时间：2023-05-30 10:56:24
关键词 系统电大 机关电大 困境 措施
中图分类号：G728 文献标识码：A
电大即中央广播电视大学以及地方各级广播电视大学，简称“电大”，是教育部直属，于1978年批准创办。电大的学历是国家承认的国民教育学历，毕业证书由中央广播电视大学和省级广播电大统一发放，由教育部统一电子注册。2012年，中央广播电视大学（The central radio and TV university）正式改名为国家开放大学（The Open University of China），原中央广播电视大学名称暂时保留。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》明确提出要“办好开放大学”。在广播电视大学基础上建设国家开放大学，是以现代信息技术为支撑，面向全体社会成员，学历教育与非学历教育并举，实施远程开放教育的新型高等学校。这将是满足人民群众多样化学习需求、促进教育公平、克服应试教育弊端和落实素质教育的重要途径；是构建终身教育体系、形成学习型社会的重要支撑；是教育服务国家发展、提高全民族素质的重要措施。系统电大在广播电大向开放大学转型过程中，机遇与挑战并存。
1系统电大与电大系统的含义和关系
1.1系统电大的概念
系统电大是在教学业务上接受中央广播电视大学和省级广播电视大学的管理，在组织上接受所属行政事业单位的管理。目前全国电大系统内存有多个系统电大，如四川的省级机关电大、成都铁路局电大、建设厅电大，广东的海关电大、内蒙古大雁矿区电大、河南的中原油田电大等，他们的人财物权都是由所属的行政单位，如机关工委、铁路系统、海关、钢铁集团、工商行政局、矿业集团、水利水电局等管辖。
1.2系统电大与电大系统的关系
电大系统是指在中央广播电视大学指导下地方各级广播电视大学的总称。系统电大属于电大系统，但又不是一般的电大系统，两者具有相同点和不同点。
1.2.1系统电大与电大系统的相同点
（1）业务上是在中央电大的领导下，具体归所属省级电大管理，向上级电大缴纳管理费，接受上级电大督查。
（2）具有独立编制的法人资格。
1.2.2系统电大与电大系统的不同点
（1）行政上电大系统归当地教育部门主管，系统电大归所属行政单位管理。
（2）属性上电大系统是事业单位编制，系统电大是党政机关企业的下属事业单位，或单位的一个部门。
2系统电大存在的主要困境
系统电大对外是一个独立办学实体，对内却是主管单位下的一个办学单位或部门，既要受上级电大的业务管理，也要受所属行政单位的直接管理。一方面能获得资源和支持，有利于电大事业的持续发展，但另一方面也会受到困惑和阻碍，不利于电大事业的蓬勃发展。开放大学的办学理念是“开放、责任、质量、多样性、国际化”。但在具体管理工作中，系统电大面临种种制度化冲突：封闭性和开放性的矛盾；机关化管理和市场化运作的矛盾；规模增长和质量监控的矛盾；单一性和多样性的矛盾，地域观念和国际化的矛盾等。主要在于：
2.1学生结构复杂化带来管理的难度
系统电大成立初期是以提高本系统或本行业职工文化素质，解决其学历提升的需求为主要目标，学生来源主要是机关事业单位的干部职工，身份构成较为单一。随着经济社会的发展，机关事业单位的干部职工素质不断提高，新入职人员逢进必考，至少都是本科及以上，因此文凭需求趋于饱和，招生也从系统、行业内过渡到面向社会，学生身份从单一化过渡到多元化。据统计，系统电大从1984-1994年，干部学生从90%降到50%；1995-2000年，下降到10%；2000年至今，干部学生基本是凤毛麟角，目前最多占5%。相对于全日制高等教育，电大主要是培养实用型、应用型人才的补偿性平民教育，对象是未完成学业或学业不达标的城市务工者，结构复杂，水平参差不齐，需求及个性多样化，价值观具有多元复杂性，相对于未成年人而言，他们社会经验丰富，在善于解决问题的同时，也容易把社会的不良风气带进校园，从而加大管理难度。其次，电大一样具有全日制学校的功能，在教学计划、教材征订、面授教学、网络教学、平时作业、期末考试、免修免考、社会实践、毕业论文、学位授予、科研课题、奖助学金、技能竞赛、思政教育、优秀学员评选等，一样要接受上级电大和教育部的检查与评估。在管理上，既有源于传统的管理方式，也有信息技术的现代化管理模式，有些甚至需要在多达数十个管理平台或系统中操作。随着国家开放大学在全国各省的相继成立，强调“开放、责任、质量、多样化、国际化”的办学理念，大力发展非学历继续教育，稳步发展学历继续教育，推进现代科技与教育的深度融合，搭建终身学习“立交桥”，势必使电大管理模式、运行机制更加精细化、严格化、多样化、程序化、复杂化。
2.2招生地域的限制阻碍了生源的拓展
按照招生属地原则，系统电大招生地域有别与省级电大及市州电大，主要是在系统内和所在地招生，随着社会发展，招生对象更多地面向当地社会，但有些地方优惠政策却无法享受。因而，不论是学历教育还是非学历教育，系统电大既没有其他地市州电大能享受到的政府专项拨款经费，也缺乏行业培训、干部培、社区教育等项目的专项指定经费。如社区教育是推动社区居民开展终身学习，构建学习型社区的重要举措，地方财政与民政部门会拨给举办社区教育的电大专项补助经费。系统电大没有所覆盖的社区，没有权利申请该项目，在财力物力上得不到当地政府的支持，也就没有补助一说，在一定程度上造成非学历教育尤其是社区教育难以破局，难以实现国家开放大学大力开展各类职业技能培训、社区教育、公民素质教育，推进学习型行业、学习型企业和学习型城市建设这一目标。
2.3市场的无序竞争亟需规范成人教育环境
成都地区大专本科院校众多，自考、成考、网院形式多样，竞争激烈。除个别是公办学校的成人教育外，绝大多数办学机构皆为挂靠的社会力量办学，民办学校良莠不齐，无法理性把握教学质量与生源规模的关系。在追求经济利益的同时，不愿加大人力财力物力的投入，甚至是降低教学考核的标准以赢得学费的收入。学生需求大多急功近利，希望吹糠见米，轻松取文凭，部分办学机构职业操守丧失，沦为商业机构，高价买卖生源，给钱不考试拿文凭。整个成人教育市场陷入无序竞争，成人教育环境亟需规范，对于依法办学、依规治校的系统大形成极大的冲击。
2.4激励机制的缺乏不利于调动职工积极性
系统电大在业务上早已进入市场，与自考、小自考、函授、成考、奥鹏网络院校等公办、民办学校进行激烈竞争，在业务上接受上级电大指导、考核和评估，在行政上接受主管单位的管理。一边是市场竞争，一边是计划管理，两者的冲突不可避免。系统电大作为行政单位的一部分，必然是接受主管单位的统一管理。系统电大没有人财物权，无法发挥激励机制的作用：往上看，上级电大部署的各项任务涉及经费开支的项目，如招生宣传、市场拓展、学生各类比赛活动、选优评优工作等由于管理机制的原因无法有效实施，师生的积极性无法调动，下达的工作目标无法完成；往下看，无法对合作办学单位进行有效激励与监管，若对合作办学单位存在的各种问题只惩不奖，势必使之另寻合作对象，系统建设难以健康、持续发展；往旁看，各类身份人员混岗，编制身份一旦确立难以逾越，造成同岗不同身份，考核、福利、成长不尽相同，职工积极性无法调动，队伍建设受到影响，给管理带来极大难题，电大事业无法“长足常新”。
2.5员工培训不足，专业化职业发展道路不畅
国外的开放大学已经很成熟，其能力得到高度认可，可以授予研究生和博士学位，而国内的开放大学才刚刚起步，处于电大向开放大学过渡的转型期中，教学模式、教学团队运行模式、管理机制等多方面都值得研究及探索。在机遇面前，系统电大科研成果却寥寥无几，原因是系统电大的教师，是管理事务岗位上的管理型教师，过多精力专注于庞大繁杂的管理，没有时间精力搞科研。其次是缺少交流学习的渠道。上级电大学科建设注重国内外学术交流与合作，通过多层次、多渠道、多形式的合作与交流，使一批优秀的学术骨干及时了解学科领域的国际学术前沿，提高学术水平。系统电大教职员工的学习，主要通过QQ群、双向视频会议等，这种学习侧重于讲改革、谈要求、打总结，极少涉及专业学科、操作技能及管理方式。
3在现有体制下，系统电大建设和发展的措施
开放大学是在电大基础上组建的一所新型巨型大学，是要解决中国成人教育、继续教育体制机制的问题，是要解决全民学习、终身学习背景下，如何给广大群众更加灵活方便、形式多样的学习方式、学习资源、学习机会和服务的问题，积极满足国家、社会发展的需要。系统电大必须通过自身等诸多因素的共同努力，才能顺应高等教育发展趋势的战略举措，承担起时代赋予的任务。
3.1健全的机构设置和合理的激励机制是推动各项工作的重要保证
健全内部机构的设置，本着有利于精简机构，提高效率的思路，将学校有共同职能的部门进行归并，实行全校统筹，分类管理，最大限度地实现资源共享，站在更高的平台、用更宽的视角推动事业的发展。同时积极争取上级部门的支持，建立健全科学合理的管理办法和激励机制，用制度管人、管事。通过完善的绩效机制激发激励功能、监督功能，促使人力在业绩和行为的最大优化，提高工作效率。根据工作需要合理调配职工，避免人浮于事，忙闲不均，体现多劳多得的分配原则，不仅能充分调动职工的工作积极性，而且还极大地锻炼队伍。
3.2有力的政策支持，是拓展办学渠道的重要举措
以电大为基础，整合相关资源，把国家开放大学建设成为我国高等教育体系中一所新型大学；世界开放大学体系中富有中国特色的开放大学；我国学习型社会的重要支柱已成为政府高层和业内人士的基本共识。参加试点的上海、北京、宁波等电大已经先行一步，形成了以电大为基础，整合业余大学、社区学院、行业企业教育组织等现有的社会办学机构，融合远程教育资源，聚合吸纳普通高校的优质教育资源，各级各类成人教育与培训的资源，建立起覆盖本地区的扁平化终身教育体系。毫无疑问，上述三市开放大学的资源整合依赖于地方政府的强烈主张和大力支持。尤其是宁波电大非学历教育的层次、规模和效益在全国电大系统独树一帜。宁波社区大学依托宁波电大成立，利用自身的办学优势整合社区教育资源，进一步完善组织网络，强化系统建设。经过四年的运作和实践，社区大学在加快宁波社区教育发展，创建学习型社会，构建终身教育体系中，发挥了积极的作用。学历教育和非学历教育并举，这才是宁波电大的真正亮点。系统电大应顺应这个变革，并按照国家开放大学的目标和要求，稳步发展学历继续教育，大力开展各类职业技能培训、社区教育、公民素质教育，积极推进学习型行业、学习型企业和学习型城市建设。
3.3灵活的办学机制，是获得发展空间的活力来源
国家开放大学、省级开放大学和地方开放大学等称谓，体现的只是办学的层次性并非行政的从属性，各级开放大学都是实质意义的独立法人，彼此之间关系平等，所有的办学项目和任务都应以平等协商为纽带，通过协作的方式来完成而不是行政化的上指下派。地方电大应既保留电大系统办学，同时又应另辟蹊径办学，实现多种办学机制。开放大学建设的本质意义并不局限于一所大学的概念，而是旨在构建全民学习。系统电大应适时组建开放教育学院，并按照国家开放大学的目标和要求，稳步发展学历和非学历继续教育，创新合作办学模式，大力开展职业技能培训、社区教育、公民素质教育等各类教育，实现人才培养、科学研究、区域服务、文化引领的办学职能有机结合。实现将人本精神、人文关怀与社会属性、社会责任的有机统一，积极推进学习型行业和学习型城市建设， 为全民学习、终身学习提供支持服务，努力建成老百姓身边的大学，老百姓手机里的大学，为四川经济建设和社会发展作出更大贡献。
3.4良好的品牌与声誉，是电大持续发展的根本
国家开放大学专业多、资源多，但也面临新的否定因素――文凭的社会认可度在滑坡、学生就业行业和职业可选度极低、教材越更新越厚重、教学媒体庞大繁杂但不实用等问题。解决这些问题应该从至上而下的改革入手，在规范成人教育市场，突出依法办学、依规治校的总体要求，将成人教育纳入良性发展的轨道，真正担负起构建学习型社会的历史责任。就国家开放大学而言，加强自身内涵建设，在师资队伍、信息化、科学研究、国际化发展等方面下功夫，才能得以根治。同时，学校一要加强对学生的社会主义核心价值观教育，适当增加德育课程或活动，培养树立正确的人生观、世界观、价值观。二要建设具有专业特色的精品课程，结合实际的实用课程、吸引眼球的趣味课程、通俗易懂的大众课程。三要聘请专家、学者、教学名师及其具有丰富经验和较高理论素养的行业专家，使课程符合学习消费者的需求，让学生真切感受到电大独特的校园文化魅力，提高学生和教职员工自身的荣誉感、自豪感、使命感和责任感，增强社会对电大办学的认同感。
关键词：新混沌系统；变形蔡氏电路系统；混沌同步；Lyapunov函数
中图分类号：TN918文献标识码：B
文章编号：1004 373X(2009)02 079 03
Synchronization of New Chaotic System
and Modified Chua′s Circuit System with Different Structure
GUO Yuxiang,WU Ranchao
(School of Mathematical Sciences,Anhui University,Hefei,230039,China)
Abstract：Synchronization of new chaotic system and modified Chua′s circuit system with different structure is studied.The Lyapunov function is deduced based on the Lyapunov stabilization theory,a nonlinear controller is designed to realize the synchronization between chaotic systems with different structure.Conclusion about the error variable approaching to zero smoothly and quickly is also testified with the evolution of the time.Numerical simulations prove that the approach is effective and feasible.The designed controller processes the merits of highly operating,getting better results on synchronization and generalizing easily.
Keywords：new chaotic system;modified Chua′s circuit system;chaotic synchronization;Lyapunov function
0 引 言
近年来，混沌及其应用是非线性科学研究领域中的一个热门课题。由于混沌系统有着复杂的动力学行为，且对初值的敏感性和长时间的不可预测性，所以混沌的控制与同步就成了研究混沌应用的重要环节。自20世纪90年代初Pecora和Carrol［1］首次提出混沌同步以来，人们随后也提出了各种不同的混沌同步方法；如自适应同步、脉冲同步、混合同步、耦合同步等［2－9］。在此针对一类新混沌系统［10］，用变形蔡氏电路系统严格地跟踪这个新系统，根据Lyapunov稳定性理论，分步构造出Lyapunov函数［9］，使得误差变量方程渐近稳定，从而使驱动系统和响应系统在结构不同和参数失配的前提下达到了完全同步。数值仿真验证了该方法的可行性和有效性，进一步推广了混沌同步在非线性科学领域中的应用。
1 系统模型描述
文献［10］提出一个新的三维混沌系统，其动力学方程为:
1=a(x3－x1)，
2=bx1－dx21
3=kx1x2－cx2－gx3(1)
显然，该系统仅存在两个非线性项。文献［10］利用理论推导、数值仿真、Laypunov指数分析了它的基本动力学特性，验证了系统丰富的混沌特性，该系统对于混沌在信息加密中具有重要的应用价值。当a=8，b=40，c=10/3，d=1，g=4，k=1时，该系统的混沌吸引子如图1所示。
变形蔡氏电路混沌系统［11］为:
1=a1［y2－(2y31－y1)/7］
2=y1－y2+y3
3=－b1y2(2)
当a1=10，b1=100/7时，系统的混沌吸引子如图2所示。下面将讨论这两类系统之间的同步问题。
2 非线性控制器的设计
设系统（1）为驱动系统，受控的变形蔡式电路系统为响应系统:
1=a1［y2－(2y31－y1)/7］+u(t)
2=y1－y2+y3，
3=－b1y2(3)
在系统（3）中引进单个控制器u(t)，当u(t)未作用时，两系统随时间变化的轨迹各不相同，即它们属于异结构混沌系统。
图1 系统的混沌吸引子（一）
图2 系统的混沌吸引子（二）
定理对于混沌系统（1）和（2），若控制器结构为:
u(t)=－（1/b1）\，b1＞0
则两系统同步。
式中，e1,e2是误差变量；Ω(t)是关于系统状态变量的多项式。
证明 引入误差变量e3，并令e3=y3－x3。由式（1）和式（2）可以得到:
3=－b1y2－kx1x2+cx2+gx3
分步构造Lyapunov函数，先构造如下形式:
V3=（1/2）e23
则:
3=e33=－e23+e3(e3－b1y2－kx1x2+cx2+gx3)
令:
e2=b1y2－k1
其中:
k1=e3－kx1x2+cx2+gx3
则:
2=b1(y1+y3)+k(1－g－a)x1x2－cbx1－
c(1－g)x2－g(1－g)x3+akx2x3+
(kb+cd)x21－kdx31
构造第二部分Lyapunov函数 V2=V3+（1/2）e22，则:
2=－e22－e23+e2(b1y2－k1－e3+2)
=－e22－e23+e2［b1(y1+y2+y3)－2y3+
2x3+k(2－g－a)x1x2－cbx1－c(2－g)x2－
g(2－g)x3+akx2x3+(kb+cd)x21－kdx31］
令e1=b1y1－k2，其中:
k2=－［b1(y2+y3)－2y3+2x3+k(2－g－a)・
x1x2－cbx1－c(2－g)x2－g(2－g)x3+
akx2x3+(kb+cd)x21－kdx31］
则:
1=b1{a1［y2－(2y31－y1)/7］+u(t)}－2
=b1u(t)+Ω(t)
其中:
Ω(t)=a1b1［y2－(2y31－y1)/7］－2=
［a1b1－b1(b1－1)］y2－（1/7）a1b1(2y31－y1)+
b1(y1+y3)+［2－g(2－g)+akx2］(kx1x2-
cx2－gx3)+［ak(2－a－g)x2－abc+
2a(kb+cd)x1－3kdax21］(x3－x1)+
［k(2－a－g)x1－c(2－g)+akx3］・
(bx1－dx21)
构造Lyapunov函数 V1=V2+（1/2）e21，则:
1=2+e11=－e21－e22－e23+
e1
对于响应系统式（3），当同步控制器形式满足:
u(t)=－（1/b1）\，b1＞0
就有 1=－e21－e22－e23≤0。根据Lyapunov稳定性理论［12］，两个系统达到混沌同步，即:
limt∞ei(t)=0； i=1,2,3
其中:
e1=b1y1－k2，e2=b1y2－k1，e3=y3－x3
下面通过数值模拟验证此方法的有效性。利用Matlab编程进行仿真，选取参数:
(a,b,c,d,g,k)=(8,40,10/3,1,4,1)，
(a1,b1)=(10,100/7)
初始值:
(x1(0),x2(0),x3(0))=(1,2,3)，
(y1(0),y2(0),y3(0))=(0.1,0,0)
图3给出了系统（1）和（3）的状态变量的误差曲线；图4给出了驱动系统和响应系统的状态变量的同步过程。从图中可以看出误差变量随时间的推移逐渐趋于零值，驱动系统和响应系统在短时间内很快完全达到同步，另外，还可以看出这两个系统能否达到同步与系统的初始值选取无关，仅需取定的初始值能使系统处于混沌状态即可。
图3 误差e1(t),e2(t),e3(t)随时间的演化曲线
图4 同步是状态变量随时间的演化曲线
3 结 语
通过设计单个非线性控制器的方式，实现了一个新混沌系统与变形蔡式电路系统之间的异结构同步，并给出了控制器的设计过程。理论验证和数值仿真说明了该方法的可行性和有效性，进一步推广了混沌的应用。这种混沌同步的方法，可以应用于混沌遮掩和混沌参数调制保密通信。
参考文献
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［10］刘凌,苏燕辰,刘崇新.一个新混沌系统及其电路仿真实验［J］.物理学报,2006,55(8):3 933－3 937.
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【关键词】电力系统 铁路线路 常见故障 原因分析
经济的发展让我国的铁路线路向着全国延伸，而铁路的延伸也意味着10KV电力系统的建设。由于其特殊的功能，10kv电力线路可以说遍布全国，线路极长，再者我国大多数的10kv的铁路电力线路都处在户外的条件下，受外部条件的影响，铁路电力线路容易出现故障，而铁路电力系统线路一旦出现故障，会影响旅客的出行，造成巨大的经济损失。因此针对不同的铁路输电线路的故障快速判断故障发生的原因和地点就成为了现在要解决的当务之急。
1电力系统网络概述
电力系统系统主要包括电力设备、继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通讯和控制设备组成。在我国因电压的不同而将电力系统网分为不同的种类，110kv和35kv的称为为高压电力系统网，10kv的则为中压电力系统网，0.4kv为低压电力系统网。所谓的电力系统网络的主要功能是把发电厂发出的电经过降压之后运输给用户使用。
而随着我国铁路网络的不断扩展，铁路配套的网络也越来越复杂，用户对于供电质量和供电可靠性的要求越来越高，仅仅凭借人力来监控整个铁路线路的运行已经变得不再现实，电力系统自动化的概念应运而生。严格说来，现在所使用的计费自动化以及通断电的管理均属于电力系统自动化的范畴，电力系统自动化还包括对电力系统网的数据采集和监控，能够随时监控整个系统的运行情况，对于异常情况可以及时进行反馈。铁路系统涉及的范围极大，一旦发生供电故障，势必影响大量旅客的出行，采用电力系统自动化系统，能够及时对故障进行定位，甚至能够及时的故障进行自我修复，显著提高铁路线路的供电质量和供电可靠性。
2 10kv自闭贯通电网的现状及特点
2.1 10kv自闭贯通电网概述
自闭贯通电网就是专门为铁路自动闭塞信号装置、驼峰信号等I级负荷提供电源。10kV自闭贯通线路是指对自动闭塞区段信号设备供电的专用电力线路。铁路系统所使用的10kv自闭贯通电网的供电距离一般条件下为四十至六十千米，因此，当10kV自闭贯通线路或向该线路供电的配电所一旦发生故障时，影响的范围将会非常的巨大，而且故障也难以排查，因而肯定会严重影响铁路系统的正常运输计划，造成难以估计的巨大经济损失。我国目前也无法对电力系统线路的故障进行及时的定位，对于铁路电力系统线路故障检测缺乏有效的方法，目前采用最多的方式是监测10kv母线零序电压是否超过了整定值，以此来判断整个线路中是否出现了故障，但是对于故障发生的具体地点则难以监测，只能够提醒相关工作人员出现了障碍。
2.2铁路10kv自闭贯通电网的特点
铁路10kv自闭贯通电网与日常所用的生活电力系统线路有所不同，为了保证铁路系统的安全运输，铁路10kv自闭贯通电网更加可靠，经济上也更加合理，相较于日常生活用电的电力系统线路，铁路10kv自闭贯通电网具有以下特点：（1）供电线路较长。铁路线路遍布全国，而很多铁路输电线路都存在于崇山峻岭之中，日常生活用电的电力系统线路供电臂一般是四十到六十千米，但是很多铁路输电线路的供电臂已经长达七十至八十千米，这就无形之中为故障的定位增加了困难。（2）供电点少，供电负荷小。铁路10kv自闭贯通电网仅供铁路使用，也就是只有停靠的站点才有接入点，因而电网的相较于生活用电的电力系统线路，铁路10kv自闭贯通电网接入的用户较少，供电线路的负荷很小。（3）运行环境较为复杂，维护上有难度。无论是地上输电线路和地下输电线路，多线路都是存在于荒郊野外，不仅对相关工作人员的日常维护造成的困难，其本身也容易受到复杂自然环境的损坏，受到气候、地质的影响较大。（4）电压等级低，配电所结构单一。由于铁路线路属于唯一的用电终端，因而铁路10kv自闭贯通电网不需要进行二次变电即可直接使用。由于铁路对于功能的要求和应用范围基本一致，因而铁路电力系统线路的电力系统所硬件配置上基本相同，功能也相似。（5）具有高度的可靠性。由于铁路自闭贯通电网中使用的供电设备较少，更多的是输电设备，其组成结构简单，因而具有更高的可靠性。（6）接线形式简单。铁路10kv自闭贯通电网是一个单独为铁路服务的内部电网，各电力系统所沿线基本均匀分布且互相连接，构成手拉手供电方式。连接线有两种：一是自闭线，为主运行方式；二是贯通线，为备用方式。
3 10kv自闭贯通线路的线路故障分析
3.1自闭贯通电网相间短路故障分析
由相间短路而引起的自闭贯通电网的故障类型主要有三种：三相接地短路、三相相间短路、两相接地短路、两相相间短路。
两相相间短路时电路主要呈现以下特点：（1）故障相间电压降低，故障相有短路电流，整个系统无零序电流和零序电压。（2）故障区靠近电源测各分段都能够监测到短路电流，二，远离电源侧则无法检测到电流。
两相接地时，无论故障出现在相同区间还是不同区间，电路均呈现以下特点：（1）故障区段靠近电源侧的线路都能够监测到相同的短路电流，故障区远离电源侧的线路无短路电流（2）整个输电线路中有零序电压和零序电流。
三相短路时电路呈现以下特点：（1）故障相电压降低，且可以监测到短路电流，整个系统中无零序电流和零序电压。（2）故障区靠近电源侧的线路能够检测到相同的短路电流，远离电源侧的线路则检测不到短路电流。
三相接地时电路呈现以下特点：（1）故障相电压降低，故障相可以监测到短路电流，但是整个系统中无零序电流和零序电压（2）故障区靠近电源侧的区域能够监测到短路电流，远离电源侧的区域则监测不到短路电流。
3.2自闭贯通线路单相接地故障分析
金属性接地时整个线路呈现以下的特点：（1）非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流；故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。（2）非故障线路的零序电流超前零序电压90°；故障线路的零序电流滞后零序电压90°；故障线路的零序电流与非故障的零序电流相位差为180°。（3）接地故障处的电流大小等于所有线路（包括故障线路和非故障线路）的接地电容电流的总和，并且超前零序电压90°。
非金属性接地时整个电路呈现以下特点：（1）当10KV自闭贯通线路发生单相接地时，非故障相始端的零序电流超前零序电压90°；故障相始端的零序电流滞后零序电压90°；而接地电阻不影响零序电流与零序电压之间的相位差，只影响幅值与初相角。（2）10KV自闭贯通线路发生单相单点接地时，故障区段前端的各分段处零序电流滞后零序电压90°；故障区段后端的零序电流超前零序电压90°。
4 10kv自闭贯通线路的硬件故障分析
变压器是10kv自闭贯通线路常用的硬件设备，而由变压器引起的线路故障也是常见的故障之一。常见变压器故障主要有以下几种：
4.1变压器油温不断升高
一般来说变压器的温度应该维持在稳定值，但是有时候变压器的油温会不断升高，这就说明变压器内部出现了问题。一般来说变压器的油温升高都是由于穿芯螺丝的绝缘被破坏，而铁路供电线路中的电流本来就较大，较大的电流通过穿芯螺丝时，使得螺丝严重发热，影响变压器的正常工作。
4.2变压器绝缘油变质
一般来说变压器的内部与外部隔离，因而变压器内部的绝缘油不会轻易变质，但是各种严峻的气候很可能让变压器绝缘油与空气接触，由于变压器的温度较高，使得绝缘油与空气的反应更加剧烈，生成的各种杂质能够腐蚀变压器内部的金属材料以及绝缘材料，使得大电流经过变压器时变压器的发热现象更加严重，绝缘油与空气的反应也就越快，由此形成了一个恶性循环。
4.3绝缘套磁管闪络或者爆炸
由于密封橡胶圈本身质量的原因，或者是恶劣天气的影响，水分进入变压器内，使得绝缘受潮，引起击穿放电，这样就会导致套管爆炸事故，而套管碎片或者是套管本身存在裂纹都会导致闪络现象。
5铁路10kv电力系统线路故障原因分析
一般来说铁路10kv电力系统线路出现故障都是由于硬件上的故障引起的，因此这里着重讨论铁路10kv电力系统变压器故障分析。
（1）自然条件是引起电力系统线路故障的重要因素，而雷击又是经常发生的灾害之一，变压器遭受雷击的主要原因如下：变压器配套的避雷装置没有起到作用，可能是避雷装置质量有问题，或者长期没有维护而损坏；接地装置达不到技术要求，接地导线的电阻过大，无法快速将电流传递到地上，有可能是长期的风吹日晒使接地装置锈蚀严重，影响了其导电的性能。（2）绝缘老化。变压器的使用年限过长很可能导致变压器的绝缘老化，而变压器的绝缘老化，会导致各种问题，甚至还会增大雷击的几率。（3）过载。铁路系统的工作量较大，因而铁路10kv电力系统线路的变压器很容易出现过载的现象，频繁的过载导致变压器温度升高，温度的反复变化能够导致绝缘的过早老化，一旦变压器绝缘老化到一定的程度，就可能发生故障。（4）受潮。电气装备最害怕的就是水，一旦变压器进水，有极大可能导致变压器运行的障碍，因此在野外的变压器一定要做好良好的防护措施。（5）蓄意破坏。铁路供电线路有很多故障都是供电设备被人蓄意破坏所导致的，这也与铁路输电线路供电臂过长有关。而施工导致的铁路供电线路受损的情况也时有发生。
6铁路电力系统线路故障预防措施
6.1变压器的安装以及运行
变压器安装的时候应该对安装的环境进行选择，保持变压器在良好的环境下运行。对于配套的防雷击设施和防盗设施要齐全，避免雷击事故以及人为损坏导致铁路输电线路的故障。再者在变压器运行的时候首先要保证变压器所承载的负荷在变压器设计的允许范围之内，这样才能尽可能延长变压器的使用寿命。
6.2变压器的维护保养
想要保证变压器的正常运行，应该保证瓷套管和绝缘子的完整和清洁，保证各个接头的稳固，定期对变压器的绝缘油、避雷设施、导电电阻进行检查，保证绝缘油的绝缘效果、避雷设施的有效性、接地线的导电性能。在油冷却系统中。检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制变压器油自由流动的机械损伤。
6.3常规线路的监测
铁路10kv电力系统线路虽然拥有众多的保护措施，但是均需要耗费大量的人力物力来维持，铁路越长需要耗费用来管理的人力物力就越多，这是不划算的。而如今电脑技术已经非常发达，利用探头来进行远距离实时监测已经是很容易的事情，因此在输电线路中设置多个探头来检测整个线路的进行也并非是不可能做到的。通过探头进行整个铁路线路的监测，不仅能够提高对于铁路电力系统线路故障发生的效率，节约解决故障的时间，更重要的是能够节约人力和物理，相关工作人员不必翻山越岭去一段段检查输电线路是否存在障碍，保障了相关工作人员的生命安全。当然，利用探头来实现远距离的实时监控，能够帮助管理人员及时了解整个电力系统线路的运行情况，如果有人蓄意破坏铁路电力系统线路，可以迅速进行修复，避免了重大安全事故和经济损失的发生，使得供电线路的稳定性更强，能够更好地为人民服务。
7结语
10kv电力系统线路是我国铁路的主要输电线路，是构成我国铁路运输网络极为重要的设备，一旦电力系统线路出现问题，铁路行车信号、客货票系统、红外线探测、车号识别系统、无线列调、车站站场及隧道照明、机车车辆运用检修、通信设备、调度管理系统都会出现障碍，甚至整个铁路系统都会出现瘫痪。本文对铁路10kv电力系统线路的线路故障进行了分析，相关工作者可以通过发生不同故障时电路所表现出的特点来确定故障发生的位置。再者针对变压器的故障，可以装变压器的安装、运行以及日常的维护和保养入手，保证变压器运行的环境、运行的状态。相信随着科学技术的发展，各种新的技术将会不断被应用到铁路电力系统线路之中，届时铁路电力系统线路的运行将会更为稳定，为人们提供更大的便利。
参考文献：
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[2]冯宁.铁路10kV电力系统所改造设计若干问题探讨[J].电气化铁道，2011，22（2）：15-17.
【关键词】铁路电力；远动系统；应用
【中图分类号】U224.9+1
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0058-02
0 前言
铁路是国家的重要基础设施、国家的大动脉、大众化交通方式之一，它具有运输能力大、成本低、能耗少、速度高、适应性强等众多优点。在综合交通体系中处于骨干地位，如果没有铁路的现代化就难以实现国家的现代化。由于中国幅员辽阔、内陆深广、人口众多，资源分布及工业布局不均衡，铁路运输在各种运输方式中的优势更加突出，在国民经济和社会发展中具有特殊的地位和作用。
铁路技术装备和信息技术的现代化是实现铁路现代化的重点任务之一，铁路技术装备是铁路运输的物质基础，它包括线路、车站、电力、通信信号设备，机车、车辆、装备、给水设备和建筑物以及电气化铁路的供电设施等。
近年来随着运行管理模式的改革和技术进步，提高了电网安全、经济运行水平、改善供电质量，达到了减人增效的目的，提高处理事故的灵活性和电网的稳定性、安全性，提高了铁路供电单位的经济效益和劳动生产率。先进的电力装备、良好的供电质量记忆一流的服务水平，已成为铁路对电力需求的重要组成部分。在电力的管理中，需要有一套完善的用电管理系统，电网运行状态进行实时监测，及时掌握低压配电网运行状况。利用高科技手段提高用电效率，节约成本，给用电管理提供直接、便利的技术支持，为符合预测、电力调度、用电管理、配套服务奠定坚实的基础。
1 典型铁路电力远动系统组成
为了充分发挥铁路电力的贯穿作用，确保铁路用电的安全可靠，减少其对铁路运输生产造成的影响，所以电力远动技术被引入到铁路电力系统中，电力远动系统在我国的广泛应用时间并不长，大致经历了三个阶段，分别是：有触点式阶段、布线逻辑式阶段和软件化阶段等。
铁路10kV电力远动系统是一个综合的铁路供电和设备运行管理系统，由铁路供电的特殊要求决定其需要采集的数据量。铁路电力远动系统一般选用分层分布式系统结构，主要包括远动控制主站、运动终端和通信通道三部分。
铁路电力远动系统对铁路供电所、电力线路及信号电源进行情况等的实时监测控制，消灭了事故隐患、加快事故的处理速度、保证了铁路行车的供电需求。
铁路电力远动系统采用N链式结构，即一台远动控制主站对应着N个被控端，系统一般除了具有遥控、遥信、遥控功能外，还应具有判断和切除线路故障的功能。铁路电力远动系统如图所示：
1.1 远动控制主站
远动控制主站主要是指在电网调度控制中心的计算机控制系统，它是整个电网调度管理控制系统的心脏部分，一般采用计算机局域网结构，分布式控制系统，以计算机设备为核心，以网络节点为单元进行配置。它主要负责相关信息的收集与处理及综合管理等，对沿线配电所及各站信号电源实施遥测、遥信和遥控，对个站贯通线和自闭线上的高压分段开关实现遥控与遥信。
系统的硬件配置主要有前置机、后台处理机、维护工作站、模拟屏、操作员节点机等网络节点设备及相应的人机接口设备，设置了实时数据打印，文档管理报表打印机、实时监视及卫星时钟同步等设备。
应用软件是整个系统的灵魂，应用软件协调完成同各个远动终端的数据通讯任务；应用软件把硬件系统采集的各种数据如电压、电流、电量等经过计算后以合理的方式显示出来供操作人员参考；操作人员的操作也要通过应用软件才能执行；应用软件还有很多其它功能。应用软件的好坏将直接影响整个远动系统的应用水平。
1.2 运动终端
运动终端设备分为配电所监控终端（RTU）、杆上开关监控终端（FTU）及信号电源监控终端（STU）。
运动终端采集的数据有利于分析正常时的负荷变化和故障时的变化情况，为科学分析判断故障和合理调配资源提供了依据。
配电所综合自动化安装集中式RTU，根据整个系统的配电功能要求，RTU实现对配电所的遥测、遥信和遥控，将配电所基础单元的所有保护信息通过远动系统上送主站，以满足远方遥测、遥信、遥控、遥视等在线监测和远方诊断及维护的要求。
杆上开关控制终端FTU以配电远动控制终端为核心单元，配以不锈钢控制箱体、操作机构、智能充电装置、免维护蓄电池以及其它设备。它主要安装在电力贯通线、自闭线的分段开关上，用来检测和控制开关的运行状态，测量电路的电流、电压和有功功率及无功功率等电气量，采集高压远动负荷开关、高压线路过流、短路遥信、高压线路接地遥信等遥信量，保存十个故障录波数据供系统事故分析。
信号电源监控终端STU设在沿线车站信号机械室内，实现对信号楼电源遥测、遥信、遥控功能。STU以配电远动控制平台为核心单元，与杆上开关监控终端FTU等远动控制终端共同组成车站的监控节点，并转发它们的数据至远动控制主站，完成远动控制功能。它主要检测电力贯通线经变压器输出的信号电源的电器参量，采集信号电源相电压、相电流及有功功率、功率因数、正序、负序等模拟量及低压远动断流器过流、短路遥信等遥信量。记录两路信号电源的低压远动断路器在发生过流、速跳闸时故障点前后各5个周期的电压、电流波形曲线，保存十个故障录波数据供系统故障分析。另外还记录发生越限时，越限点前后各5s的电压、电流有效值的故障曲线。
远动终端主要包括数据输入输出模块、数据通讯部分、电源部分等三个部分组成。
1.3 通信信道
通信信道是远动系统中的最重要的组成部分。借助于通信信道，各远动终端盒远动控制主站得以相互交换信息和信息共享，提高了电力系统运行的可靠性，减少了连接电缆和设备数量，实现终端远方监控。
远动通道物理结构一般采用由光缆构成的环形结构，动态备用运行方式；远动控制主站通过远动通道查询报文查询远动终端的数据，远动终端如有数据则上送远动控制主站，如无数据则回答正常应答报文。
由于铁路电力远动系统本身没有通信线路，远动控制主站通过铁路通信系统提供的专用主／备光纤数字通道与被控终端进行通信，实现远程监控，光纤数字通道采用环形结构。主控站采用双以太网配置，在逻辑上与被控站通信构成点对点通信方式。
2 电力远动系统的主要功能
铁路电力远动系统的主要任务就是将表征电力系统运行状态和各发电厂和变电所的有关实时信息采集到远动控制主站；把远动控制主站的命令发往远动终端，对设备进行调节和控制。
从远动终端发往控制主站的信息有测量量和状态量，测量量有有功功率、无功功率、电压、电流、频率和水库的水位等。状态量有断路器、隔离开关的位置状态、自动装置、继电保护的动作状态，发电机组、远动设备的运行状态等。
主要功能包括遥测、遥信、遥控、打印；具有对线路故障进行检测的能力；有对实时数据采集、传输、分析和处理的能力；具有对远动终端在线自检和显示的功能；对用户画面和用户数据库实现在线修改、编辑和定义的功能；所有计算机有自启动、自恢复功能；冗余配置的双主机系统，有可自动切换和手动切换的功能；对操作人员可进行模拟培训和演示功能等。
2.1 遥测、遥信及遥控功能
遥测、遥信和遥控功能是铁路电力远动系统的最基本的功能。应用通信技术传送被测变量的测量值称之为远程测量，简称遥测；应用通信技术完成对设备状态信息的监视称之为远程信号，简称遥信；调度控制中心发送给发电厂或变电所的远程命令有控制命令及调节命令，应用通信技术完成改变运行设备状态的命令称之为远程命令，又称之为遥控。
当调度中心需要直接抑制发电厂、变电所中的某些设备，就会发出相应的控制命令，这种应用通信技术完成对有两个确定状态的运行设备的控制成为远程切换。在中国，通常把远程切换称为遥控。
随着科技的进步，铁路远动系统的功能根据电力系统的实际需要还在不断地扩展，为了有助于分析电力系统的事故、保证远动装置的正常运行和便于维护，还具有自检查、自诊断等功能等。
2.2 线路故障检测
远动系统在线路故障检测也发挥了重要的作用，当故障发生时采用过电流检测原理，即可判断线路电流是否超过整定值来检测故障。由FTU检测到故障并上报主站，主站系统首先要完成故障的自动定位，在确认线路失电的情况下自动遥控断开故障线段两侧的负荷开关，隔离故障点，然后，自动下发遥控命令闭合两侧配电所出现开关，恢复非故障线段的供电，并给出提示信息和故障的处理报告，供调度员进一步分析。故障发生时，主站自动查找故障区间内所有的FTU暂态3I0值，找到最大值所在的FTU，则故障点位于该FTU相邻的一侧。然后比较该FTU两侧的暂态3I0值，找到较大者，并比较最大值与较大值暂态零序电流的方向，如果相同，则故障点位于最大值FTU的另一侧；如果相反，则故障点位于两者之间。同时利用零序电压3I0值作为故障处理的启动条件和闭锁条件，提高故障检测和定位的准确性。主站系统根据FTU上报的线路电压数据，高压断相故障的位置应该在第一个出现任意线电压或相电压低于断相故障电压上限门槛值（如小于180V），而且大于断相电压下限门槛值（不为0）的开关和与其相邻的上游开关之间。
3 电力远动系统存在的问题
就目前而言，我国的电力远动系统尚在建设之中，还没有形成规模，在铁路的供电网络、路网供电方供电设备等与国外的差距还是很大[2-3]，从而导致供电网络运行水平偏低，线路操作、倒闸作业、故障抢修、恢复供电等效率偏低，频繁的导致了许多重特大安全事故的发生，造成了重大的人员和财产损失，故应加快铁路电力远动系统建设提高供电网络整体运行水平，减少人员使用量，减少事故发生概率。
3.1 运动系统设备的干扰
远动系统设备属高度集成化的弱电设备，其绝缘水平较低，对外界的干扰较为敏感，对于雷电等强电磁脉冲和过电压的耐受能力很低。而远动设备工作环境却是极易受到电磁干扰的强电场所，这些干扰对数据的采集、传输、处理产生影响，进而影响系统的准确性与稳定性。这些干扰主要包括来自自然环境的干扰，放电过程产生的干扰和来自电网的干扰等。
为了防止此类干扰对远动系统的影响，可采取一些措施，如屏蔽措施、系统接地设计、滤波器的设计以及印刷电路板的设计等[3]，采用合理的抗干扰措施能够明显的电力远动监控系统的安全性及可靠性。
3.2 运动系统的通讯通道
路电力远动系统中通讯通道的设置方式主要以利用公网远程拨号方式为主。这种方式产生的原因主要由铁路电力远动系统技术发展的历史原因所造成。电力远动技术进人铁路电力系统时，全路还未组建DMIS、TMIS等系统。为了解决电力远动的通讯通道问题，可以采取以下解决方案，如：电力线载波、利用公网各站端远程拨号上网、用户单位自行敷设通讯线等。随着时间的推移，利用公网各站端远程拨号上网方式逐渐在路内电力远动系统中占据主导地位。随着铁路内部DMIS、TMIS等系统的组建，铁路电力远动系统完全可以借用它们的通讯通道，与这些系统组成综合管理或综合调度中心。铁路电力系统是为铁路通信信号设备供电的系统，该系统的正常工作是铁路通信信号设备正常工作的基本条件，因此，该系统的信息也应该属于行车安全信息。由此可见，铁路电力远动系统应该可以与DMIS、TMIS等系统合并，形成综合管理或综合调度系统。
3.3 远动系统的软硬件设计
由于现代铁路运输和指挥控制系统都是电气化系统，以及一些跟列车行驶有关的新设备都更多的引入了自动化，铁路用户对铁路电力远动系统的稳定性、可靠性提出了更高的要求，所以需要建立可靠、完善的铁路电力远动系统，这里主要的是远动系统的软硬件设计[4]。
在软件设计上尽量使该软件的稳定性达到最好，功能齐全，并且有着严密的逻辑，减少外界干扰对系统的干扰，引起由于软件故障导致的事故发生。在硬件上有优秀的电路设计方案，并与该系统的软件设计相互配合，完成信号的处理与短信息收发等。一旦出现故障能及时发现并使主机或维修人员第一时间获得信息，及时处理。
4 总结
总之随着铁路事业的快速发展，对铁路电力远动系统的要求也在不断的提高，进一步的完善远动系统提高了故障分析的全面性，使主管部门及领导能及时了解系统运行状态，并且远程操作提高故障处理的速度，较少了事故发生的概率，适应经济发展的要求。
参考文献
[1] 钱清泉著，电气化铁道远动监控技术[M].中国铁道出版社，2000
[2] 李焱.从德国铁路电力看我国铁路电力的发展[J].铁道标准设计，2006（2）：93—95
关键词：高速公路 机电系统 结构 功能
1. 引言
高速公路机电系统是发挥道路设施交通功能的主要辅助管理系统，是对高速公路实施现代化管理的主要工具。高速公路机电系统主要由高速公路监控、收费、通信、照明、供配电和隧道安全运行保障等子系统构成。各子系统之间与系统内部由通信网联系。
2. 高速公路监控系统
2.1 高速公路监控系统，是采用现代化的手段对全线交通流量、交通状况、环境气象、设施运行状态进行检测，按照一系列智能控制规则和策略产生控制方案及控制手 段，调整道路交通流的状态，进而实现控制交通流量、改善交通环境、减少交通事故，达到安全、舒适、快捷的运输目的。
为实现这一目的，监控系统必须具备最基本的三个功能：（1）采集交通流数据，判断交通状态：（2）根据交通状态，实施控制策略，决定控制参数；（3）执行控制策略，将控制参数作用于交通流。
2.2 根据高速公路监控系统的功能要求和设备特点，监控系统可分为如下功能子系统：
2.2.1 信息采集子系统：该系统的功能是获取交通信息原始数据，通过视频车辆检测器、超声波检测器、红外检测器、检测线圈、通信设备等形成的交通量采集子系统，获得各段道路的交通量数据。
2.2.2 交通控制子系统。
交通控制子系统包括：交通控制目标、交通控制方法、交通控制参数。控制参数以一定的控制形式作用于交通流。根据控制形式的不同，控制方法可以分为匝道控 制和主线控制两大类，而匝道控制又可以分为：入口匝道定时调节控制、入口匝道整体定时控制、入口匝道交通感应控制、入口匝道汇合控制。
2.2.3 交通诱导信息显示子系统。
交通诱导子系统包括可变限速诱导系统，依靠埋设在道路两侧或中间的可变限速标志，进行整条道路的车速优化处理，使车辆以均匀的密度分布在高速公路上；可 变情报板系统则提供更为具体的诱导信息，向车辆提供准确的交通状态和警告、指挥信息。显示子系统包括控制中心通过电视墙或者大屏幕投影再现重要地段的摄像 机和视频传输设备获取的视频实时数据，和能见度、温度、湿度、风向、风速、雨雪等视频数据，并根据需要可对视频数据进行抓拍记录；通过设在路边的紧急电话 获取紧急救援信号。
2.2.4 中央控制设施子系统。
中央控制设施子系统的主要组成设备有：计算机及其外部设备、大屏幕图形显示板、控制台、电话总机台、不停电电源UPS设备等。
2.2.5 计算机网络子系统。
计算机网络子系统将其他子系统通过计算机网络连接为一个整体，使之真正成为一个功能强大的有机系统。计算机网络系统包括：计算机设备、网络连接设备、计算机操作系统、数据库系统、计算机网络管理、监控系统应用程序。
3. 高速公路通信系统
高速公路通信系统主要由以下几部分组成：主干线传输、业务电话、指令电话、紧急电话、数据传输、图像传输、广播、通信电源和通信管道。
高速公路通信系统作为高速公路机电系统的支撑系统，在整个高速公路管理中处于非常重要的位置，它主要承担以下三方面的任务：
3.1 承担监控系统和收费系统的数据、语音、图像等各类信息的传输任务，使监控系统和收费系统真正成为系统而正常运转。
3.2 承担高速公路内部各业务部门和管理部门的业务联系，如事故增援、道路设备设施的维修等。
3.3 承担高速公路内部的监控中心、收费中心、业务部门和管理部门与外界的联系。
4. 高速公路收费系统
收费系统的主要功能包括：收费口交通量统计和车辆分型，按标准收取通行费并发放收据，汇总、整理与收费有关的数据和交通量数据，传送到收费广场、收费管 理中心、监控中心等各级管理部门的上一级计算机进行处理，编制各类管理报表和进行数据分析，保存重要数据，并根据监控中心的命令，对出入高速公路的车 辆进行控制和调节。
5. 高速公路配电照明系统
高速公路照明系统一般包括主车道照明、广场照明和隧道照明三部分。在运输繁忙、事 故多发、重要路段以及隧道中设置主线照明，可以改善夜间与隧道中的行车环境，降低交通事故的发生率；在收费广场采用高杆照明，可以保证收费车辆的安全交汇 和排队；并且照明系统的设置可以使道路监控摄像机充分发挥夜间监视的作用。
6. 结语
高速公路机电系统是以电子、电气、控制、通信、机械和交通工程等技术为基础的综合性大系统，它主要由监控、通信、收费、配电照明等系统组成。本文重点研究了监控系统的原理、监控过程、各子系统功能与系统间的关系等，并分析了通信、收费、配电照明等系统的结构与功能要求。
参考文献
［1］ 吴伟国，张平乐，王帆.浅谈机电系统建设与高速公路智能化［J］.湖南交通科技，2007，33(4):142～144.
关键词:送电线路结构设计与管理系统；模块；优化
1送电线路结构设计与管理系统建设概述
1．1送电线路结构设计与管理系统建设现状
目前计算机辅助设计在送电线路建设中得到了广泛认可和引用。就我国目前的大部分设计院以及相关送电线路结构设计部门而言，不仅仅配备了相对完善的送电线路结构设计与管理系统，还针对铁塔计算、基础设计以及铁塔制图等各项配备了相应设计软件进行辅助设计。
1．2送电线路结构设计与管理系统建设中存在问题
(1)虽然我国送电线路结构设计与管理系统被提出并被应用，但是就我国目前送电线路结构设计系统而言，分项设计软件和分项计算机管理占据主要部分。我国这些分项软件虽然可以正常完成送电线路结构设计与管理功能，但是之间没有建立联系，不能实现数据共享;部分软件已经通过平台进行了联系，但是就大部分而言仍然缺少通用平台加强之间联系。
(2)进行送电线路结构设计与管理需要大量数据的支持，不仅仅包括电气数据，另外还包括工程地质以及水文的相关数据。但对于这些不同领域数据而言，目前的送电线路结构设计软件不能实现数据共享，进一步增加了送电线路设计与管理系统应用的难度，影响了效率提升。
(3)由于送电线路结构设计与管理系统本身不完善，导致设计成果不能得到及时的储存以及归档，也是目前存在重要问题。
(4)在目前送电线路结构设计中缺乏明显管理，设计是跟随工程或者项目展开，随时使用随时设计，缺乏归档以及存储等管理，导致设计成果利用率很低，造成资源浪费。
(5)专业设计人员作为送电线路结构设计与管理系统的直接使用者和操作者，为提高效率可以加强人员之间信息共享。但是我国目前的送电线路结构设计与管理系统之间共享不畅问题突出，并没有建立起基于互联网或局域网的综合信息共享平台。信息共享有利于问题的解决，也有利于专业设计人员在送电线路结构设计中的发展。
2送电线路结构设计与管理系统功能与总体框架解析
图1送电线路结构设计与管理系统总体框架图(下转第86页)该设计与管理系统是基于数据库进行设计的，把各个设计软件通过数据接口实现连接，这样可以极大提高各设计软件利用率，实现不同软件之间互通。通过该系统还可以实现对送电线路结构设计的管理，以现代化手段进行归档以及存储，充分利用数据以及设计成果，避免重复性劳动，提高利用率。本设计与管理系统主要实现了三方面主要功能(1)数据共享:通过送电线路结构设计与管理系统把地质、水文以及各项工程相关的数据进行连接，实现共享，并经过分类之后在数据库中进行存储，为送电线路结构设计提供数据和资料基础。(2)软件联通:送电线路结构设计与管理系统基于数据库，不仅仅实现各数据之间联通共享，还把分项设计软件以及不同设计人员连接在一起，进行数据和资料共享，有利于工作效率提高。同时在该系统中还建立相应交流平台为设计人员交流提供服务。有原来相对单一的应用程序转化为相对统一的设计平台。(3)设计与管理:本系统中涵盖了送电线路结构设计的各个分项软件，包括杆塔等各相关施工图的设计等。最终本系统能够对所有的技经配合资料进行统计以及管理。
3送电线路结构设计与管理系统各模块优化设计分析
3．1线路结构原始资料分类模块
前面对我国送电线路结构设计与管理系统应用现状的分析中发现，专业间数据共享问题突出，于是本次在进行优化设计中把线路结构原始资料分类软件进行集成，构成新的原始资料分类模块。把送电线路结构设计中所需要的各项资料进行整合汇总，并且按照设计要求进行整理，为设计做好数据准备。(1)该模块采用了智能辅助输入以及自动对比记忆技术，能够对于系统需要的数据进行读取，通过杆塔序号匹配等实现原始资料的录入。(2)按照送电线路设计以及杆塔的实际要求进行相关数据的分类，让不同的杆塔匹配不同的地址水文等原始资料。(3)这一模块还具有数据输出功能，最终为施工图设计等输出汇总好的数据包文件。注:这一模块中利用了数据互通技术，把不同的资料进行整合联通。
3．2送电线路结构基础设计模块
3．2．1水泥杆基础设计
在该设计与管理系统的优化设计中，把《水泥杆基础计算及制图软件》集成到改系统中，和原始资料分类模块进行数据接口对接利用其数据。首先，利用该软件进行包括底盘计算在内的各项水泥杆相关计算。在本软件中各处多种计算方式，通过计算之后进行优选以及验算，最终确定最优数据。其中计算中所需要的基础数据可以从线路原始数据资料分类模块中进行调用，最终输出计算结果(简明与详细)供绘制图纸使用。其次，完成相应计算之后，该软件还能够调用AutoCAD软件进行相应图纸的绘制。在进行图纸绘制中可以直接调用前面计算的数据，不需要再进行重复输入。
3．2．2铁塔基础设计
同样，该系统中集成了《铁塔基础计算及制图软件》，并利用原始资料分类输出的接口文件数据:(1)分项软件对塔型等进行分析，并根据分析结果从数据库中调用相匹配基础施工图。(2)对于不能调用或者是匹配的基础施工图，提取相应基础数据和参数，进行数据输出。根据数据并结合各软件院(山西院、山东院、中南院等)展开软件升级以及基础施工图设计。(3)该系统最终把计算好的数据以及选用的基础施工图进行归档和存贮，自动存入数据库系统。
3．3计算及施工图模块计算及施工图模块
作为该系统中最重要的一个模块，包括水泥杆基础施工图及计算、铁塔基础施工图及计算书设计等。在这一模块功能的实现过程中会从线路结构设计原始数据分类模块中读取基本数据，并且根据调用的实际数据来自动生产送电线路结构设计中所需要的施工图纸，对于工程量进行计算和统计。另外这一模块还会对工程指标进行分析，希望进一步改进和优化。
3．3．1PZB生成施工图模块
这一模块主要由基础配置表CAD以及材料量统计等自动生成功能组成。基础配置表CAD主要进行数据检查以及数据匹配等。另外还包括程序错误以及处理的功能。当塔型数据库以及基础数据库数据不完善或者是错误时，系统会给出提示让用户进行修改或补充。
3．3．2PZB在CAD上作图模块
这一模块主要是和AutoCAD软件进行联通，然后利用CAD进行设计图纸的图上操作。通过CAD来进行杆塔相关基础信息的填写，另外还对材料量进行统计，生成一览图、基础目录以及相应计算书。4结语送电线路结构设计与管理系统的研究与开发已经提出多年，在开发基础上进行优化设计并投入实际的应用。本文针对系统目前存在的部分问题进行了相应改进和优化，希望能够进一步提高系统的利用率，提高送电线路结构设计效率，降低成本。
参考文献:
［1］何发达．220kV送电线路工程基础选型设计分析［J］．低碳世界，2017(22):62～63．
【关键词】电路板；功能测试；PXI总线；虚拟仪器；VISA库；数据采集；交换机；调度机
1.引言
随着电子技术的飞速发展，产品的开发周期不断加快，因此对自动测量测试系统的要求也随之不断提高。测试平台必须能够进行快速修改和扩展，以测试新的功能，适应快速的产品开发流程。
FAST电路板功能测试系统（Circuit Boards Functional At Speed Tester，简称FAST）设备主要为交换机、调度机、应急通信系统的电路板提供板级功能测试，可以共用相同的测试平成ALU（Analog Line Unit，模拟用户单元）、DTMF（Dual-tone Multi-frequency，双音多频）、DTU（Digital Trunk Unit，数字中继单元）等多达60余种不同的电路板的功能测试；支持自动和手动测试模式，提供自测、故障定位和校准功能，具有强大的综合测试能力。
FAST电路板测试系统基于PXI（PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展）总线技术的设计使其具有开放的系统架构，易于系统集成和扩展，可以很好地满足不断更新的测试需求。
对于各种电路板的功能测试所需要的各项参数或功能如电压、电流、传输噪声、传输衰减、频率响应等，都是通过虚拟仪器的技术设计实现，不再需要单独配备相应的传统测试仪器，这样大幅度降低了系统的成本而不减少测试功能。
2.系统概述
FAST电路板功能测试系统的组成包括主控计算机硬件、测试仪器硬件、操作系统、VISA（Virtual Instrument Software Architecture，虚拟仪器软件体系）库、仪器驱动器和应用软件开发平台，以及测试应用程序，组成一套完整的从底层到顶层的纵向结构[1]。系统组成的结构如图1所示。
2.1 PXI总线
PXI总线是美国国家仪器公司NI与其他厂商合作推出的专为测试任务而优化的Compact PCI总线，其核心就是一个高性能的数据传输总线，此外还结合了PCI的电气总线特性与Compact PCI的坚固性、模块化及欧式卡机械封装的特性。数据传输速率133MB/s以上，远远高于GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口总线）和VXI（VME bus eXtensions for Instrumentation）总线。PXI已成为成长最快的标准化技术，PXI具有开放性、模块化、高性能、低成本等特点，越来越多的项目转向PXI解决方案。
2.2 虚拟仪器
虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）是基于计算机的仪器，利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量。不管是传统的还是虚拟的仪器，它们的功能都是相同的：采集数据，对采集来的数据进行分析处理，然后显示处理的结果。它们之间的不同主要体现在灵活性方面。虚拟仪器由用户自己定义，这意味着可以自由地组合计算机平台、硬件、软件、以及各种完成应用系统所需要的附件。而这种灵活性在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。
例如对于常用的传输噪声电平的测试可以通过虚拟仪器完成，其流程如下：被测试电路板的信号经过信号调理单元被数据采集模块连续采样，然后对采样到的信号进行数字滤波，抑制带外信号，然后通过波形测量VI中的FFT Power Spectrum Density函数计算信号的功率谱密度，在这个函数中对输入的噪声信号采取平均处理的方法，进一步消除信号中的周期噪声。最后对功率谱密度函数的输出进行积分得到信号的平均功率。把平均功率进行单位换算得到噪声的功率电平。
3.系统硬件
FAST电路板功能测试系统采用基于PXI总线技术的NI65xxHSDIO模式发生器和PXI 62xx多功能数据采集卡作为测试平台的核心仪器，与主控制计算机、12种专用测试硬件单元共同组成FAST的系统硬件，系统硬件框图如图2所示。
3.1 主控制计算机
主控制计算机的控制方式有GPIO（General Purpose Input Output，通用输入输出）方式、PCI-MXI-PXI（Multisystem eXtension Interface，多系统扩展接口）方式、GPIB三种方式。
3.2 专用测试硬件单元
FAST系统共包括背板单元、测量单元、接口单元、子板单元、TSIU单元、Term-U单元、PCE电路板、信号调理单元、夹具单元等共12种硬件电路板单元。
测量单元提供了功能、指标测试所需的各种接口和控制功能，并且提供了测量设备到音频总线的接口和控制，包括GPIO接口，铃流产生和控制，用户线和中继线测量接口，保持线圈，TIMS（Transmission Impairment Measurement Set，传输衰减测量设置）接口，成环控制，A/D电平转换，呼叫进程等功能。
接口单元的主要功能：DTMF成环铃流检测、串行接口转换、提供了控制分系统和远端分系统之间的命令总线和音频总线的内部连接。还包含内置测试继电器和器件，用于提供对控制、远端分系统中的音频总线进行完全的自动诊断。
信号调理单元，用于DAQ和TR线的接口。为数据采集卡PXI62xx和TERM、MEASURE单元提供接口，完成相关信号的数据采集。
PCE（PCM Exchange，PCM交换）单元，与HSDIO（High Speed Digital Input Output，高速数字输入输出）的接口，完成UUT（Unit Under Test，被测单元）测试信号的转接；PCM选定两个时隙的交换；HSDIO部分的驱动和缓冲。
子板单元包括：Measure Connect Sub-plane-MC SUB、Term Shelf Sub-plane-TS SUB、DAQ、HSDIO共四种电路板。子板是背板信号的扩展板，通过背板-子板接口与背板相连接。
TSIU（Term Shelf Interface Unit，项目机架接口单元）单元，用于接收通过子板从控制分系统GPIO上送来的控制信息，并上报相应的状态信息。
Term-U（Term Unit，项目单元）单元提供16路电话所需要的继电器开关电路，用于提供从远端分系统公共音频总线到外部被测试设备的连接。
夹具单元提供了和UUT之间的接口。
4.系统软件
测试软件是测试系统的运行核心，软件功能的完备性、易用性、软件结构的先进性、可扩展性以及软件系统运行的安全性、可靠性，是测试系统成功与否的重要标志。
4.1 测试程序框架
FAST的测试程序用LabWINDOWS/CVI和LABVIEW编写。为保证各个测试程序的一致性和兼容性，FAST的测试程序有一个相对统一的用户界面，测试过程的控制、文件输入输出、数据和信息显示、数据和状态记录等功能，通过统一的测试程序框架提供[1，2，3]。其测试程序框架按功能分包括：源代码文件结构、主界面及操作、软件平台通信、测试仪器通信、数据显示与记录、故障诊断等。
4.2 多线程和测试流程
由于在测试过程中随时接收操作者的命令，所以FAST整个软件采用多线程方式。测试线程在后台运行，主线程接收操作者的命令。每种板型的后台程序都是线程。线程在main中创建，是一个while（1）结构，在exe文件关闭后删除，所以任何时候，只有一个线程在运行。
在FAST项目中，涉及到对模块的操作，可以使用对I/O的操作来实现，涉及到对PXI总线的操作，则调用labVIEW生成的DLL（Dynamic Link Library，动态链接库）文件，最重要的是必须能控制测试结构，即安排好程序模块的组织。公共测试流程如图3所示：
从图3可以看出，测试程序包括以下接口：和DLL文件的接口。要求DLL函数必须返回测量值或给指针赋值，不管正确与否；和模块的接口，直接使用LabCVI提供的OUTP或其他系统功能函数；和文件的接口。得到待测板型的各种指标，从而进行比较。应用到的技术包括：project的建立、控件的使用、定时器的使用、EXE文件的生成、DLL文件的调用、对I/O的操作、对文件的操作。
5.结语
FAST作为一个专用的自动测试系统，用于对各种电路板板件进行功能测试，从而评定整个板件功能与指标是否合格。这一步骤是生产、开发环节中不可或缺的一项。
FAST电路板功能测试系统对60多种功能不同的电路板单元的功能测试可以共用相同的测试平台，易于扩展升级，实现了特定电路板功能测试的专用性和基于PXI总线技术和虚拟仪器技术的自动测试测量系统的先进性与通用性良好地融合，具有强大的快速综合测试能力，在实际应用中取得了良好的效果。
参考文献
[1]李行善，左毅，孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京：电子工业出版社，2004.
[2]秦红磊.自动测试系统[M].北京：高等教育出版社，2007.
关键词：课程整合;电路原理;信号与系统
1“电路原理”与“信号与系统”课程介绍
“电路原理”课程是高等学校本科电子与电气信息类专业重要的基础课，该课程以分析电路中的电路原理，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容，为之后的专业基础课和专业课提供电路理论基础知识及电路分析方法支撑的重任。对电气工程及其自动化专业，电路课程尤为重要。学习本课程要求学生具备相关的数学和物理知识基础。电路课程理论严密、逻辑性强，有广阔的工程背景。电路理论是当前电子科学技术的重要理论基础之一。学生通过对本课程的学习，有助于树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，对科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力的培养也具有重要的作用。学生通过“电路原理”课程的学习，应该掌握电路的基本理论知识、电路的基本分析方法和初步的实验技能，为进一步学习电路理论打下初步的基础，为学习后续专业课程准备必要的电路知识。
“信号与系统”课程已经从电子信息工程类专业的专业基础课程扩展成电子信息、自动控制、电子技术、电气工程、计算机技术、生物医学工程等众多电类专业的专业基础课程，甚至在很多非电专业中也设置了这门课程，而其内容也从单一的电系统分析扩展到许多非电系统分析。虽然各个专业开设这门课程时的侧重点会有所不同，应用背景也有差异，但是，本课程依然保留了以分析系统对信号的响应为主线的教学体系，以适应当代信息科学与技术发展的需要。《信号与系统》的教学内容分为两大部分：连续信号与系统分析和离散时间系统分析。涉及了信号与系统的概念、信号分析、连续时间系统和离散时间系统的时域和频域分析、系统的状态变量描述、傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换等等。该课程对于理论和实践两个体系都有很高的要求。
2两门课程内容优化整合
两门课程内容的优化整合是教学改革的重点和核心，两门课程不是简单的整合在一起就成，而且两门课程之间相关联的内容有大量重复，“电路原理”课程中包含了“信号与系统”课程中连续信号与系统分析的相关内容，如电路与系统的复频域分析、系统函数、系统稳定性、系统频率特性、系统零输入响应和零状态响应、自由响应和强迫响应、傅里叶级数和傅里叶变换、频谱、系统复频域分析、状态变量法等。因此，如何优化教学内容，避免重复教学是课程内容优化的一个核心。在总体优化上应突出两门课程的重点，既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单重复，力求构造相对完整的课程体系，不再单独强调各个学科课程之间的内容体系，使两者相互交融、相辅相成。在内容的选择上，将电路与系统的复频域分析，系统的网络函数等内容放在电路中讲述，在“信号与系统”中重点讲述傅里叶变换，并以傅里叶变换为核心研究线性系统和信号处理和通信理论的相关问题，着重信号分析和信号通过线性系统的响应大力压缩拉普拉斯变换相关内容，加强离散分析和Z变换等相关知识。使既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单、重复、力求构造相对完整的课程体系。
3新课程特点
将“电路原理”、“信号与系统”课程内容进行整合优化为“电路、信号与系统”，两门门课程的整合不是简单地拼凑成一门课程，而是按照专业培养目标融合成有机联系的课程体系。
3.1内容更加精练、学时减少
对“电路原理”课中某些经典内容，如网孔法、电压法、电流法等电路分析方法，只介绍基本概念和方法，不再追求复杂电路的计算，复杂电路分析可以借助于电路分析软件实现。对“信号与系统”中微分方程和差分方程的各种经典解法，只了解基本概念、物理意义，不需要掌握复杂的求解过程，主要掌握如何用信号与系统的基本理论，分析和解决工程中的实际问题。这使得学生对两课程学习效率提到，也提高了教学质量。
3.2为避免内容膨胀、课时增加，在“电路原理”课程中压缩某些经典内容
3.3在“电路原理”课程中，始终如一地建立信号与系统的概念
把电路看成为一个系统，特别强调系统的自由响应和强迫响应、零输入响应和零状态响应的物理概念。
3.4可以强调三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的数学概念、物理概念和工程概念，傅里叶变换、拉普拉斯变换在“电路原理”课中介绍，在“信号与系统”中在拉普拉斯变换的基础上引入Z变换，并且实际运用。
3.5特别强调信号频谱的概念
“电路原理”非正弦电路分析一章中，加强了频率特性和频域分析的概念，为学习离散时间信号分析奠定坚实的基础。
4教学方式改革
在对课程内容整合和优化的同时，需要对教学方法和教学手段进行改革，总体上调动学生学习的主动性和积极性，要改变传统的满堂灌、填鸭式的传统教学方法，实行启发式、讨论式、发现式教学，传统教学与现代教学相结合，使学生不会感觉学习疲惫。
4.1转变传统的教学思想
改变传统教学方式，不该想以前一样重分数而不重能力，得注重学生的动手能力与所学知识的综合应用能力和创新能力的培养。在具体教学过程中，重视基本内容的深刻理解和基本概念的建立，熟练掌握公式的使用和解题技巧，强化所学知识的综合应用与创新能力的培养;使学生有更多的发现问题、思考问题的空间。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即O+和O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入δ（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。又如离散信号与系统分析中，数字滤波器的滤波过程和滤波性能是一个难点，在讲授中反复比较模拟滤波器和数字滤波器的特点及共同点，使学生对数字滤波器有一个清晰的概念。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即O+和O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入δ（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。
4.2加强计算机辅助教学
我们在电路课程中，可以增加机辅教学内容效果很好。在掌握基本内容、基本概念的前提下，在电路原理课程中引入计算机辅助手段，不仅可以形象展示电路性能、减少复杂电路计算量，同时可以激发学生学习兴趣，并初步掌握电路分析设计的实用方法，为学生进入专业学习后接触实际应用打下良好基础。
目前，在电路教学中使用的计算机辅助分析软件主要是MATALB，课堂教学中，在多媒体教学软件中加入利用软件计算进行演示的内容。同时安排专门的教学环节进行使用功能的介绍，并有专门的上机练习和考试时间。
在本教学体系中，电路原理方面的机辅教学可分成两个方面;先对电路原理见血内容进行演示，之后在开设MATLAB课程。在“信号与系统”课程中，由于课程内容以离散信号分析与处理为主，故进行计算机分析与处理实际上已属于实验教学的范围，是“信号与系统”课程一个必不可少的教学环节。考虑到学生已学过计算机语言，且多数学生自备电脑，故在本课程教学过程中，我们编制了MATALB程序，结合教学进度布置作业由学生自行上机实验。通过上机实验使学生更好地理解信号分析与处理的基本原理，更好地巩固所学知识。
随着用人单位对本科生知识结构和水平要求的不断提高、本科专业结构调整以及新兴学科的不断增加和知识总量的不断增长，基础教育的地位和作用更需要加强，因此，对电子类等专业的“电路原理”“信号与系统”两门专业基础课程进行了整合和优化，在教学方法和教学手段等方面提出了相应的改革方案，使其更加系统化、规范化，教学效果会明显提高，随着科学技术的发展和电子类专业人才培养目标的改变，需要对课程体系进行不断调整和优化，以适应社会对人才的需求。
参考文献：
[1]李培芳，李育玲，童梅.“电路原理”与“信号与系统”课程的整合与优化[M].电气电子教学学报，2003-11-25.
[2]李萍，刘国忠.“电路原理”、“信号与系统”和“自动控制原理”课程的整合与优化[M].光学技术，2007-11-15.
[3]许波，陈晓平，姬伟，毛彦欣.“信号与系统”课程教学改革思考与实践[M].电气电子教学学报，2008-02-15.
[关键词]自动控温 恒温器 限温器 热电偶温度计 控制开关
中图分类号：U281.92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0293-01
0.引言
21世纪中国进入了信息化、智能化时代，人们对生活水平的要求向高质量、高标注迈进，越来越多的智能化电器产品走进了人们的生活，电饭锅就是其中之一。普通电饭锅在煮饭过程中不能实现温度的自动控制，这样当饭煮好后电路系统继续工作，便会有液汁或粥汁溢出，很容易造成电路短路又不卫生；同时，由于电路的继续工作，还会造成电能的浪费。本文对普通电饭锅的工作原理进行改进，达到自动控温的目的，避免了由于液汁或粥汁溢出引起的不安全隐患，同时也实现了节约能源的目标。
1.电路及原理图
本文通过对自动控温系统及电路的设计与研究，改进了常用电饭锅的工作方式，实现了电饭锅火力结构的自动调节。通过加热温度与时间的研究，设置了可调双金属恒温器的断开温度；通过研究温度与时间的关系及加热盘HD的阻值，设计了利用二极管的特性，减小工作电流的电路。用到的仪器、材料主要有PIC元件、恒温器、恒温调节器、限温器以及电加热器和热电偶温度计等。图1给出了改进前后电饭锅的工作原理图，其中（a）图是改进前的，（b）图是改进后的。
利用改进前的电饭锅煮饭时，总有一些蒸汽水滴和粥汁从排气孔不断冒出。这样既浪费电能又不卫生，若外冒的液体进入电路时，易对内部的电子元件的正常工作造成威胁，不仅缩短了电饭锅的使用寿命，而且易造成短路漏电等事故。
针对上述问题，我们改进了普通电饭锅的电路结构，在原电路的基础上增加一个二极管（改进后电路图所示）。在电路工作时，当温度达到50～60℃之间时，双金属片恒温器和恒温调节器都断开，电流经过二极管和磁钢限温器，流向发热盘HD，使其产生热量对食物进行加热。当电流通过二极管时，利用二极管“通直流、阻交流”的性质消除负向电流的影响，从而使发热盘HD产生的热量相对减少，对食物进行缓慢加热。这样能很好地减少蒸汽和粥汁的溢出，降低了蒸汽和粥汁对电路的损坏，延长了电饭锅的使用寿命。
2.实验数据处理
图2给出了电路改进前后把600ml水在相同的条件（标准状况）下，从相同的温度（T=290K）加热到沸腾所需时间的对比。
从图2可以看出：在加热过程中，开始时，水的温度上升比较快，当达到预设温度后（本实验预设温度为90℃），改进前电路加热时水的温度仍急速上升，而改进后电路加热时水的温度上升速率明显减缓，可以看出改进后电路加热时温度随时间变化比改进前电路加热时温度随时间变化更加平缓。这说明：当达到预设温度后，电流继续流经二极管时，发热盘产生的热量减少，温度变化趋于平缓。
3、结束语
电饭锅经过改进后能够自动控温，还具有原电路的煮饭功能，并且实现了一定的防沸效果，减缓了液体沸腾的剧烈程度，减少了蒸汽的冒出量，降低了溢出的液体或蒸汽对电饭锅内电路元件的损坏以及可能造成的安全隐患，并延长了电饭锅的使用寿命。但利用改进后的电路设计的电饭锅仍存在一定的缺点，比如在煮饭过程中时间会比原电饭锅长，所以有待进一步研究。
参考文献
[1] 程守洙等.普通物理学（第二册）[M].北京：高等教育出版社，1998：234.
[2] 沈文华，路申龙.普通物理实验[M]. 北京：高等教育出版社，2004：122―125.
关键字： 电压相角； 对称计数； 同步补偿； 数据采集
中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）03?0132?05
Design and development of voltage phase angle test system for new type power line
TANG Xu?hui
（School of Electronic and Communication Engineering， Shenzhen Polytechnic， Shenzhen 518005， China）
Abstract： The system is suitable for the online measurement of voltage phase （or phase shift） generated by 50Hz AC after tens of kilometers even hundreds of kilometers transmission line. The system includes two identical testing devices of A and B. The two devices collected the data under the control of synchronous clock， and the data is sent to PC after each 5 minutes. The timely monitoring of the voltage phase is realized by analysis and process， computing and display the output result through NI/CVI LabVIEW development platform， which provided a powerful support for the power system stability and safe operation.
Keywords： voltage phase； symmetric count； synchroballistic； data collection
0 引 言
近年来，随着电力系统规模不断扩大，大容量、超高压、远距离输电日益增多，系统结构日趋复杂；电力系统稳定性的监控和保障需求日趋迫切。就近些年我国部分地区遭受罕见冰灾，导致输电线路受损、甚至停运的灾情来看，有效监控电力系统稳定性的技术研究对突发灾情的预防和抗灾尤其重要。
从电力系统的稳定性分析与系统控制来看，相角（或相位移）是反映系统稳定性的最主要的状态量，而其中电压相角的大小直接反映了电力系统静态稳定和暂态稳定的状况。如果相角能够被准确测量，一方面调度监控系统能通过监控电压相角变化，及时发出调度命令；另一方面自动调节装置能根据相角的变化控制发电机的功角，自动安全装置可以采取紧急控制措施，如切机、甩负荷等，使系统受到的损害最小。这样，相角这个状态变量不仅能用于调度中心的集中监控，也能用于分散的就地监控以解决系统的稳定性问题。因此，研究电力系统精确的相角测量技术，为电力系统的稳定控制和保护具有重要意义。
1 相角测量技术的国内外研究概况
由于电压相角的测量对电力系统具有重要意义，很早人们就开始探索各种测量电压相角的方法。
早期的方法是将电网上送端的交流电压波形通过专用通道传送到受端处，并和受端处的电压波形相比较、从而得出两端的电压相角。由于这种方法在异地通信传输上有很大的延时，造成测量精度不能满足要求。
另一种方法是在电网上对两点的电压相位进行同步采样，将两个采样点的相位转换值分别通过远程通道送到调度中心，经波形恢复、数据分析比较而求得相角。这种方法要求异地两个时钟必须有较高的同步精度。由于电压相角测量的是相距遥远的两端点电压之间的相位差，两端采样所使用的标准时钟是有一定的误差的，故测量的同步性以及信息在通信传输上（从送、受端某一端传送到调度控制中心）的不等延时均会引起所测电压相角的误差。可以算出：对于50 Hz工频量而言，1 ms的同步误差即可产生18°的相位误差。要保证相位误差小于1°，就必须要求同步误差不超过55 μs。所以，相角测量技术的关键在于如何实现高精度同步的测量。
随着全球定位系统（GPS）的迅速出现，为研究电力系统电压相角的测量技术提供了一种新的手段。对于在电网任意两点上的采样装置而言，GPS系统提供的精确时间作为一个共同时间基准。利用GPS定时进行电压相角测量的基本思路为：在送端和受端利用各GPS接收机产生的脉冲同步信号（如1 PPS），测出脉冲上升沿和50 Hz发电机电势及母线电压波形上升时过零点之间的时间，则电压相角所对应的实际时间为：
[t3=t2-t1±Δt]
其中，[Δt]为异地两端的同步误差；[t1]和[t2]为在异地两端分别测得的时间。
经编码与测量时的时间一起，通过通信传递到同一个地方，如调度中心进行计算得到电压相角值。采用“共视法”实现GPS时间信号的传递进行电压相角测量的方案，如图1所示。
图1 采用“共视法”实现GPS时间信号的传递
进行电压相角测量的方案
这里所谓的“共视法”是指：在两个观测站或多个观测站各设一台GPS接收机，并同步观测同一颗卫星来测定两用户时钟的相对偏差。利用GPS“共视法”进行时间信号的传递，常常会受到如下因素的影响而产生误差：卫星时钟相对GPS系统时的偏差（简称卫星钟差）、接收机时钟与系统时的偏差、卫星的轨道误差、相对论效应、大气层效应、电离层效应、对流层延迟、接收机跟踪环误差、多径与遮挡效应、卫星与接收机硬件偏差等等。虽然，“共视法”就是利用“对称”的方法实现了消除卫星钟差的影响，同时明显减弱卫星的轨道误差以及大气效应折射误差的影响，但是其他因素的影响仍然存在，理论上所得相对钟差可达数十个ns。但在实际工程应用中，据业界报道，现今利用上述方案对进行电压相角测试精度最高虽能达到1°的要求，但由于上述影响测试精度的因素很多，任何环节出现问题都会造成较大的测量误差而不能满足预定要求，导致工程成本非常可观（达上千万元）；而且此测试方案只应用于220 kV以上的电网中进行粗密度测量，应用范围有限。
2 基于“对称计数与同步补偿”思路的电压相角
测试系统的设计
鉴于上述情况，投入研发新型的电力线路电压相角测试仪。旨在研究一种经济、科学、实用的测量方法，实现对电压相角参数测试技术的补充，着重解决GPS技术存在的不足：如何降低测试成本；尝试应用于220 kV以下的电网中进行对电压相角的精密度测量。
这里提出了一种基于“对称计数与同步补偿”的思路，以实现异地高精度同步采样实现电压相角的测量。即A、B装置经在同一地进行同步清零后，分别在A、B地同时进行“对称计数”，通过锁定和分析计数历时时间来确认同步采样的起始时刻，配合准确测定计数时钟系统误差与一致性误差等因素，实现科学的“同步补偿”从而达到高精度同步采样电压波形的目的；得到的采集数据利用NI/CVI LabVIEW开发平台等高技术手段，实现了电压相角的自动测量、分析、显示等多种功能。此系统的具体设计思路可阐述如下。
2.1 基于“对称计数与同步补偿”的思路实现异地高精度同步工作
这部分也就是要重点解决的技术关键问题和创新点。如图2所示，具体实现步骤如下：
2.1.1 测定时钟源的系统误差和一致性误差
本系统包括功能相同的两个测试装置A号机和B号机，拟定它们均使用同型号同批次的高稳定度、高精度恒温晶振20 MHz作为时钟源。通过科学实验、分析研究影响时钟稳定度、一致性偏差的因素，建立合理的误差数学模型，以确保及时对同步时钟进行误差补偿。
2.1.2 A、B机在同一地进行统一同步清零并启动“对称计数”
在同一地同一时刻，使用同一同步脉冲对A、B机统一进行同步清零。注意：这个同步是绝对的同步。从此刻开始，两机分别对各自的时钟进行累计计数。假设A机就放置在A站准备进行数据采样，而B机将长途运送到B站。
2.1.3 “对称计数”状态下A、B机进行同步采样
此时，A机和B机都已经分别在A站和B站准备就绪，只等待采样命令的发出。当分处异地的两机上的“采样开始键”按下后，A、B机将“同时”开始进行数据采集。注意：实际上A、B机上的按键不可能同时按下。如何解决这个问题？由于A、B机在绝对同步之后一直都处于累计计数的状态——即“对称计数”状态，注意：最长计数时间为12 h，应能满足实际测量需要。当“采样开始键”按下的瞬间，A、B机将此时的历时时间计数值锁存（注意A、B机仍然还处于计数状态），这样A、B机就将自绝对同步清零操作开始至“采样开始键”按下止的历时时间数据记录下来并送入各自的微处理器，这个数据也就是A、B机各自数据采集开始的准确时间。
图2 基于“对称计数与同步补偿”的思路
实现异地高精度同步工作过程
2.1.4 “同步补偿”实现高精度同步
当A，B机经历了5 min的数据采集和存储后，可以将存储的数据上传入PC机上的NI/CVI开发平台进行分析。根据被记录的历时时间数据，经过历时时间分析比较，并配合时钟源的系统误差和一致性误差进行“同步补偿”，找到A、B机在绝对同一时间段的有效采样数据段，然后再进行分析和波形恢复，从而计算出电压相角参数。
2.2 新型电力线路电压相角测试系统的具体实现原理
本测试系统由上位机系统和电压相角测试系统两部分构成，两者通过串行通信接口实现数据传输。电压相角测试系统将从两地采集到的数据分别上传到上位PC机，通过NI/CVI内置强大的测试分析和显示功能进行科学地分析、处理，经过有效计算结果实现同一时间段的数据的准确对齐并实现波形恢复，从而计算相角参数。
电压相角测试系统则主要由如图3所示的六个模块构成：CPU处理单元ATMEGA128L、键盘输入控制模块、液晶显示模块、计数单元、高速采样模块及存储单元构成。
其中，系统采用具有12 位精度、内置6通道采样/保持放大器、双极性输入的A/D转换器——ADS7864，在高精度同步时钟的控制下，实现采集电力线路的电压波形数据。
系统采用AT45DB321D 4M FLASH存储器实现在一个采样脉冲周期内完成一次数据的采样和科学存储，以完成实时性较高的数据存储任务（注意总采样时间为5 min左右）。
系统的计数单元由时钟源、异步二进制计数模块、历时时间锁存模块及串并转换模块构成。此单元确保计算出A、B装置各自数据采集开始的准确时间、并且输出采样脉冲支持高速采样。计数单元还具有一清零输入端口，该清零输入端口可输入同步脉冲，从而进行同步清零。
图3 电力线路电压相角测试装置设计框图
3 新型电力线路电压相角测试仪的研制与测试
这里按照如图4所示的本系统具体实现原理框图进行了各个模块的电路设计制作与调试，具体包含：ATMEGA128单片机开发系统模块（含输入/输出接口、串行通信接口等）、前端调理模块、A/D转换模块、FLASH接口模块、计数锁存与上传系统模块、计数清零模块、电源模块。完成整个硬件电路的设计调试之后，进行了上位机基于LabVIEW软件的数据通信、界面显示与控制、数据分析、波形恢复、同步补偿与计算等功能软件的设计，并进行系统联调与测试。
3.1 定制晶振的系统误差测试
采用东莞市大普通信技术有限公司定制生产的两个型号为DAPU O23A?ECDN?20 MHz高精度恒温晶振进行测试实验。这一对晶振的频率精确度分别为[-0.85×10-8，][0.435×10-8，]日老化率分别为[3.67×10-10，][4.35×10-10。]
图4 电力线路电压相角测试装置详细原理框图
按照如图5所示设计方案设计硬件电路，完成制板和硬件调试。在这个实验平台下进行两个恒温晶振的一致性误差测试：
（1） 等时间间隔测试：在分别设置每连续5 min、10 min和20 min三种时间段计数后进行一次同步清零的情况下，测试两个高精度恒温晶振的计数一致性误差。
（2） 设置每连续1 h计数后再进行一次同步清零的情况下测试，在此期间，每5 min或10 min记录一次数据，测试其误差累积结果是否具有线性特征。
图5 恒温晶振一致性误差测试平台
（3） 连续计数拷机测试：分别进行每连续计数拷机2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、8 h、15 h再进行一次同步清零的测试。
经过多方式多轮测试，这两个高精度晶振可以保证在4 h连续计数拷机工作下一致性误差为0；4～8 h连续计数拷机工作下一致性误差为409.6 μs；8～15 h连续计数拷机工作下一致性误差为819.2 μs；可以满足本项目的应用要求。并将系统误差用于同步补偿中。
3.2 基于本系统的电压相角测试过程
首先系统上电初始化。主要完成系统主要芯片部件的初始化，其中要对FLASH整个芯片进行页擦除工作。
当完成初始化工作后，系统处于待命状态，这时用户可以开始进行测试工作。系统提示用户“请选择按键”。
当用户按下“开始”键后，系统进入数据采集过程：当用户按下“结束”键后，则完成了数据采集过程。系统采集到的数据在数据采集过程中已存储到FLASH中。此时系统提示用户进行下一步骤的操作。
用户需要将采集到的数据上传到PC机中，则按下“上传”键，系统进入基于串行通信的采样数据上传过程，这需要一段时间。
当数据上传结束后，系统提示用户。后续则是在VI程序中进行数据分析和处理的过程，最终得出相角差的结论。上位机测试结果如图6，图7所示，经多次实践测试，本系统成本低、工作稳定可靠、测试精度满足实际需求。
图6 本地电力线路电压信号相关参数测试
图7 两地电力传输电压相角差的测试
4 结 论
由于该测试系统成本低廉、应用广泛、测量精度高、操作简单，并且体积小、重量轻、携带方便，符合未来电力线路参数测试的发展方向，可广泛应用于各级供电部门和各个发电厂的电力线路参数测试、维护电网安全稳定，并且可辅助管理者科学地分析供电质量、测试电网污染、掌握设备节能降耗的潜力，从而有效地抗灾救灾、促进和推动节能降耗工作的开展。对促进继电保护的运行管理水平和电网的安全稳定运行将具有很大的推动作用，具有深远的社会效益和经济效益。
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论文摘要 短路故障是破坏电力系统正常运行的常见原因，简要探讨短路故障的成因及短路电流计算的问题。
在电力系统的设计和运行中，不仅要考虑正常工作状态，而且还必须考虑到发生故障时所造成的不正常工作状态。实际运行表明，破坏供电系统正常运行的故障，多数为各种短路故障。所谓短路，是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接以及三相四线制系统中相与零线的短接等。当发生短路时，电源电压被短接，短路回路阻抗很小，于是在回路中流通很大的短路电流。
三相短路电流计算是电力系统规划、设计、运行中必须进行的计算分析工作。目前，三相短路电流超标问题已成为困扰国内许多电网运行的关键问题。然而，在进行三相短路电流计算时，各设计、运行和研究部门采用的计算方法各不相同，这就有可能造成短路电流计算结论的差异和短路电流超标判断的差异，以及短路电流限制措施的不同。如果短路电流计算结果偏于保守，有可能造成不必要的投资浪费：若偏于乐观，则将给系统的安全稳定运行埋下灾难性的隐患。因而，在深入研究短路电流计算标准的基础上，比较了不同短路电流计算条件对短路电流计算结论的影响，以期能为电网短路电流的计算和限制提供更切合实际的方法和思路。
一、短路产生的原因及危害
产生短路的主要原因，是供电系统中的绝缘被破坏。在绝大多数情况下，绝缘的破坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷，以及设计、安装和维护不当所造成的。例如过电压、直接雷击、绝缘材料的老化、绝缘配合不当和机械损坏等；运行人员错误操作，如带负荷断开隔离开关或检修后未撤接地线就合断路器等；设备长期过负荷，使绝缘加速老化或破坏；小电流系统中一相接地，未能及时消除故障；在含有损坏绝缘的气体或固体物质地区。未考虑电气间隙与爬电距离(应符合gb)等。此外，在电力系统中的某些事故也可能直接导致短路，如电杆倒塌、导线断线等：或动物、飞禽跨越导体时也会造成短路。
短路电流越大，持续时间越长，对故障设备的破坏程度越大。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏力，如果导体和它们的支架不够坚固，可能遭到难以修复的破坏：这样大的短路电流即使通过的时间很短，也会使设备和导体引起不能允许的发热，从而损坏绝缘，甚至使金属部分退火、变形或烧坏。短路时由于很大的短路电流流经过网路阻抗，必将使网路产生很大的电压损失。如为金属性短路，短路点电压为零，短路点以上各处的电压也要相应降低很多，一旦电压低于额定电压40％以上时，就会使供电受到严重影响或被迫中断；若在发电厂附近发生短路，还可能使全电力系统运行解列，引起严重后果。接地短路时，接地相出现的短路电流为不平衡电流，该电流所产生的磁通将对邻行的通讯线路感应出附加电势，干扰通讯，严重时，将危及通讯设备和人身的安全。
为了限制发生短路时所造成的危害和故障范围的扩大，需要在供电系统中加装保护，以便在故障发生时，自动而快速地切断故障部分，以保障系统安全正常运行。这就需要我们准确的计算短路电流的大小。
二、短路电流的计算及影响计算结果的因素
经典的短路电流计算方法为：取变比为1.0，不考虑线路充电电容和并联补偿，不考虑负荷电流和负荷的影响，节点电压取1.0，发电机空载。短路电流计算的标准主要有iec标准和ansi标准，我国采用的是iec标准。
国标规定了短路电流的计算方法、计算条件。国标推荐的三相短路电流计算方法是等值电压源法，其计算条件为：(1)不考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式；(2)忽略线路电容和非旋转负载的并联导纳：(3)具有分接开关的变压器，其开关位置均视为在主分接位置；(4)不计弧电阻：(5)35kv及以上系统的最大短路电流计算时，等值电压源取标称电压的1.1，但不超过设备的最高运行电压。
关键词：高速公路；机电系统；维护与管理
Abstract: the highway has become a modern social traffic "artery", all kinds of advanced electronic equipment and distribution system and lighting system to ensure the highway safety, normal, efficient, stable, efficient operation. In the operation process, because the external environment is complex and changeable, so we need to do maintenance and management of expressway electromechanical system. In this paper, the properties and characteristics of expressway electromechanical system of consideration and attention to routine maintenance and management.
Key words: highway； electromechanical system; maintenance and management;
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
高速公路高速发展使得机电设备在高速公路的正常运行中担负着越来越重要的角色，其相配套的机电系统设备也呈现出科技含量高，专业性强，信息数字化程度高的特点；这也使得传统的机电系统维护与管理已经不能满足其日益发展的需求。高速公路机电系统的管理与维护不但关系着高速公路相应设备的正常运行也关系着相应设备的使用寿命以及日常维护所投入的费用。因此，研究发展现代化高速公路机电系统的维护与管理的方法可以在降低日常维护费用、减少资源设备浪费情况的同时还能确保相应技术的创新与进步。
1.高速公路机电系统
高速公路的组成决定着高速公路机电系统的构成。而相关的维护与管理依托于机电系统的组成结构和特点。高速公路机电系统设备近年来已呈现出网络化、智能化、信息化和自动化等特点，技术含量高，专业性强等特点给相应的维护管理工作带来了不少困难。我们要科学合理地对高速公路机电系统的组成进行研究划分，并认真分析其特点，这才能有助于我们更好地解决相关的问题。
1.1 高速公路机电系统的组成
高速公路机电系统包括收费系统、监控系统、通信系统、供配电系统和隧道机电系统五个主要系统。其中收费系统是高速公路系统的关键环节之一，它是保障高速公路建设成本和日常维修费用的来源保障；各高速公路的进出口站点采用网络连接方法对出口车辆按照相应车型、里程、路段进行分割计算收费。监控系统是保障高速公路安全正常运行的重要条件，它不仅能按照相关法律法规规范监督各车辆的行驶情况还能及时反映高速公路的实时运行情况，以便在出现问题时能及时有效地解决。监控系统一般分为室内监控中心和室外监控设备两大部分，它们由摄像头、闭路电视监视控制设备、计算机网络系统、控制存储设备和监控软件等组成。通信系统采用数字传输系统或以太网技术，是收费系统和监控系统正常运行工作的保障，它为收费监控系统提供有效的数据实时传输，是实现现代高速公路系统信息化的基本保证。供配电系统是高速公路正常运行最根本的保证，目前高速公路采用的供配电系统主要依靠电网传输供给电力，同时也采用太阳能等自发电技术，对于特别重要不能断电的设备一般配备有UPS不间断电源，以防止因设备突然断电导致的重大损失。隧道机电系统是高速公路系统中不可缺少的重要环节，它包括隧道供配电系统、隧道照明系统、隧道监控系统、隧道通风系统和隧道火灾报警系统等组成。
1.2 高速公路机电系统的特点
现阶段，高速公路机电系统主要呈现出以下特点：（1）技术水平含量高；现代高速公路机电系统日益趋向于网络化、智能化和自动化，对于机电系统的科技含量要求越来越高，要求数字电子学、自动控制学、通信学、计算机学、电路电力系统学等多学科综合应用。（2）机电系统设备分布不集中；由于高速公路所跨越的距离较远，所以导致相应的机电设备的分布所跨越的距离也较远，这就为相应的维护管理带来了一定的难度和挑战。高速公路所经的河流桥梁、山涧隧道等不同路径以及不同的管理路段和新旧高速公路网的连接都为相应的机电系统的设备维护和实时同步管理带来一定的难度。（3）机电系统设备的更新速度慢故障频发；为适应高速公路建设的迅猛发展，在相关科技进步的同时，高速
公路机电系统相关设备的发展也在不断地加快步伐，设备的更新频率也越来越快。而高速公路是野外建设设施，其面临着比较复杂多变的环境影响因素，再加一些设备的灵敏度、技术含量都很高。这就使设备很容易出现故障。
2.机电系统的维护与管理
高速公路机电系统的技术水平含量高，机电系统设备分布不集中，机电系统设备更新速度慢故障频发决定了我们在机电系统的维护与管理上面临着比较大的挑战。缺乏相关统一的技术标准以及建设管理的脱节是当前所面临的两大问题。
2.1机电系统的维护
高速公路机电系统涉及多学科技术含量高专业性强等特点，因此要求维护者具有较强的专业知识技能。高速公路机电设备是高速公路正常运行的重要组成部分，在日常的维护中要做到预防为主加强对设备的维护频率，定期定点地进行维护排查记录工作以降低相关设备发生故障的概率，并能在故障发生时能及时的进行排除。在实际的维护工作中要求各相关专业人才相结合，同时由于高速公路的机电设备分布广泛而又不集中，要求配备足够的维护工具和车辆，前期的资金投入比较大。根据上述特点和实际情况我们可以采用管理层维护层相结合的维护管
理模式进行高速公路机电系统的日常维护管理。管理层由高速公路相关管理方的维护中心统一调度管理全线机电系统维护的工作；维护层是在管理层的统一调度下进行高速公路机电系统正常维护的核心组成部分。两层维护管理办法组成一个效率高、维护成本低、服务质量高、管理快捷方便的维护体系。
在机电系统中应加强对设备计划预防维护，并坚持“预防为主、定期维护”的原则。采用以设备分类为依据，以日常巡检、定期维护为基础的预防维修；对那些重复性发生故障的部位，针对故障发生的原因采取改善维修，以防止同类故障的再次发生；要找出影响设备质量的关键因素，采取措施把质量缺陷减少或消灭在形成发展的过程中，从管结果变为管因素。要建立设备状态监控，提高系统的维护成效，尽量减少维修费用，保证设备的完好率最高。定期做好保养检测工作。机电工程维护主要包括日常保洁、事前保养检测和事后修复三部分，需要大大加强事前保养检测工作，以“延缓衰老”。
预防性维护检查主要包括：（1）日常维护。检查设备是否保持规定的技术状态并对系统设备进行清扫、调整，一般是由使用单位的操作人员实施。为了便于操作人员进行日常检查，要为每台设备编制标准日常检查表。（2）定期预防性维护。可分为周、月、季和年等作业等级。定期维护的目的：判定机电设备机能的劣化状况，使故障能早期发现避免突发故障给运营工作带来损失；对检查中发现的问题及时进行恢复性的维护、调试、校正，保证设备达到规定的技术性能。定期检查要选定检查项目，制定检查表。根据定期维护检查结果和使用单位设备故障维修报告书，要按故障等级，在规定时限赶到现场排除各种故障。
2.2 机电系统的管理
因为我国高速公路建设是在短期内迅速发展起来的，这就反映出当前我国高速公路管理还存在着不少的问题。基础工作的薄弱对高速公路后期的维护管理重视程度跟不上其发展的脚步，日常维护管理缺乏相应的科学规划和决策，相关人员的专业维护管理技能达不到要求。大部分的管理维护都是在问题已经影响高速公路正常运行的情况下才进行的，这种被动的管理维护模式已经严重威胁到我国高速公路建设的正常发展。面对新的挑战，我们应当吸收国外先进科学的高速公路管理经验方法，并依据自身的实际情况予以创新。
我国新的高速公路机电系统的运营管理是利用先进的相关机电设备对路况信息反馈、沿线气象信息反馈、收费系统正确运行等工作进行高效服务的管理内容。随着网络化在高速公路系统中的普及推广，它的运营管理行为已不再是单一的通行收费而是涉及通行、收费、监控稽查等多方面多层次的行为，也成为高速公路正常运营中不可缺少的组成部分。高速公路机电系统维护的多学科、多任务、多信息的特点要求机电系统的管理工作应当科学合理及时地进行。这就要求一个科学高效的高速公路机电管理系统的建立。首先，应当明确日常机电系统的维护任务，实现管理组织化、系统化、科学化、快捷化以使机电系统日常维护工作高效进行。其次管理方要建立健全相关维护操作技术和规章制度，是机电系统维护趋向规范化程序化，使机电设备维护者在日常工作中规范操作流程和相应的技术指标。管理者还应当积极鼓励机电维护人员经验的积累和交流，促进好的维护经验和技术的推广，定期开展相关技术报告讨论和培训，确保维护者自身专业素质的提高。管理者在对高速公路机电系统的管理上要依据年度任务为基础，依据任务内容时间条件要求等，合理科学地进行维护工作的分配和资源的优化利用，最大程度地满足高速公路机电系统的维护。
3.结束语
总之，随着我国高速公路建设迅猛发展和未来规划发展目标，我们应当充分保障高速公路运营的正常进行，机电系统是保障高速公路正常运行的关键所在。尤其是当前高速公路机电系统向着智能化、网络化、自动化的方向发展，我们应当科学合理的进行高速公路机电系统的管理以保障日常维护工作的顺利高效进行。
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