率就被定义为“运行阻抗”。例如,在天线系统中,处在自由空间的单个辐射器在工作时有固定电阻,当放在定向天线阵中就与其他辐射元件相联合,邻近辐射器的耦合阻抗使运行阻抗与固有阻抗有差别。当普通的电桥接入在天线电路内,对某复式定向天线各种元件的运行阻抗进行测量时,就完全干扰了各个辐射器之内的电流的幅度与相位的关系,因此被测的元件没有获得正常耦合阻抗,而新型电桥可以直接插入各种元件的电路、各种传输线或各种匹配网络中准确测出整个系统的运行阻抗值。
2 运行阻抗电桥的基本工作原理
发生器G及负载ΖL之间插入特性阻抗为Ζ01的短传输线。传输线部分的特性阻抗为Ζ02,与传输线的初级部分有轻微的耦合。两个传输线的耦合系数为K。在靠近负载的第二传输线一端接表头电路而紧靠发生器的一端接可变标准电抗,这些标准的组合值被定义为ΖS。
在主传输线上有两个波:一个是把能量从发生器送到负载的直达波。用W来表示,另一个为反射波用ΓLW来表示。参数ΓL是负载阻抗ZL对特性阻抗Z01的反射系数。由于耦合系数K,这两个波在第二个传输线上感应出两个波;一个波是朝向ZS方向传播的,其值为KW,另一个感应波是朝向表头方向传播的其值为KΓLW。如果负载阻抗ZS不等于Z02,在传输线上产生第三个波,其值大小为KΓSW。这个波方向是向表头传播的。当然,ZS对Z02的反射系数为ΓS。
因为有两个波到达表头电路,他们是KΓSW及KΓLW。如果这两个波大小相等且相位相反,表头上的指示将为零。电桥为零的条件将是:
有上述方程式可解出ΖL值:
3 运行阻抗电桥的使用说明
运行阻抗电桥在机箱的两边凹槽内装有一对UHF连接器。在正对连接器的上面板上做有标记,右边连接器的上面板上标记为IN,左边的连接器的上面板标记为OUT。在正常情况下,功率源被接在IN连接器上,而负载被接在OUT连接器上。
面板下部分的一组调节度盘用以改变内部可变电阻。右度盘用R来标示,是以Ω阻值标定的。正对着度盘上部两个可拨动开关为电阻加法器开关,当加法器开关处在零位置时表示未打开。当这两个开关中某一个处在其他位置时,紧靠开关的电阻值就被加到R的读数中,因而获得负载的电阻值。这两个加法器开关可以进行任意组合,以便把电桥的电阻量程扩展到1 000Ω。
左边的度盘是频率为1MHz电抗,以Ω阻值来标定,用X/FMC来标记。该度盘的上面安装有两个电抗加法器开关,当加法器开关处在0(Zero)位置时,表示未打开。如果二者之一处在其他位置时,紧靠开关处上标有的电抗值就加在度盘的读数上,从而获得在1 MHz的电抗值。对这两个加法器开关可以进行任意组合,以便在1MHz上把电抗量程扩展到±900Ω,当在频率大于1 MHz进行测量时,电抗的读数必需加以修正,就是乘以一个以MHz为单位的频率读数。例如;如果在1.5 MHz进行测量时,加法器开关和X度盘的读数为250Ω,则实际负载电抗值为1.5 M×250Ω=375Ω。
在面板中央两个度盘之间有一个L-C开关,它是为选择正或负电抗负载使用的。如果负载是感性的,则开关必须放在L位置上以便获得零值,从电抗度盘上获得的电抗值为+j值。当负载是容性时,开关必须放在C位置上,且电抗值为-j值。只有当开关放置在正确位置时电桥才能获得零值。
4 额定功率下在线阻抗测量
在利用运行阻抗电桥测量同轴传输线上各点的阻抗时,需要断开传输线,传输线电源接入电桥的IN连接器,带有负载的传输线端接到OUT连接器。在这种连接方式下,可把高达5 k W的功率加到电桥上。按下述方法来调节度盘;表头开关在置于DIR位置,放大器开关置于OUT位置,增益(SEN)控制置于最小值(满度逆时针),R度盘置于零位,L度盘置于零位,L-C开关置于L位置。全部加法器开关都置于零位,然后向电路施加功率并加大增益(SEN)控制,直到在表头上获得向高刻度偏转的指示,然后调节R及X度盘,使表头的读数最小。当X度盘从零开始增大时,如果表头的读数在下降,则负载为感性并可获得零值。当X度盘从零开始增大时,表头的读数也在增加则为容性负载,因此L-C开关必须改换为C位置,当表头获得最小值后,增益控制进一步加大,并对R和X度盘作附加调节,直到获得一个即深又陡的零值为止。记下R和X的读数,其中X的读数要像以前所描述那样加以频率修正。
当加大R或X度盘的读数时,如果调到最大值时仍没有获得零值,则将需要接通一个或多个加法器开关。当通过这些开关来获得零值时,加法器开关所标示的读数就要加在度盘的读数中,以便获得负载的阻抗值。
5 使用中的注意事项
1)使用调谐电路可增加检测器灵敏度。当所加的功率较低时,为了获得较精确的零值就要增加指示表的灵敏度。TUNE开关是置于高位还是低位,主要取决于工作频率。当置于TUNE LO位置时谐振电路的可调范围为530 k Hz到1 100 k Hz,而在TUNE HI位置时谐振电路的可调范围为1 100 k Hz到2 500 k Hz。
2)在复式天线系统的测量过程中,往往发现一个或多个部件有一定的负运行阻抗,从其他所有部件所耦合的总阻抗超过该元件的固有阻抗,通常该部件会把功率反馈到匹配网络中。在测量负阻抗的大小时,要反接电桥,电桥以正常的方式进行运转从而由电桥的度盘上读出阻抗值,在这种情况下,负载的阻抗实际为负阻抗。
3)大功率电路的测量。当测量大功率电路时,可能会出现危险的射频电压,因此请注意在加功率之前一定要把仪器接地,以确保人身和设备的安全。
6 结语
阻抗分析论文 篇11
【关键词】 电缆 对地绝缘阻抗 单相漏电电流 matlab仿真
Abstract : With the external environment and internal factors changes, the impedance of coal mining cable will change, which will have an effect on the single phase leakage current. This paper gets the rule about the effect through theoretical analysis and MATLAB simulation, which can provide some referenced opinions on cable selection, maintenance, installation and use in mining.
Keywords : cable; cable impedance against ground; single phase leakage current; matlab simulation
引言
单相漏电是井下低压电网漏电的主要形式。由于煤井环境潮湿，电场作用，电缆自身老化等因素以及电缆选取、长度和分布的不同，造成煤采区供电电缆在运行过程中对地绝缘阻抗发生变化[1]。在这种情况下，若发生电缆单相漏电经人体入地事故，可能会对人体会造成不可预测的伤害。因此，分析采区供电电缆对地绝缘阻抗变化时，单相漏电电流的变化规律，对避免由单相漏电可能引起的人身触电有重要价值。
1. 煤采区单相漏电分析
煤矿采区为低压供电系统，且中性点绝缘（不接地），若發生单相带电导线直接或经一定过度阻抗接地，则流入地中的电流只能通过电网三相阻抗（包含对地绝缘电阻和电容）与变压器中性点构成回路，而三相对地绝缘阻抗的变化将影响到入地电流的大小。以人体单相触电为例，说明对地绝缘阻抗变化对入地电流大小产生的影响及可能对人体产生的危害。图1为a相漏电经人体入地的简化电路图[1,2]。
图1中，T为煤采区动力变压器；R为人体电阻，IEEE Std 80—2000中建议人体等值阻抗取1000Ω，因此，后面的仿真中将人体电阻值取为1000Ω；Ra=Rb=Rc=r 为各相电缆对地绝缘电阻，且r>>R；Ca=Cb=Cc=C 为各相电缆对地电容。井下低压供电单元的对地电容主要取决于电缆的长度、截面、绝缘材料的厚度和电解质的性质，而长度的变化是最大的，电缆总长长度越长，电网对地电容越大，容抗越小，一般为C取值0.2～1μF[3,4]。
2. 煤采区单相漏电数值计算
阻抗分析论文 篇12
关键词：特性阻抗,测量系统分析,重复性,再现性
随着电子产品的迅速发展, 电子产品设计系统的主频越来越高, 渐精细的工艺技术使得晶体管尺寸越来越小, 因而器件的信号跳变沿也就越来越快, 传输线的反射、时延、振铃都会造成信号间串扰[1], 从而更加严重地破坏高速数字电路系统信号的完整性。因此, 电路板生产完成后, 需要测量电路板传输线阻抗值, 判定其是否符合相关规定, 以满足实际的生产需要。
为了获得更加可靠的阻抗值, 需要对阻抗测量系统性能进行评估[2]。通常情况下使用过程控制的方法分析影响产品质量的偶然因素, 但是如果所用测量系统本身产生的误差过大时, 将会掩盖过程控制时因偶然因素造成的误差。为了避免造成上述情况发生, 则需要对测量系统进行评价, 使用测量系统分析 (MSA Measurement System Analysis) 方法进行评估[3]。本文仅对特性阻抗测量系统的重复性和再现性进行评价。
1 数据测量要求
1.1 仪器校准
在使用DSA8200示波器时, 需要注意静电保护, 仪器开启30min以后再进行测量。当仪器内部温度异常时, 需要进行校准, 该校准过程需要几分钟才能完成。直到仪器显示温度标示为绿色为止。
1.2 数据采集
探针和待测试样条的连接处由于阻抗不连续, 将会产生波动, 波形过渡不平稳。调整水平值, 使整个试样条的测量值铺满整个水平面, 取波形中50%-70% (两条绿线之间的范围) 获得试样条的平均阻抗值。
2 测量具体步骤
取12个试样条, 分成两组进行测量:第一组均为50Ω试样条6个, 样品编号1~6;第二组50Ω、75Ω、100Ω各两个, 样品编号1~6。3个测量员A、B、C, 分别对两组试样条重复测量3次, 测量不分先后顺序, 随机抽取, 直到全部测量结束, 3个测量员均不知道彼此的测量结果。
3 系统性能分析
测量系统分析中, 通常使用的是量具的重复性和再现性 (Gauge R&R, Gauge Repeatability and Reproducibility) 评判系统性能的好坏[4]。对测量数据进行分析的方法通常有两种:均值-极差法和方差分析法。两种方法相比之下, 方差分析法较优, 能更准确地评估变差, 可从实验数据中得到更多的信息, 使用于任何实验。因此, 本文采用方差分析法分析测量数据。
3.1 系统性能评价指标
在IPC-TM-650中Measurement Precise Estimation Variables Data规定, 若GRR%和P/T%处于10%-30%之间, 测量系统可视情况接受, 若均小于10%, 测量系统状况良好。根据特性阻抗测量的具体测量而言, 两项指标均小于30%便可接受。GRR%和P/T%计算公式如下所示
代表重复性变异标准差, 代表再现性变异标准差, , 表示重复性和再现性的波动R&R与总波动的比, 代表测量人员与样品间相互作用的变异标准差, 代表零件本身变异标准差。测量系统的波动R&R与被测对象质量特性最大允许极差之比, USL测量值允许上线, LSL测量值允许下线。对于本特性阻抗测量系统而言, 只有第一组测量存在上下公差, 亦即仅50Ω一组试样条有上下公差, 公差为10。对于没有公差的不计算其P/T%的值, 仅用GRR%评价系统性能。
除了上述两个指标外, 系统的可区分类别数ndc (the number o f distinct categories) 要大于等于5。ndc代表系统识别部件间差异的能力。
3.2 测量数据分析结果
运用方差分析法, 使用mi nitab软件分析数据, 第一组测量50Ω试样条的量具R&R结果如表1和表2所示。R&R (方差分析) 图如图1所示。
过程公差=10
可区分的类别数=9
第二组分别由50Ω、75Ω、100Ω试样条各取两个组成, 经分析, 其量具R&R结果如表3和表4所示。R&R (方差分析) 图如图2所示。
可区分的类别数=481
从两组测量结果的极差控制图中可得, 所有点均落在控制上下限之间, 说明测量系统稳定, 操作员使用量具的一致性很好。
4 总结
本文应用测量系统分析方法中的方差分析法, 评价了基于泰克示波器的特性阻抗测试系统的性能。最终结果表明系统性能稳定, 测量系统误差小, 重复性和再现性等各个指标符合MSA的评价标准。同时测量的结果能够满足实际生产要求。
参考文献
[1]戴文, 王芳, 刘燕竹.高速数字电路PCB设计中的阻抗控制[J].电子技术应用, 2006 (06) .
[2]黄书伟, 赵丹玲.PCB设计的阻抗控制与阻抗匹配[J].电子质量, 2005 (04) .
[3]徐兰.测量系统误差分析研究[D].南京理工大学, 2007.