电路分析与设计范文

电路分析与设计篇1

【关键词】35kV输电线路；施工方案；电力系统

输电线路设计与施工会涉及到许多领域，对技术有着很高的要求，在电力系统中，输电线路施工质量对电路系统的输电以及用户的用电情况都会造成直接影响，因此要确保其可靠性与安全性。但是，从实际情况来看，实际施工受外界因素的影响，会增加工程的施工难度，也难以确保施工人员的人身安全。由此可见，加强输电线路的设计与施工方案必须研究是必要的。

1输电线路设计的步骤

输电线路的设计的整体步骤如图1所示。（1）在线路设计过程中，要考虑各项因素，确保输电线路走向的合理性，这将会对线路的使用寿命造成直接影响[1]。在线路的选择过程中，需要考虑原交通路线，尽量对现有的线路走向进行合理应用，应当避开农田、森林、村庄等区域；避开高污染，自然灾害频繁地段，避免对输电线路造成破坏。（2）定位桩同通讯线间的距离应用超过20m；同公路边缘之间的距离要超过15m；与建筑物之间的距离则要保持在10m以上。需要作业人员特别注意的是，定位桩不宜设置在地质稳定性较差的区域。（3）杆型的选择要依据施工现场的实际情况而定，杆塔布设要合理，不得局限于原测定的直线桩位；应该均匀的使用转角桩，在设计过程中应当禁止移动或跳过；如果在设计中，线路走廊较窄，应当选择上字型或垂直排列[2]。

235kV输电线路施工方案分析

35kV输电线路是现代电力系统中的一个重要构成部分，其在现代电力系统中的重要性不言而喻，特别是在县级输电线路系统中，其作用更加重要，下面以湖南某县级35kV输电线路为例进行分析，具体内容如下。

2.1确保线路施工材料质量满足工程要求

输电线路施工中会消耗大量的电缆电线等各种施工材料，材料的质量会对线路的整体质量造成直接影响，同时施工中使用的材料的质量，也会对线路的是使用年限造成影响。对于35kV输电线路工程来说，通常情况下，实际的应用年限都要比要求更高，因此在工程施工中，采用的材料的性能差，将会导致工程中的电线的质量达不到要求标准，这将会导致输电线路存在较为严重的安全隐患，会带来严重的损失[3]。因此，在输电线路建设过程中，施工单位必须要严格的依据线路的质量要求，选择性能过硬的材料，不能为了降低成本而选择性能较差的材料，高质量的材料是确保线路正常运行的基础。

2.2设计图纸的合理优化

在35kV输电线路设计与施工过程中，设计图是整个线路作业的指导和参照依据，科学合理的图纸，一方面可以提高工程的施工效率，另一方面也能降低施施工中的不合理行为。因此，在具体作业过程中，建设单位应当组织邀请相关的专家，对就提设计进行全面的分析与探讨，对设计中存在的不足与问题进行及时纠正，并且要做好相应的优化处理，保证设计图本身的优越性。

2.3审查施工组织方案，做好架线工程设计

施工方案是工程施工的指导方案，科学合理的施工方案，可以确保工程施工的科学性与严密性，这能够加快工程的施工效率，从而缩短工期，降低工程施工中的人工成本与时间成本，从而使经济效益得到进一步提升。作为施工单位要认真学习和研究施工方案，掌握施工方案中的各项要求，尽量降低施工方案的偏离度，确保了整个线路工程能够严格的依据原计划进行，确保输电线路的顺利完工。架线工程是输电线路施工过程中最为复杂的一个过程，在该环节，为了提高劳动力，降低人力以及材料的消耗，在施工中可以适当的应用张力放线技术，利用牵张机械，从而使线路中的使用的导线始终都具有一定张力，从而使其对交叉物保持一定安全距离，采用该展放方式，可以使导地线展放效率和质量都能够得到进一步提升，从而降低物力和人力的消耗。

2.4绝缘子的选择与使用

在35kV输电线路中会使用到大量的绝缘子，这是线路建设中的一个关键部分。在线路建设中，为了确保绝缘子运行的安全稳定，减少线路运行维护和停电情况的发生，要做好如下内容。依据材质的差异，可以将长棒型绝缘子分为常保陶瓷绝缘子和合成绝缘子。从实际情况来看，悬垂串绝缘子应当选择长棒型绝缘子或防污型盘式绝缘子。瓷棒绝缘子机械强度与瓷件有着直接联系，由于在瓷件的运输与安装过程中，因为各种因素的影响，可能会遭受到破坏，使瓷件存在缺陷，这在输电线路建设中十分常见。因此，在水电线路建设中，必须选择质量过硬的瓷棒绝缘子，同时在实际工作中，要做好相应的检查工作，对输电线路是使用的零件，必须小心运输，科学安装。钢化玻璃绝缘子在具体应用过程中，具有零值自爆优点，在输电线路建设过程中应用该材料，可以节省大量的维护费用，其也是35kV输电线路建设中最常用的一种绝缘子。合成绝缘子在具体应用中具有质量小、工作小、耐污性小等优点，不同类型的绝缘在线路建设中的优势各不相同，因此在输电线路中，结合不同线路段的具体情况，选用不同的绝缘子，从而确保线路建设的科学性与合理性。

2.5杆塔工程建设

通过大量输电线路工程实例分析可以确定，杆塔的不稳图1输电线路设计的整体步骤定是影响输电线路施工中的一项关键问题。输电线路建设中，在抵抗风力问题上，杆塔需要面临的因素较多，因此要将杆塔建设作为一项重点内容加以考虑。常用的杆塔建设方式有以下两种：①整体组立杆塔，该施工方式，对混凝土强度的要求高。②分解组立杆塔，该施工方式对混凝土的强度要求相对较低。但是无论在施工中选择哪一种方式，指挥人员都必须对施工现场土质有一个全面认识，确保施工的合理性。

3结束语

35kV输电线路设计与施工对电网工程运行的安全性会造成直接影响。因此，在具体施工中，必须要考虑到设计与施工中涉及到的每一个细节，确保输电线路的质量能够达到要求标准，从而为人们提供稳定的电能。

作者:郑波 单位:国网湖南省电力公司保靖县供电分公司

参考文献

[1]翟天杰.35kV输电线路设计与施工中的注意问题[J].农村电气化，2013，08：60.

[2]殷胜荣.35kV输电线路设计与施工技术的有效创新策略[J].中国新技术新产品，2013，20：88~89.

电路分析与设计篇2

【关键词】自动控制；信号继电器；继电特性；继电器电路

1.引言

继电器是自动控制系统中的常用电器，它用于接通和断开电路，用以控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。各个领域的自动控制系统均采用继电器。铁路信号技术中广泛采用的继电器称为信号继电器，它是铁路信号技术中的重要部件。

2.继电器的作用

信号继电器在以继电技术构成的信号控制系统中，如：继电集中联锁、继电半自动闭塞等，起着核心作用，而信号继电器在以电子元件和微型计算机构成的系统中，如：计算机联锁、多信息自动闭塞、通用机车信号、驼峰自动化等系统中，则是作为其接口部件，将系统主机与信号机、轨道电路、转辙机等执行部件结合起来。可见信号继电器无论是作为继电式信号系统的核心部件，还是作为电子式或计算机式信号系统的接口部件，都发挥着重要功能。

随着电子技术的迅速发展，电子器件尤其是微型计算机以其速度快、体积小、容量大、功能强等技术优势，在相当大的程度上逐渐取代继电器，使技术水准得到了极大的提高。但是，继电器与电子器件相比，仍然具有一定的优势，比如：开关性能好（闭合时阻抗小、断开时阻抗大）；有故障—安全（发生故障时导向安全）性能；能控制多个回路；抗雷击性能强；无噪声；不受周围温度影响等。目前虽然已出现全电子化的系统，但是要全部取消继电器仍然需要相当长的时期。因此，不论现在，还是未来，继电器仍然具有广阔的应用空间，它在铁路信号领域中始终产生着重要的作用。

3.继电器的继电特性

继电器的继电特性是当输入量达到一定值时，输出量发生突变，如图1所示。继电器线圈回路为输入回路，继电器接点所在回路为输出回路。当线圈中电流Ix1从零增加到某一定值Ix2时，继电器衔铁被吸引，前接点闭合，接点回路中的电流Iy从零突然增大到Iy2。此后，若Ix继续增大，由于接点回路中阻值不变，Iy保持不变。当线圈中电流Ix减小到Ix1时，继电器衔铁释放，输出电流Iy突然从Iy2减小到零。此后，Ix再减小，Iy保持为零不变。

因此，继电器具有的继电特性能以极小的电信号来控制执行电路中的大功率对象，能控制数个对象和数个回路，能控制远距离的对象。

4.利用继电特性设计电路

可以从继电器的这一特性出发，引导学生学会如何设计继电器电路（利用继电器来控制元器件实现特定功能），从而帮助学生更好地理解继电器的相关知识，增强动手能力。首先由教师列出一些继电器电路命题，然后让学生根据已知的技术要求，应用继电器设计出控制和表示电路，实现自动控制功能，达到命题要求。

在这一过程中，涉及到了许多关于继电器的知识，比如：如何选用继电器、如何识读继电电路、如何分析继电电路以及如何判断继电器故障等等。学生如果掌握了这些相关知识和技能，对他们今后正确运用继电器是非常有帮助的。

5.继电器电路的设计和分析

下面列出几个继电器电路设计命题和相应的电路图：(注：除第三个命题选用无极继电器外，其余命题均选用缓放继电器)

（1）用一个开关控制五个继电器，要求五个继电器顺序吸起，再依次落下，反复循环（如图二所示）。

电路分析：开关闭合后，电流流经EJ的后接点和AJ的线圈，AJ吸起；电流又流经AJ的前接点和BJ的线圈，BJ吸起；电流再流经BJ的前接点和CJ的线圈，CJ吸起；电流接着流经CJ的前接点和DJ的线圈，DJ吸起；电流最后流经DJ的前接点和EJ的线圈，EJ吸起。EJ吸起后，其后接点断开，切断了流经该路的电流，导致AJ失磁落下，再导致BJ落下，又导致了CJ落下，接着是DJ落下，最后是EJ落下。EJ落下之后，又回到了最初的状态，电流会再次流经EJ的后接点和AJ的线圈，AJ又会吸起……，如此反复，直到开关断开，整个动作过程才会停止。

（2）用三个继电器控制一个灯泡，只有当其中任意两个继电器吸起时，灯泡才能点亮（如图3所示）。

电路分析：开关K1、K2闭合时，AJ和BJ吸起，AJ和BJ的前接点与灯泡构成了闭合回路，使灯泡点亮；开关K2、K3闭合时，BJ和CJ吸起，BJ和CJ的前接点与灯泡构成闭合回路，灯泡点亮；开关K1、K3闭合时，AJ和CJ吸起，AJ和CJ的前接点与灯泡构成闭合回路，灯泡点亮。

（3）设计一个受三个房间的开关控制一个公共走廊照明灯的继电器电路，要求任何一个房间的开关都能开灯或关灯（如图4所示）。

电路分析：开关K1闭合，AJ吸起，从而使AJ的前接点、BJ和CJ的后接点以及灯泡构成了闭合回路，灯泡点亮；断开K1，AJ失磁落下，无法形成闭合回路，此时灯泡会熄灭。当开关K2闭合时，BJ吸起，这时BJ的前接点、AJ和CJ的后接点及灯泡构成闭合回路，灯泡点亮；断开K2，BJ失磁落下，无法形成闭合回路，灯泡熄灭。闭合K3时，CJ吸起，CJ的前接点、AJ和BJ的后接点以及灯泡构成闭合回路，灯泡点亮；断开K3，CJ失磁落下，无法构成闭合回路，灯泡熄灭。

（4）设计一个带灯泡的继电器电路，要求开关闭合后，红灯和绿灯依次点亮（如图5所示）。

电路分析：开关闭合，AJ吸起，AJ的前接点和红灯构成闭合回路，红灯点亮，同时，AJ的前接点与BJ的线圈也构成了一个闭合回路，有电流流过，那么BJ也会吸起，从而使BJ的前接点和绿灯形成闭合回路，绿灯接着点亮。(由于该电路采用的是缓放继电器，AJ和BJ的吸起不同步，AJ略微超前BJ，因此看到的现象是红灯先亮，绿灯后亮)

在设计命题时，教师可以给学生一定的提示，引导学生按照设计要求一步步地完成设计任务。同时要让学生明白：继电器的电路设计方法并不是唯一的，只要能够实现最后的功能即可。可以让学生集思广益，设计不同的继电器电路实现相同的功能，最后让学生比较哪种设计方法更简单，使用的继电器和连线个数最少。学生按照命题要求设计出电路后，经过教师检查，进一步对设计出的电路进行分析化简，最后配线焊接，进行导通试验。

6.其它的继电器电路设计命题

除了以上四个命题之外，还可以指导学生设计其它命题，比如：设计一个多拍电路，要求开关闭合，五个继电器顺序吸起，当最后一个继电器吸起后，除第五个继电器外，其它四个继电器逆顺序落下。再比如：某自动闭塞区间有三个闭塞分区，当第三个闭塞分区有车占用时，防护闭塞分区的各通过信号机分别亮红灯、黄灯和绿灯，用三个继电器，一个开关和三个灯泡设计出点灯电路等等。

7.结束语

这些命题趣味性强，而且与理论知识联系较为紧密。通过这种先动脑后动手的训练，就把书本上枯燥的理论知识转化成了生动有趣的实际现象，即调动了学生的学习兴趣、增强了学习积极性，又加深了他们对继电器的认识和理解，为今后进一步的专业课学习打下了坚实的基础，同时，实际动手能力也得到了极大地提升，可谓一举多得。

参考文献

[1]林瑜筠.铁路信号基础[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[2]马升田.快速动作信号继电器选型错误产生的2个问题[J].河北电力技术,2000,2(19):49-50.

[3]徐继荣.信号继电器拒动的原因分析[J].农村电工,2002(1):32.

电路分析与设计篇3

关键词：出租车计价器；里程计费电路；等候时间计费电路；计数、锁存、显示电路；时钟电路；置位电路和脉冲产生电路

中图分类号：TP302　文献标识码：A

出租车自动计费器是根据客户用车的实际情况而自动计算、显示车费的数字表。数字表根据用车起步价、行车里程计费及等候时间计费三项显示客户用车总费用，打印单据，还可设置起步、停车的音乐提示或语言提示。

1.设计方案

(1)自动计费器具有行车里程计费、等候时间计费和起步费三部分，三项计费统一用4位数码管显示，最大金额为99.99元。

(2)行车里程单价设为1.80元/km，等候时间计费设为1.5元/10分钟，起步费设为8.00元。要求行车时，计费值每公里刷新一次；等候时每10分钟刷新一次；行车不到lkm或等候不足10分钟则忽略计费。

(3)在启动和停车时给出声音提示脚。

自动计费采用计数器电路来实现，将行车里程、等候时间分别按相同的比价转换成脉冲信号，然后对这些脉冲进行计数，起价可以通过预置送入计数器作为初值，如图1的原理框图所示。行车里程计数电路每行车lkm输出一个脉冲信号，启动行车单价计数器输出与单价对应的脉冲数。例如单价是1.80元/km，则设计一个一百八十进制计数器，每公里输出180个脉冲到总费计数器，即每个脉冲为0.01元。等候时间计数器将来自时钟电路的秒脉冲作六百进制计数，得到10分钟信号，用10分钟信号控制一个一百五十进制计数器(等候10分钟单价计数器计费为1.5元)向总费计数器输入150个脉冲。这样，总费计数器根据起步价所置的初值，加上里程脉冲、等候时间脉冲即可得到总的用车费用例。

上述方案中，如果将里程单价计数器和10分钟等候单价计数器用比例乘法器完成，则可以得到较简练的电路。它将里程脉冲乘以单价比例系数得到代表里程费用的脉冲信号，等候时间脉冲乘以单位时间的比例系数得到代表等候时间的时间费用脉冲，然后将这两部分脉冲求和。

如果总费计数器采用BCD码加法器，即利用每计满lkm的里程信号、每等候10分钟的时间信号控制加法器加上相应的单价值，就能计算出用车费用。

1.1里程计费电路设计

里程计费电路如图2所示。安装在与汽车轮相接的涡轮变速器上的磁铁使干簧继电器在汽车每前进10m闭合一次，即输出一个脉冲信号。汽车每前进1km则输出100个脉冲。此时，计费器应累加lkm的计费单价，本电路设为1.80元。在图2中，干簧继电器产生的脉冲信号经施密特触发器整形得到CP0。CP0送入由两片74HCl61构成的一百进制计数器，当计数器计满100个脉冲时，一方面使计数器清0，另一方面将基本Rs触发器的Q1置为1，使74HCl61(3)和(4)组成的一百八十进制计数器开始对标准脉冲CPl计数，计满180个脉冲后，使计数器清0。Rs触发器复位为0，计数器停止计数。在一百八十进制计数器计数期间，由于QI=I，则p2=。使P2端输出180个脉冲信号，代表每公里行车的里程计费，即每个脉冲的计费是O.Ol元，称为脉冲当量。

1.2等候时间计费电路设计

等候时间计费电路如图3所示，由74HCl61(1)、(2)、(3)构成的六百进制计数器对秒脉冲CP2作计数，当计满一个循环时也就是等候时间满10分钟。一方面对六百进制计数器清O，另一方面将基本RS触发器置为1，启动74HCl61(4)和(5)构成的一百五十进制计数器(10分钟等候单价)开始计数，计数期间同时将脉冲从P1输出。在计数器计满10分钟等候单价时将Rs触发器复位为0，停止计数。从P1输出的脉冲数就是每等候10分钟输出150个脉冲，表示单价为1.50元，即脉冲当量为0.01元。等候计时的起始信号由接在74HCl61(1)的手动开关给定。

1.3计数、锁存、显示电路设计

如图4所示，其中计数器由4位BCD码计数器74LSl60构成，对来自里程计费电路的脉冲P2和来自等候时间的计费脉冲P1进行十进制计数。计数器所得到的状态值送入由2片8位锁存器74LS273构成的锁存电路锁存，然后由七段译码器74LS48译码后送到共阴数码管显示。

计数、译码、显示电路为使显示数码不闪烁，需要保证计数、锁存和计数器清零信号之间正确的时序关系，如图5所示。由图5的时序结合图4的电路可见，在Q2或Q1为高电平1期间，计数器对里程脉冲P2或等候时间脉冲P1进行计数，当计数完lkm脉冲(或等候10分钟脉冲)则计数结束。现在应将计数器的数据锁存到74LS273中以便进行译码显示，锁存信号由74LSl23(1)构成的单稳态电路实现，当Q1或Q2由1变0时启动单稳电路延时而产生一个正脉冲，这个正脉冲的持续时间保证数据锁存可靠。锁存到74LS273中的数据由74LS48译码后，在显示器中显示出来。只有在数据可靠锁存后才能清除计数器中的数据。因此，电路中用74LSl23(2)设置了第二级单稳电路，该单稳电路用第一级单稳输出脉冲的下跳沿启动，经延时后第二级单稳的输出产生计数器的清零信号。这样就保证了“计数一锁存一清零”的先后顺序，保证计数和显示的稳定可靠。

图4中的S2为上电开关，能实现上电时自动置入起步价目，s3可实现手动清零，使计费显示为00.00。其中，小数点为固定位置。

1.4时钟电路设计

时钟电路提供等候时间计费的计时基准信号，同时作为里程计费和等候时间计费的单价脉冲源，电路如图6所示。

在图6中，555定时器产生lkHz的矩形波信号，经74LS90组成的3级十分频后，得到1Hz的脉冲信号，可作为计时的基准信号。同时，可选择经分频得到的500Hz脉冲作为CPl的计数脉冲。也可采用频率稳定度更高的石英晶体振荡器。

1.5置位电路和脉冲产生电路的设计

在数字电路的设计中，常常还需要产生置位、复位的信号，如sD、RD。这类信号分高电平有效、低电平有效两种。由于实际电路在接通电源瞬间的状态往往是随机的，需要通过电路自动产生置位、复位电平使之进入预定的初始状态，如前面设计中的图4，其中s2就是通过上电实现计数器的数据预置。图7表示了几种上电自动置位、复位或置数的电路。

在图7(a)中，当s接通电源时，由于电容C两端电压不能突变仍为零，使RD为O，产生Q置0的信号。此后，c被充电使c两端的电压上升到RD为

1时，D触发器进入计数状态。图7(b)则由于非门对开关产生的信号进行了整形而得到更好的负跳变波形。图7(c)和图7(d)中的CC4013是CMOS双D触发器，这类电路置位和复位信号是高电平有效，由于开关闭合时电容可视为短路而产生高电平，使RD=I，Q=0；若将此信号加到SD，则SD=I，Q＝1；置位、复位过后，电容充电而使RD(SD)变为0，电路可进入计数状态。图7(e)是用开关电路产生点动脉冲，每按一次开关产生一个正脉冲，使触发器构成的计数器计数1次；图7(f)是用开关电路产生负脉冲，每按一次开关产生一个负脉冲。2

电路的安装与调试

数字电路系统的设计完成后，必须进行安装调试，以使设计的电路满足设计的功能和性能指标，并且要求达到系统的可靠性、稳定性、抗干扰能力等技术指标。以下是安装调试数字电路的几个重要步骤和指标：

2.1检测电路元件

最主要的电路元件是集成电路，常用的检测方法是用仪器测量、用电路实验或用替代方法接入已知的电路中。集成电路的检测仪器主要用集成电路测试仪，还可用数字电压表作简易测量。实验电路则模拟现场应用环境测试集成芯片的功能。替代法测试必须具备已有的完好工作电路，将待测元件替代原有器件后观察工作情况。

除集成电路芯片外，还应检测各种准备接人的其他各种元件，如三极管、电阻、电容、开关、指示灯、数码管等。应确信元件的功能正确、可靠才能装入电路安装。

2.2电路安装

数字电路系统在设计调试中，往往是先用面包板进行试装，只有试装成功，经调试确定各种待调整的参数合适后，才考虑设计成印刷电路。

试装中，首先要选用质量较好的面包板，使各接插点和接插线之间松紧适度。安装中的问题往往集中在接插线的可靠性上，特别需要引起注意。

安装的顺序是按照信号流向的顺序，先单元后系统、边安装边测试。先安装调试单元电路或子系统，在确定各单元电路或子系统成功的基础上，逐步扩大电路的规模。各单元电路的信号连接线要有标记，如用特别颜色的线，以便能方便断开进行测试。

2.3系统调试

系统调试将安装测试成功的各单元连接起来，加上输入信号进行调试，发现问题则先对故障进行定位，找出问题所在的单元电路。采用故障现象估测法(根据故障情况估计问题所在位置)、对分法(将故障大致所在部分的电路对分成两部分，逐一查找)、对比法(将类型相同的电路部分进行对比或对换位置)等。

系统测试分静态测试和动态测试。静态测试时，在各输入端加入不同电平值，加高电平(一般接1千欧以上电阻到电源)、低电平(一般接地)后，用数字万用表测量电路各主要点的电位，分析是否满足设计要求。动态测试时，在各输入端接入规定的脉冲信号，用示波器观察各点的波形，分析它们之间的逻辑关系和延时。

除了调试电路的正常工作状态外，另外特别要注意调试初始状态、系统清零、预置等功能，检查相应的开关、按键、拨盘是否可靠，手感是否正常。

3

结束语

电路分析与设计篇4

【关键词】高速数模 混合电路 信号完整性 PCB设计

在电子系统时钟频率逐渐提高的过程中，电路信号完整性问题不断显现，比如，出现错误的时序，传输线的反射不正确，严重影响电路系统的正常运行，而PCB上的各线路会更加紧凑，出现串扰噪声，信号传输效果较差。对于高速数模混合电路来说，需要结合线路运行的实际情况，合理设计PCB，解决电路信号的完整性问题，不断提高信号传输的质量，为不同行业、领域发展提供重要的信息资源，促进其发展。

1 高速数模混合电路信号的完整性

信号完整性就是在信号线上，信号的质量。想要保证信号的完整性，必须满足一定的要求，要确保空间的完整性，能够满足电路相关的要求，比如，最大输入的低电平要求。还要确保时间上的完整性，要能够有效维护电路的最小维持时间等。

1.1 电路信号完整性的影响因素

就信号完整性而言，受到多种因素的影响。一是：延迟。就信号而言，其传输要借助PCB板的导线，在传输过程中，会出现传输延迟现象。一旦传输的信号延迟，电路系统时序将会受到影响，进而影响信号的完整性。就传输延迟来说，会受制于导线的长度、周围介质的介质常数。二是：反射、串扰噪声。在电路系统运行中，如果信号线网出现过孔、弯曲等问题，将会产生反射噪声。如果电路信号网、电源分布系统等之间出现电磁耦合，将会产生串扰噪声，都会干扰信号，影响信号的传输。

1.2 电路信号完整性需要解决的问题

1.2.1 电源分布

在设计高速数模混合电路板过程中，要全方位分析电源分布网络。它要为低噪声的电路板电路提供必要的电源，但属于低噪声，VCC、接地等都需要包括内。还要在提供对应的信号回路，电路板上产生、接收的信号便是其主要对象。

1.2.2 串扰问题，运用电磁兼容性。

所谓的串扰是指在电路运行过程中，存在于线迹之间多余的信号耦合，属于电容、电感性质。电容性的串扰就是信号线路的电容耦合，一旦不同线路相互靠近，就会发生串扰问题。而电感串扰是线路中多余变压器线圈间的信号耦合，在电流环路作用下，出现串扰问题。借助电磁兼容性，使各种电气装置、电气系统能够同时在电磁环境下存在，不会被电磁环境影响，也不会影响周围环境。从某种角度来说，在电磁兼容性作用下，电路系统信号不会受到周围环境的影响，已有的性能、功能也不会被损坏，导致周围环境中的电磁能量过多，影响电路周围设备的正常运作，避免电路故障的频繁发生，处于有序运行中。

2 高速数模混合电路PCB设计

在全面了解电磁兼容的基础上，要遵循这些方面的原则。在设计PCB的时候，需要尽可能减少电流环路已有的面积，确保电路信号能够顺利通过，避免出现大型的环状天线。同时，在设计的时候，不能采用多个参考面，避免形成偶极天线，影响信号的传输。

2.1 布局布线方面

在布局元器件的时候，要分开放置模拟与数字电路部分，以数字信号为例，要在数字电路区间内部进行布线。在返回电路的时候，数字信号才不会进入模拟信号区间，干扰其中的模拟信号，影响信号的正常传输。如果线路具有较高频率，需要进行手工布线。在此基础上，要注意输入、输出连接器所处的位置，处理好模拟电路、数字电路的布线，避免相互影响。要采用低阻抗的电源以及地网络，避免数字电路导线受到较大的感抗，避免模拟线路出现电容耦合现象。此外，如果数字电路的频率较高，而模拟线路有具有较强的敏感度，相互之间必须保持一定的距离。

2.2 处理电源和接地线

在设计过程中，要合理布局接地线，进行必要的处理，提高电路性能。在优化设计高速数模混合电路的时候，需要全方位了解电路回流到地面的方法。如果需要分割地线层，还要经过其中的间隙布线，需要采用单点连接的方法，连接被分割地，构建连接桥梁。在优化利用连接桥布线的基础上，使每个信号线下方都有直接的电流回流路径。当然，也可以借助光隔离器件等，跨领域分割信号间隙。在设计电路PCB的时候，还需要综合应用数字与模拟电路，注重电路信号布线，有效解决设计中遇到的实际问题，比如，布局布线问题，避免分割地带产生相关问题。需要全面分析高速数模混合电路板的测试结果，优化设计方案，灵活应用电磁兼容性，合理设计PCB。此外，就混合信号PCB板而言，必须有独立的数字、模拟电源，借助分割电源面，控制好电源平面，必须小于相邻的地平面，避免出现耦合效应。

2.3 处理混合器件

通常情况下，混合器件都有晶振等，而在器件内部，也是由数字电路、模拟电路相互组成。在设计过程中，需要把DGND、AGND的引脚连接到相同的低阻抗上面，要尽可能缩短引线，确保所有的DGND都能顺利通过。尽管转换器内部的数字电流会进入到模拟的地平面中，但并不会对其中的信号产生较大的干扰，能够确保信号信息的正常传输。在此基础上，数字与模拟电路引脚也需要连接到模拟的电源平面中，并靠近相关的旁路电容，还可以采用跨接电感的方法隔离线路。

3 结语

总而言之，在电路板发展过程中，要把高速数模混合电路放在核心位置，优化PCB设计，确保电路信号的完整性，能够在不同线路中有序传输，信号不会被电磁干扰，确保信息数据的准确。在设计的时候，要特别注意电磁兼容问题，突破设计难点，避免电路板扰。以此，避免电路故障的频繁发生，线路设备具有其电磁兼容性，使其处于安全、稳定运行中，使电路板更好地投入到使用中，具有较好的效益。

参考文献

[1]郭锐.数模混合电路的PCB抗干扰设计[J].机电信息，2015，18：146-147.

[2]李小荣.高速数模混合电路信号完整性分析与PCB设计[D].杭州电子科技大学，2010.

[3]黄菁，杜田.基于信号完整性分析的高速电路设计[J].仪表技术，2012，06：16-19.

[4]闫静纯，李涛，苏浩航.高速高密度PCB电源完整性分析[J].电子器件，2012，03：296-299.

作者单位

电路分析与设计篇5

【关键词】高速公路；电子不停车收费系统；设计

在高速公路上运用电子不停车收费系统是解决道路拥堵的一种有效方式，很多发达国家都在运用这种手段来提高出行效率。我国的部分高速公路已开始运用电子不停车收费系统，取得了较好的实践效果。但在技术方面还存在一定不足，需要设计人员开展进一步的研究，确保系统能够更加适用于我国的高速公路实际运行情况，发挥最大效用。

1.电子不停车收费系统的概念及组成

1.1电子不停车收费系统的概念

电子不停车收费系统隶属于智能交通系统领域，凭借其快速、高效、智能的运行模式在国际社会得到广泛应用。具体来说电子不停车收费系统就是在车辆识别技术的辅助下实现收费站和车辆之间的数据通信，开展数据交换，利用网络来对收费数据进行处理，在车辆不停的状态下完成高速公路收费的智能系统。

1.2电子不停车收费系统的组成

电子不停车收费系统的组成主要包括四个部分：第一是CPU卡和电子标签，其中CPU卡作为一种全新的IC卡在电子付费方面发挥着重要作用，而电子标签的功用在于储存车辆信息、车主资料及车牌信息等，是电子射频的一种。第二个组成部分是收发器，收发器通过与电子标签间的微波高频通信来阻抗干扰，实现快速通信。第三部分是微处理器，其主要功用是进行通信处理，将OBU和CPU卡收集到的信息传至控制器，获取并处理车辆信息，对OBU和CPU卡中的信息进行修正。第四部分为车道控制器，该控制器需要对OBU和CPU卡中的数据进行分析，对车辆的通行权进行判定，明确OBU和CPU卡是否有效，在判定无效的情况下发出警示，同时还能完成对违章现象的取证工作。

2.建立电子不停车收费系统的意义

在高速公路上建立电子不停车收费系统意义重大。首先，这是对科学发展观的有力践行，由于近年来车辆数量持续性增长，给高速路的正常通行带来了很大压力，高速公路拥堵成为备受关注的社会问题。建立不停车收费系统能够使司机在不停车的状态下完成交费，交费消耗的时间几乎可以忽略，使高速路收费站的容量得以扩展，工作效率得以提升。其次，不停车收费系统的运用是科技兴交的重要体现方式之一。车辆不必在通行中频繁刹车、起步，使车辆磨损得到有效控制，节省油耗，同时减少对大气环境的污染，实现节能环保。第三，此类智能系统的投用能够解决人工收费的诸多弊病，如票款丢失、效率低下等，使高速公路保持顺畅，真正实现高速通行。通过为人们提供安全快速的交通环境，使交通行业的全新形象完美地展现出来。

3.高速公路电子不停车收费系统的设计

3.1系统架构设计

C/S架构是一种较为通用的系统架构，其组成部分包括收费站、分中心和省中心。这三个部分共同构成一个局域网，具体的工作方式为：高速公路车道作为信息采集前端，为收费站获取车辆信息，将信息传送到收费站的数据库服务器上，再由收费站将处理后的数据传送到分中心和省中心。系统硬件结构是系统架构设计的重点，而硬件结构的主要部分就是ETC车道。ETC车道包括的硬件设备较多，如车道工控机、判别线圈、触发线圈、抓拍摄像机、报警器、数据叠加器等等。设备之间是相互连接的，车道计算机起着主要的控制作用，而整体系统的运行则是由ETC车道软件来控制的。

3.2系统功能模块划分

电子不停车收费系统的组成模块包括：车道前端、车道监视、数据通信以及ETC管理四个部分。其中车道前端的主要任务是处理车道交易、检测外部设备并对设备进行有效控制以及拍下图像进行保存；车道监视的功用在于查看车辆、设备的变化情况，并对收费过程进行监督；数据通信需要将车道前端收集到的数据下载下来，并将收费数据上传到中心；而ETC管理的主要工作就是完成相关数据的统计与核查，需要处理的内容包括参数的更新、交通流量的统计、突况的统计、收费金额的审查等等。四个模块缺一不可，只有四者协调工作才能确保电子不停车收费系统的正常运行。

3.3系统模块设计

系统模块设计是系统设计当中的重要环节，需要处理好以下几个方面的设计工作：第一是入口OBU处理，首先要对OBU的有效性进行判断，确定其能够正常运行的情况下再对OPU卡的有效性进行判定，用OPU卡来对车道号、收费站编号等进行记录，进而写入入口信息，形成入口过车明细。第二是出口OBU处理，同样需要对OBU的有效性进行判断，确定有效后读出CPU卡中的基本信息，进行费率计算，从车辆持有人的电子钱包当中扣除费用，回写出口信息，最终形成出口收费明细。第三是对车道异常进行处理，比如无电子标签的车辆处理流程为车辆进入无电子标签报警引导车辆走MTC车道处理下一车辆。无效电子标签、无CPU卡、入口信息无效等车道异常情况的处理流程都与之相同，只是声光报警系统显示的报警内容存在差别。第四是ETC管理，ETC管理需要做的工作是进行数据浏览、查询、统计等，具体流程可以表示为管理开始选择功能项设置查询条件生成SQL语句显示查询结果进行结果打印。

3.4数据库设计

数据库设计包括概念设计和库表设计两个部分。在数据库的概念设计当中涉及的内容包括：OBU（即电子标签）、IC卡、车辆实体、员工实体、班次及机构实体等等。以OBU为例，其包括的实体属性包括车型、编号、车牌号、车牌颜色、启用及失效时间、OBU状态等等。高速公路的员工实体属性包括操作员的姓名、工号、密码、所属路段及收费站等。数据库的库表设计较为复杂，需要用到的库表种类繁多，如OBU字典表、机构编码表、车辆信息表、IC卡字典表、收费标准字典表等等，不一而足。每种库表都有各自的功效，如OBU字典表是用来保存车辆的属性，以车辆信息为依据来进行车型识别。通过数据库的库表设计能够对高速公路路段的各项信息进行有效记录，使不停车收费系统更加完善。

3.5界面设计

建立清晰的电子不停车收费系统界面能够减少信息检索实践，提高工作效率。在ETC车道入口的界面中，需要包含交易信息区、车道运行信息区、外部设备状态显示区及摄像显示区等等。监视界面的设计需要包含的内容有车道外部设备的运行情况、车辆交易实况、摄像机图像等。收费站的ETC管理系统界面需要展示系统登录、数据及报表管理、提供退出等部分。除了上述几个环节的界面设计外，通行费统计、车流量统计、黑名单查询等系统组成部分的界面都需要有一个完美的设计。要求各区域的划分要十分明确，结构安排也要尽量合理，力求在一个界面上展示足够多的信息。

4.结束语

电子不停车收费系统在提升高速公路通行效率、实现节能环保、展现交通形象等方面起着积极作用，道路交通部门应该积极将这种智能化的系统引入到高速收费工作当中。系统设计者则需不断完善设计工作，使系统能够顺畅高效地运行，助益于高速公路事业的发展。

【参考文献】

[1]李佩清.高速公路收费站收费内业资料管理的几点思考[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（12）.

[2]廉飞宇，范伊红，张元.ETC电子不停车收费的技术研究[J].计算机工程与应用，2010（05）.

[3]张爱春.高速公路电子不停车收费系统（ETC）及其应用[J].科技信息，2011（20）.

电路分析与设计篇6

关键词：教学评价 目标卡 教学模式

《数字电路与逻辑设计》是电气、通信及电子信息类专业与计算机专业的专业必修课程， 属于技术基础课，且为主干课程。它的先修课程是高等数学、电路分析，主要培养学生分析电路和设计电路的能力。但由于该课程一直是学生感到难学的课程，特别是对于民族院校的学生，学生入校的成绩差异较大，有些少数民族学生从高中才开始学习汉语，听课都比较困哪，进入大学课堂，老师按照大部分同学的接受能力去授课，他们完全听不懂，像听天书一样，最后只好不听了，也不学了，当然逃课也就开始了，学风也就变坏了。如何让学生更好的掌握该门课程，一直是教师们感到困扰的问题。美国著名教育家梅里尔.哈明博士曾说，一个好的课堂，应该是“鼓舞人心的”。只有学生被鼓动起来，有了兴趣，进行主动学习，其它问题都就是小问题了，都可以解决了。同时浓厚的兴趣也是促使学生刻苦钻研、勇闯难关的强大动力。对教师而言，解决了以前的满堂灌问题，从心里上感受到了学生的需要，从而有了一种使命感和责任感，工作更加有信心。在此，我提出一种新的教学方法“目标驱动法”，它分为三部分。[1]

一、设定目标

在数字电路教学中，教师发现“兴趣”是最关键的问题，从这个角度考虑，第一次数电课，首先给学生介绍数字信号的特点、数字系统的组成、数字电路在电子系统中的作用，使学生建立一个对数字逻辑电路的系统的概念。然后是详细讲解各章节内容在数字逻辑电路系统中所处的位置和作用，通过前面的工作，学生基本上了解了这门课要干什么，学完后有什么用处。教师在这种情况下要引导学生设定目标，例如做一个多功能流水灯、多路抢答器、出租汽车里程计价表等等，尽量让每一个学生都有一个目标。让学生感到自己受到尊重，可以有自己的想法，从而对这门课有自信。然后对每个学生的目标进行分析，告诉学生，要实现这个目标，需要掌握哪些章节的内容，教师可以更加详细的介绍某个章节在这个目标实现中起了多大作用，让学生带着目标来上课，目标驱动学生产生学习知识的动力，使学生感觉到数电这门课有意思，不无聊，逐渐也就产生了兴趣。[2]

二、实现目标

有了目标，学生就可以参与其中，带着问题来听课，课堂也就有了活力，教师要不断的鼓励和引导学生，以学生为中心，进行答疑解惑，同时授课教师要在充分了解学生的基础上，依托自己所授课程，结合学生的目标，开阔学生的思维，从而培养学生的学习能力和创造力，增强学生的学习信心和兴趣。例如有些学生的目标是设计一个多功能流水灯，其主要部分时实现定时功能，即在预定的时间到来时，产生一个控制信号来控制彩灯的流向、间歇等，可用可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。学习了理论知识后，教师可以通过让学生自己设计电路原理图，实验室提供器材搭接组装电路，在教师的指导下让学生按单元电路分块调试，并最终按照设计整体调试实现结果，观察彩灯工作情况并记录。让学生充分体验到动手、动脑、动口的过程，享受设计成功的快乐，从而激发学生的学习兴趣。同时鼓励学生大胆猜想和独立思考，创新设计理念，并通过实验否定错误或修正猜想，使学生拥有解决问题的勇气和决心。[3]

三、目标总结

经过学生的努力，一个个目标实现了，也就意味着一个个知识点被掌握了，这时候，教师再回归到理论课上，让学生进行总结。总的来说，每一章节的内容要点是什么，都有什么用，相信通过不同学生的思维加工，数字电路这门课程将会掌握的淋漓尽致。当然每门专业基础课程固然有自己的学科特点，但学习方法和研究思路有其共通之处。对于专业课教学，要非常注意在教学的时候，要做到授之以渔而非授之以鱼。社会在进步和发展，学生的眼界和思想远远超过了以往各个时期，教师要传递给学生新的理念和科学的方法。[4]

结论

当然，这种教学方式对学校管理部门也提出了很多要求，学校以往的对教师和学生的监控管理已经很不合适，由于教师和学生所进行的工作不一定在教室内，也可以在教室外，甚至在学校公园的亭子下。这让学生觉着处处都可以学习，处处都是课堂，老师和学生是平等的，就像朋友一样的交流，很多知识就从这些讨论中获得。这就需要有一个好的教学环境和学习环境。[5]

学校要下放权力给教师，满足教师在教学中自的发挥，充分调动每一位教师的积极性，能让教师根据学生和自身的需要自己主动的去学习，去图书馆查资料，让教师可以根据不同学生的需求调整授课内容，选择教学方法，也许授课不用教材，而要用大量的参考文献，这些能让授课的教师去决定，而不是管理者；对于学生，能够放开手脚，在教师的引导下，让他们根据自己的目标结合兴趣去选课，加大选修课跨学科的力度，从而改变当前教师机械的上课，为配合监督管理而上课，学生漫无目的的听课，为配合学校上课点名而听课的这种状态，让学校真正成为教师教书育人、学生主动学习的天地，相信这样一定能够有因材施教的效果。

参考文献：

[1]项目教学法在数字电路课程中的应用探索 孙飞 职业时空[J] 第7卷第1期2011（1）：103-104

[2]《课程与教学论》学业评价体系建构的思考 陈芬萍 教师教育研究 2010（6）：57-60

[3]我们需要什么样的大学 王建华 高等教育研究[J] 2014（2）：1-6

[4]培养包容心态 提升大学生综合素质 钟芸，毛建 中国高等教育[J] 2014（2） 40-41

[5]高校多元化教师教学评价体系的建立 徐杰 中国科教创新导刊[J] 2013（4）：222

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电路分析与设计篇7

【关键词】锁相调频;压控振荡调制电路;频偏

1.锁相调频电路的基本原理

高质量的调频电路要求输出载波的中心频率固定、频偏恒定、线性度高，如有线电视邻频调制器中的伴音副载波调频器、电视多伴音传输系统的副载波调频器等。

副载波中心频率不稳定，噪声大或者频率漂移，不仅会影响调频信号的质量，也会一定程度上影响视频的质量。频偏不稳定会导致调频线性度差，引起失真。本文针对这两个问题，提出一种高性能的压控振荡调频电路。

为了实现高稳定的中心频率，传统的音频调制方式有以下几种：

（1）通过晶体振荡器实现调频，但晶体振荡器的频偏非常小，往往达不到一定的带宽要求。

（2）通过LC振荡实现调频，但其中心频率的稳定性较差，同时由于采用电感，大大增加了成本。

（3）通过锁相调频实现，可以产生高稳定度的中心频率，加上分频器的使用，频偏可以做的较大，克服了调频和稳频之间的矛盾。

传统的锁相调制电路如图1所示，包括：晶体振荡器，用于产生调制电路需要的稳定的频率信号;鉴相器，用于将晶体振荡器输出的稳定的频率信号与分频器输出的分频信号Uin（t）进行相位比较，产生误差电压，并将误差电压Ud（t）发送至环路滤波器;环路滤波器，用于将鉴相器输出的误差电压产生滤波信号VLPF;压控振荡调制电路，用于对输入的音频调制信号Uf（t）与环路滤波器输出的滤波信号VLPF进行调制，并产生振荡信号Vosc，振荡信号Vosc的频偏受音频调制信号Uf（t）控制;分频器，用于将来自压控振荡调制电路的输出信号Vosc进行分频。

图1 传统的锁相调频原理图

图1所示的锁相调制电路中环路滤波器的输出和音频调制信号Uf（t）之间没有关联，中心频率和频偏是分开控制的，导致在不同工艺和工作环境下，相同的中心频率下频偏变化比较大，引起失真。

2.新型压控调频电路的原理

本文提出的新型压控调频线路将图1方框中的调制部分替换成新型的压控振荡调制线路，如图2所示。

图2 新型压控振荡调频电路结构图

该高性能新型压控振荡调频电路包括：电平调节模块，其作用是将电荷泵输出的滤波信号VLPF转化为输出中心频率控制电压Vc，本设计中的中心频率控制电压Vc比所述滤波信号VLPF高，使压控振荡调制电路在滤波信号VLPF较低时能正常工作;自动增益控制模块（VGA），对输入的音频调制信号Uf（t）进行放大，产生频偏控制电压Vm，Vm的幅度受电平调节模块中心频率控制电压Vc控制，频偏控制电压Vm同中心频率控制电压Vc成正比;压控振荡器的输入是中心频率控制电压Vc和频偏控制电压Vm，压控振荡器输出为输出电压Vout1、Vout2，Vout1、Vout2构成差分振荡信号，差分振荡信号的中心频率由中心频率控制电压Vc调节，频偏由控制电压Vm调节;输出模块，为一个双端转单端缓冲器，输出单端满摆幅电压信号Vosc。

3.新型压控调频的具体电路实现

新型压控振荡器的具体电路结构如图3所示，具体包括以下3个部分：

图3 压控振荡器电路图

图4 比较反馈模块具体电路图

（1）频率控制模块：接收比较反馈模块的输出信号Vout1、Vout2，中心频率控制电压Vc调节频率控制模块输出的中心频率，频偏控制电压Vm调节频率控制模块的频偏，频率控制模块输出Q1、Q2一对差分信号。

（2）缓冲模块：缓冲模块将频率控制模块同比较反馈模块隔离缓冲，保证频率控制模块不受比较反馈模块干扰，有较好的噪声性能。

（3）比较反馈模块（图4）：比较反馈模块为正反馈比较器，信号Q1、Q2、C和D输入比较反馈模块，信号Q1同D进行比较，如果Q1的电压高于信号D的电压，比较反馈模块输出的电压Vout1为高电平;当Q1的电压低于信号D的电压，比较反馈模块输出的输出电压Vout1为低电平;信号Q2同信号C进行比较，原理相同。比较反馈模块对第一信号Q1和第二信号Q2之间的压差进行放大，直至反馈环路增益为1，达到稳定状态。

压控振荡器在中心频率控制电压Vc的控制下，当频率控制模块的左边支路导通时，右边关断，左边支路对电容C11的一端充电，右边支路对电容C11的另一端放电，反之，左边支路关断时，右边支路导通，左边支路对电容C11的一端放电，右边支路对电容C11的另一端充电;由于信号Q1和信号Q2之间存在电电流压差，导致开关管M11和开关管M12上的电流有偏差，经过缓冲模块的缓冲和比较反馈模块放大，形成正反馈输入到开关管M13、开关管M14的栅极，导致两个支路的电流差进一步变大，在电容C11上的充放电电流也一直增加。

由于频偏控制电压Vm的变化引起流过电阻R11和电阻R12的电流变化，导致两个支路的电流差的微小变化，电阻R11和电阻R12上流过的电流远小于开关管M11和开关管M12上流过的电流，从而小幅改变振荡频率。

电容C11两端充放电电流的变化引起了振荡频率的变化，直到开关管M11、开关管M12、开关管M13、开关管M14进入深度线性区，整个环路的增益为1，输出稳定的振荡波形。

开关管M11和开关管M12上流过交流电流对电容C11充放电，从而决定了振荡频率的大小，由于流过M11和M12的交流电流大小相等，方向相反，，振荡中心频率为，，（其中是压控振荡调制电路的中心频率，是流过开关管M11的平均电流，是电容C11的容值，是中心频率控制电压），即压控振荡调制电路的中心频率和中心频率控制电压Vc成正比。

图5 自动增益模块电路图

输出电压Vout1和输出电压Vout2的最大频偏和中心频率的比值为：

其中，是振荡器输出信号相对于中心频率的最大频偏，是频偏调制信号Vm的幅度，是输入音频调制信号Uf（t）的幅度，是压控振荡器的音频FM调制系数，是压控振荡器频率增益，自动增益控制模块（图5）的增益受的控制，和成正比关系，，该比值和中心频率控制电压无关。这样可以避免工艺或环境偏差引起的中心频率控制电压变化带来的影响。

4.仿真和测试结果

测试结果表明，本文中的压控振荡调频电路载波相位噪声性能好，频偏恒定，线性度高。本电路已批量用于电视调制器生产。

电路分析与设计篇8

>> 配电网规划设计中GIS系统的应用 配电网规划设计中的接线方法分析 对配电网络重构基于准则N—1分区评估分析 城市中压配电网规划计与管理系统的应用研究 城市中压配电网规划建设改造思路 浅析城市中压配电网规划方法 中压配电网网架优化规划方法 城市中压配电网络规划方法研究 中压配电网络的优化规划研究 配电网评估系统的需求分析 浅谈配电网规划系统设计 中压配电网接线模式分析和研究 论GIS系统在配电网规划设计中的应用 配电网的合理规划设计分析 配电网规划设计中接线方式研究 现代城市中配电网规划与设计研究 配电网规划与设计 配电网规划与设计研究 浅谈城镇配电网规划设计 农村配电网规划设计 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：中压配电网；规划；评估分析

引言

配电网具有结构复杂、设备数量庞大、改造建设频繁等特点，在进行配电网规划时，准确的现状网评估与分析是必不可少的基础环节，通过详细的分析与评估计算，能有效发现配电网现存的问题，以便在规划中有的放矢，合理高效地提出解决方案。我国目前的现状网评估分析工作主要是人工完成，这一现象在中低压配电网的建设改造中尤为突出，不仅耗时长且准确率低，造成了资金的巨大浪费。再加上缺乏对统计错误的校验机制，使得配电网的评估与分析存在诸多问题，因此计算机规划辅助决策系统是现代城市电网规划必不可少的工具。虽然已经有了诸如PSASP、EDSA Technical等相关配电网规划辅助软件，能够在提高电网规划设计水平，减轻规划人员劳动强度方面发挥作用，但这些软件并不是针对配电网统计评估的专用软件，对于现状网评估分析部分的设计较为粗糙，难以反映基层网架结构的实际情况，并且使用起来较为复杂，难以调动基层工作人员参与到配电现状网评估分析的工作中来。

随着计算机技术以及城市电网规划理论的逐步发展，很多研究者己经对城市电网规划辅助决策系统进行了尝试性的研发工作，并取得了很多好的成果，但采用的数据库技术缺乏针对配电网相关规划指标的评估功能，尤其是诸如接线模式分析，转供率计算等拓扑相关的分析功能，并不能直接应用于配电网规划的评估与分析工作。同时由于缺乏系统、科学的电网分析评估软件，对电网现存和即将出现的问题不能定量给出问题的严重程度与问题出现的具置，这将直接影响配电网规划改造工作的顺利进行。

本文针对传统条件下配电网评估中存在的诸多问题，分析对配电网规划的评估、分析系统的相关需求，开发相应的配电网统计与评估系统。实现数据库录入数据的数值与拓扑校验，尽可能保证原始统计信息的正确性，实现基于数据库的网架拓扑分析和接线模式识别，完成现状网评价中相关指标的计算，并生成标准化的分析报表，方便配电网规划人员的使用。

1 中压配电网评估分析过程及方法

1.1中压配电网评估分析过程

中压配电网评估与分析过程包括前期数据收集、数据校验与纠错、评估与分析共3个步骤。

（1）数据收集：数据收集可以分为统计数据收集和运行数据收集。其中统计数据的收集主要来源于生产管理信息系统（PMS系统）和企业资源管理系统（ERP系统），主要包括负荷信息、线路信息、设备信息、用电信息等。运行数据主要来源于调度系统，包括电流、电压、功率、开关位置、设备运行情况等信息。

（2）数据校验与纠错：首先，对每个数据字段建立数据完整性规则；其次，建立数据字段间的关联和依存规则：再次，对导入到数据库中的数据依据规则进行校验和纠错，使数据库完整可靠。

（3）评估与分析：根据建立的评估指标体系，对中压配电网分层级进行单项评估、综合分析，得出中压配电网的网架特征和问题所在，从而形成对配电网规划具有指导意义的评估结果。

1.2区域中压配电网评估分析体系

从图1中可知，本文将中压配电网统计评价体系分为A网络结构水平、B负荷供应能力、C装备技术水平三个大类，其中，每个大类下又分为许多具体的指标。A网络结构水平可分为：Al长度不合格线路比例、A2环网化率、A3分段数合格线路比例：Bl到B5共5个指标构成B负荷供应能力大类；c1到C4共4个指标构成C装备技术水平大类。

2 配电网规划分析系统

2.1配电网规划分析系统层次结构

从图2中可以看出配电网分析系统包括基本统计指标、网架分析指标和现状网评估结果三个层次。基本统计指标包括类别判断型统计和数值求解型统计，类别判断型统计主要是判断线路是主干或分支以及网架是电缆或架空；数值求解型统计主要是统计线路的长度、截面积、公变、专变重载过载数目以及联络开关和分段开关与馈线连接的位置和数目等。

合理的指标体系对于提高评价效率和评价效果会产生直接的影响，本文提出的指标体系为三层结构，聚合度高、结构简单，能够全面刻画配电网建设发展过程中的特征，具有较好的整体性和适应性。各项底层指标意义明确，计算所需的指标值通过数据搜集后统计获取，数据来源方便且计算方法简单。

网架分析指标包括拓扑类分析指标和数值类分析指标，拓扑类分析指标主要是识别接线模式，以便规划人员进行修改、分析线路可否转供，衡量供电可靠性：数值类分析指标主要是统计各分区主干线路长度、线路负载率、绝缘线长度等。

基于配电网现状网的相关评价标准，以及网架分析指标层的统计和分析结果，从网络结构水平，负荷供应能力，装备技术水平三大项指标进行评价指标计算，并根据需求按照供电分区或所属变电站进行评价结果的分类整理与规范化输出。

2.2关键算法实现

2.2.1配电接线模式识别算法

基于计算机算法的配电网接线模式识别一直是配电网统计评估软件面临的技术难题，尤其是对于开关站型或两个独立单环网型的双环网接线模式识别，已有配网统计评估软件都未能正确辨识。由于配电网接线模式识别流程庞大，此处仅对识别架空线的主要流程进行说明，电缆线接线模式识别流程图以附录形式给出。

（1）主干接线判断：以馈线出口为起始点，搜索联络开关或平均线径最粗的供电支路作为该条馈线的主干线。

（2）网架类型判断：分别统计线路主干中架空线与电缆线的段数，段数较多的线路类型作为网架类型：若二者段数相同，则归入非典型接线。

（3）电源个数计算：统计与主干线相连的联络开关个数，再加上本回线路自身电源，求得该回线路所连接的电源个数。

（4）单辐射接线判别：若电源个数为1，则该回馈线被判定为单辐射接线。

（5）N分段n联络接线判别：统计该回主干线上所连接的联络开关个数N与分段开关个数n，若N≤6且n≤3则该回线路的接线模式为N分段n联络：若不满足上述条件则为非典型接线。

（6）有效的分段开关：在统计主干线上分段开关个数时，只统计开关两侧的网架分段都接有负荷的开关。分段开关统计个数n为有效分段开关个数加变电站母线出口分段开关。

2.2.2线路转供能力计算算法

设如图4所示线路为待转供线路，其当前的负荷电流为Idd，所有联络电源如图4用椭圆形圆圈所图示，各联络电源都有部分剩余容量可用于转供，剩余容量Ires为：

Ires=Imax（l-ρ）

（1）

试（1）中，QIr为剩余容量，Imax为最大安全电流，ρ为负载率。

取剩余容量最大的两回线路的剩余容量求和，得到可转供电流Isum2max，若IIdd小于Isum2max，则该线路为可转供线路，具体的计算流程如图5所示。

（1）主干接线判断：以馈线出口为起始点，搜索联络开关或平均线径最粗的供电支路作为该条馈线的主干线。

（2）待转供线路判断：对于某一主干线，若主干线的末尾有联络开关与之相连，则该主干线路为待转供线路，否则是无法转供线路。

（3）待转供线路接线模式识别：根据接线模式识别算法的结果，可以得到待转供线路所属的接线模式。

（4）待转供线路负荷电流计算：从1节点搜索，碰到的第一个线路为参考线路，待转供线路负荷电流Idd为：

Idd=Imaxρ（2）

式（2）中，Imax为正常运行方式最大电流（参考线路），ρ为负载率（参考线路）。

（5）对侧电源队列：若线路非N供一备接线模式，则计算对侧电源剩余负荷电流队列。

（6）求电流和：计算对侧电源队列中最大的两个电流之和Isum2max。

（7）比较Idd与Isum2max的大小，若Isum2maxIdd，则可以转供，否则，不可以转供。

（8）备用接线电源：若线路是N供一备接线模式，则搜索出备用接线电源。

（9）备用负荷电流计算：对第8）步中搜索到的备用电源进行剩余负荷电流Ires按照公式（1）进行计算。

（10）比较Idd与Ires的大小，若Ires> Idd，则可以转供，否则，不可以转供。

3 算例分析

本章节将应用“地区中压配电网规划评估分析系统”对浙江省某地区的中压配电网进行评价分析，基于软件对现状网的分析评价结果以及近年来新建项目的规划报告，分别计算得到现状年和2013年配电网网络结构水平、负荷供应能力和装备技术水平三个方面的各项评价指标，并对现状年和规划年的配电网性能进行对比分析。

3.1评估结果分析

针对某地区中压配电网，规划评估分析系统可以基于录入的数据完成网络结构水平分析，负荷供应能力分析，装备技术水平分析，并分别形成相应的统计评估结果报表。由于收集到的地区范围数据受限，现分别对该地区2011年和2013年同样范围的数据进行评估分析，得到评估分析结果。

由表1可以看出，经过2012年及2013年的配电网规划项目，使浙江省的评估指标得到不同程度的优化，电网性能得以提升。其中，多项评估指标均较现状年有明显的改善。同时，证明本文提出的地区中压配电网规划评估分析系统是有效的。

4 结论