电力系统分析潮流实验报告（精选6篇）
电力系统潮流计算实验 学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：
一、实验目的：
本实验通过对电力系统潮流计算的计算机程序的编制与调试，获得对复杂电力系统进行潮流计算的计算机程序，使系统潮流计算能够由计算机自行完成，即根据已知的电力网的数学模型（节点导纳矩阵）及各节点参数，由计算程序运行完成该电力系统的潮流计算。通过实验教学加深学生对复杂电力系统潮流计算计算方法的理解，学会运用电力系统的数学模型，掌握潮流计算的过程及其特点，熟悉各种常用应用软件，熟悉硬件设备的使用方法，加强编制调试计算机程序的能力，提高工程计算的能力，学习如何将理论知识和实际工程问题结合起来。
二、实验内容：
编制调试电力系统潮流计算的计算机程序。程序要求根据已知的电力网的数学模型（节点导纳矩阵）及各节点参数，完成该电力系统的潮流计算，要求计算出节点电压、功率等参数。
1、在各种潮流计算的算法中选择一种，按照计算方法编制程序。
2、将事先编制好的电力系统潮流计算的计算程序原代码由自备移动存储设备导入计算机。
3、在相应的编程环境下对程序进行组织调试。
4、应用计算例题验证程序的计算效果。
三、实验程序：
function [e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f)%计算潮流后efpq的终值 s=flow(g,b,kind,e,f);k=0;
while max(abs(s))>10^-5 J=J_out(g,b,kind,e,f);J_ni=inv(J);dv=J_ni*s;l=length(dv)/2;
for i=1:l
e(i)=e(i)-dv(2*i-1);f(i)=f(i)-dv(2*i);
end
s=flow(g,b,kind,e,f);end
l=length(e);for i=1:l s1=0;s2=0;
for j=1:l
s1=s1+g(i,j)*e(j)-b(i,j)*f(j);s2=s2+g(i,j)*f(j)+b(i,j)*e(j);
end
p(i)=e(i)*s1+f(i)*s2;q(i)=f(i)*s1-e(i)*s2;end
function s=flow(g,b,kind,e,f)%计算当前ef与规定的pqv的差值 l=length(e);s=zeros(2*l-2,1);for i=1:(l-1)s1=0;s2=0;
for j=1:l
s1=s1+g(i,j)*e(j)-b(i,j)*f(j);s2=s2+g(i,j)*f(j)+b(i,j)*e(j);
end
s(2*i-1)=kind(2,i)-e(i)*s1-f(i)*s2;
if kind(1,i)==1
s(2*i)=kind(3,i)-f(i)*s1+e(i)*s2;
else
s(2*i)=kind(3,i)^2-f(i)^2-e(i)^2;
end end
function J=J_out(g,b,kind,e,f)%计算节点的雅克比矩阵 l=length(e);
J=zeros(2*l-2,2*l-2);for i=1:(l-1);
if kind(1,i)==1
s=PQ_out(g,b,e,f,i);
for j=1:(2*l-2)J(2*i-1,j)=s(1,j);J(2*i,j)=s(2,j);
end
else
s=PV_out(g,b,e,f,i);for j=1:(2*l-2)J(2*i-1,j)=s(1,j);J(2*i,j)=s(2,j);
end
end end
function pq=PQ_out(g,b,e,f,i)%计算pq节点的雅克比矩阵 l=length(e);pq=zeros(2,2*l-2);for j=1:(l-1)
if j==i s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));
end
pq(1,2*i-1)=s-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i);s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));
end
pq(1,2*i)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);s=0;
for k=1:l
s=s+(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));
end
pq(2,2*i-1)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));
end
pq(2,2*i)=s+g(i,i)*e(i)+b(i,i)*f(i);
else
pq(1,2*j-1)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)*f(i));pq(1,2*j)=b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);pq(2,2*j)=-pq(1,2*j-1);pq(2,2*j-1)=pq(1,2*j);
end end
function pv=PV_out(g,b,e,f,i)%计算pv节点的雅克比矩阵 l=length(e);pv=zeros(2,2*l-2);for j=1:(l-1)
if j==i s=0;
for k=1:l
s=s-(g(i,k)*e(k)-b(i,k)*f(k));
end
pv(1,2*i-1)=s-g(i,i)*e(i)-b(i,i)*f(i);s=0;for k=1:l
s=s-(g(i,k)*f(k)+b(i,k)*e(k));
end
pv(1,2*i)=s+b(i,i)*e(i)-g(i,i)*f(i);pv(2,2*i-1)=-2*e(i);pv(2,2*i)=-2*f(i);
else
pv(1,2*j-1)=-(g(i,j)*e(i)+b(i,j)*f(i));pv(1,2*j)=b(i,j)*e(i)-g(i,j)*f(i);
end end
%数据输入
g=[1.042093-0.588235 0-0.453858-0.588235 1.069005 0-0.480769 0 0 0 0
-0.453858-0.480769 0 0.9344627];
b=[-8.242876 2.352941 3.666667 1.891074 2.352941-4.727377 0 2.403846 3.666667 0-3.333333 0 1.891074 2.40385 0 4.26159];e=[1 1 1.1 1.05];f=[0 0 0 0];kind=[1 1 2 0-0.3-0.55 0.5 1.05-0.18-0.13 1.1 0];
[e,f,p,q]=flow_out(g,b,kind,e,f);e f
四、例题及运行结果
在上图所示的简单电力系统中，系统中节点1、2为PQ节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定 P1s+jQ1s=-0.30-j0.18 P2s+jQ2s=-0.55-j0.13 P3s=0.5 V3s=1.10 V4s=1.05∠0° 容许误差ε=10-5
节点导纳矩阵：
各节点电压：
节点
e
f
v
ζ
1.0.984637-0.008596 0.984675-0.500172 2.0.958690-0.108387 0.964798-6.450306 3.1.092415
0.128955 1.100000
6.732347 4.1.050000
0.000000 1.050000
0.000000
各节点功率：
节点
P
Q 1-0.300000-0.180000 2 –0.550000-0.130000
30.500000-0.551305
40.367883
0.264698 结果：
五、思考讨论题
1.潮流计算有几种方法？简述各种算法的优缺点。
答：高斯迭代法（高斯塞德尔法），牛顿拉夫逊法以及P-Q分解法。高斯迭代法是直接迭代，对初值要求比较低，程序简单，内存小，但收敛性差，速度慢，多用于配电网或辐射式网络中；牛顿拉夫逊法是将非线性方程线性化之后再迭代的，对初值要求比较高，收敛性好，速度快，迭代次数少，运行时间短，被广泛使用；P-Q分解法是在极坐标牛顿法的基础上进行三个简化所得，有功、无功分开迭代，迭代次数比牛顿多一倍但运算量小，整体速度更快，运行时间更短，多用于110KV以上的高压电网中
2.在潮流计算中，电力网络的节点分几类？各类节点的已知量和待求量是什么？
答: PQ节点：P、Q为已知量，V、为待求量；PV节点：给定P、V，求Q、；平衡节点：给定V、，求P、Q。
3.潮流计算中的雅可比矩阵在每次迭代时是一样的吗？为什么？
答:不一样,因为每次迭代的电压、有功、无功都是与前一次不同的新值，所以每次迭代过程中，雅可比矩阵都是变化的。
六、实验心得
所谓电力系统潮流计算指的是, 通过对多组复杂多元非线性代数方程进行求解, 最终得到和工程实际情况相吻合的数值解。在此过程中, 应尽量保证其收敛性, 并节省计算用时, 还应保证计算结果的准确性。业内人士对其展开了深入的探索, 虽然获得了不俗的成绩, 但仍然存在某些不足。
在常规潮流算法中, 通常将电力系统节点归结为三大类, 一是PQ节点, 二是PV节点, 三是平衡节点, 通过赋值法[1], 将上述节点各自的2个运行变量当作常数, 进而对潮流方程展开求解, 其弊端在于求解条件被人为理想化了, 因此, 收敛性不足, 计算结果也存在较大偏差。有鉴于此, 人们一直在探寻新的、高效的潮流算法, 在此背景之下, 柔性潮流概念应运而生。应用该算法时, 融入了对发电机及其负荷状态的考量, 进而构建了相应的直角坐标牛顿—拉夫逊潮流模型。该模型具有诸多优势, 首先, 其物理概念较为清晰;其次, 虽然在形式上仍能够看出常规潮流模型的影子, 但突破了三大节点的限制, 即不需对三大节点进行专门设定;再次, 其计算结果更具现实指导意义, 能够计算出节点电压, 能够计算出系统频率及负荷, 还能够计算出发送机的实际功率。总之, 不管是求解过程, 还是最终的计算结果, 均取得了突破性进展, 更加符合现阶段电力系统的现实需要。
2 计及发电机和负荷静特性的潮流方程
用i来表示连接节点, 其支路通常涵盖三大类, 一是电机支路, 二是负荷支路, 三是网络支路。 (详见图1)
所以, 对于n节点的电力系统而言, 其潮流方程可进行如下表示:
那么, 在该电力系统中, 对频率f、节点i的电压进行计算时, 可采用如下公式:
另外, 将Un当作一个参考量时, 便可得到:
式 (1) 所涉及的功率指的是:一、发电机支路功率;二、负荷支路功率;三、网络支路功率。
对于发电机支路功率而言, 其还存在如下两种表达方式:一、发电机的有功功率-频率静特性;二、发电机的无功功率-电压静特性[2]。即:
该式中, fi0指的是机组i空载频率;Kfi指的是机组i的有功功率-频率调节系数;Ui0指的是机组i的空载电压;KUi指的是机组i的无功功率-电压调节系数。
负荷支路功率也可进行如下表示:
该式中, PLi0指的是额定电压及频率之下的负荷有功功率, 而QLi0指的是相应的无功功率, 二者又被称之为负荷基点功率;KPUi指的是的负荷有功功率;Kpfi及KUi指的是无功功率的电压调节系数;KQfi指的是无功功率的频率调节系数。
假设该电力系统节点导纳矩阵如下[3]:
那么网络支路功率为的计算公式:
式 (1) 是由2n个具有独立特性的诸多方程集合而成的, 其待求量的个数也为2n, 整个方式是可予以求解的。
3 柔性潮流的求解
3.1 基点功率
相较常规潮流而言, 柔性潮流的优点在于不需要进行三大节点 (一、平衡节点;二、PV节点;三、PQ节点) 人为设置。对柔性方程进行求解之前, 通常仅需提供两个初值即可, 一是负荷支路功率的初值, 又称之为负荷基点功率, 指的是额定电压及频率之下的负荷功率, 对负荷展开相应的分析、统计以及预测便可获得。二是发电机功率的初值, 又被称之为发电机基点功率, 指的是额定电压及频率之下的发电功率, 通常由发电计划给定。应用柔性潮流原理对系统实际负荷功率进行计算时, 其大小主要取决于三个方面, 一是发电机实际功率, 二是节点电压大小, 三是系统频率大小, 通常和基点功率在数值上并不相等, 无疑这和实际情况更加契合。对基点功率、发电机静特性、负荷静特性进行确定时, 将会用到如下方法:一、结合负荷资料, 求得相关负荷支路的基点功率, 即PLi0、QLi0;二、应用P∑=kL∑Pli0 (kL指的是网损系数) 这一公式对系统发电总功率进行有效估算;三、依据节能调度这一原则, 将系统发电总功率P∑合理分配到每一台发电机上, 从而得到发电机i的基点有功功率PGi0, 最终确定它的空载频率fi0;四、根据电机额定功率因数来完成对诸多机组的基点无功功率QGi0的合理分配, 最终确定它的空载电压Ui0。
3.2 一次潮流及二次潮流
根据对电力系统潮流所采取的具体调控方式, 可将柔性潮流求解归结为两个阶段, 第一个阶段是一次潮流, 第二个阶段是二次潮流。所谓一次潮流指的是, 由基点功率这一因素确定的, 且发电机静特性一直处于不变条件下的潮流。通常条件下, 进行一次潮流求解便可获得所需数据。如果系统频差超过既定标准, 又或者部分节点电压存在相当大的偏差, 那么在这种情况下, 便可借助电力系统二次调控的相关原理和做法以实现对发电机静特性曲线的合理平移, 接下来, 再展开一次柔性潮流计算, 从而实现对系统电压及频率的有效调节, 使其达到相关的运行标准, 这就是所谓的二次潮流。
4 结束语
本文先阐述了电力系统柔性潮流的概念, 继而提出了计及发电机和负荷静特性的潮流方程, 最后对柔性潮流方程展开了相应的求解。柔性潮流这种算法, 将发电机及负荷的静特性纳入了考量的范畴, 其方程数量和2倍系统节点数表现出严格对等的关系, 另外, 待求变量主要涉及两个值, 一是节点电压相量, 二是系统频率。应用柔性潮流的过程中, 仅需借助基点功率这一条件便可完成对一次潮流, 乃至二次潮流的有关计算。相较常规潮流而言, 柔性潮流的优越之处在于舍去了对三大节点 (一、平衡节点;二、PV节点;三、PQ节点) 的人为设置, 因而具有良好的收敛性, 不仅如此, 无论是求解过程, 还是最终结果, 均与电力系统的具体运行情况更加契合。
参考文献
[1]黄健群.电网运行风险评估与管理分析[J].河南科技, 2013 (09) .
[2]杨占胜.配电网络的拓扑分析及潮流计算研究[J].中国电力教育, 2013 (14) .
[关键字] 实验报告自动批阅,系统分析
一、引言
实验报告网上自动批阅的目标是能让计算机像人一样对实验报告进行批阅,对实验目的、设备、原理、步骤、结果以及心得体会进行对错的判断并打分。实现实验报告自动批阅可利用人工智能等相关技术,在运用这些技术前,需了解实验报告的特征,并在此基础上提出整个实验报告自动批阅的工作流程,即实现方案。
二、实验报告提交格式设定
通常实验报告内容包括:实验名称、实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤、实验结果、心得体会等;同时,应有学生基本信息等相关内容。针对实验报告网上评阅的特征,设定报告格式,使批阅过程更简单,化整为零,最后汇总得分。设定报告格式如下:
1、学生填写:学生学号、姓名,实验课程,实验名称,实验目的,实验设备,实验原理,实验步骤,实验结果,心得体会。
2、对实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤、实验结果、心得体会要求学生按照知识点来填写,每个知识点以“句号”结束。
3、学生填写完每一部分的内容,以文本方式提交保存。
三、自动批阅工作流程
实验报告格式统一后,只需从数据库中提取出学生的实验报告;再根据实验名称从标准答案模板中提取该实验的标准答案模板;然后分别从学生报告和答案模板中提取实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤、实验结果、心得体会六个部分的内容,对它们进行相应的处理,得到每个部分的成绩,最后把所有的成绩相加。批阅流程如下:
1、每个实验都有既定的名称,假设每个实验名称不同。此时,利用实验名称作为关键字,用人工智能中信息检索、关键字匹配方法对所有实验报告进行检索,把所有该实验的实验报告提取并分类。该实验记为A,该实验A的所有学生实验报告组成一个集,记为A(S1,S2,S3,S4……)其中Si代表第i份学生实验报告。
2、对分类出的实验A报告集中的每份实验报告(Si)进行逐步批阅,即按照实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤、实验结果、心得体会进行单独批阅。分别把学生实验报告中的六部分记为Si1、Si2、Si3、Si4、Si5、Si6,简记为Sij;把标准答案模板中的上述六部分记为Wa1、Wa2、Wa3、Wa4、Wa5、Wa6,简记为Waj。
3、怎样进行这六部的批阅:以“实验目的”为例。首先,从当前批阅的实验报告中提取出“实验目的”部分的内容,再对“实验目的”部分的全部内容按照“句号”进行文本块划分,把划分得到的文本块记为Si1t(其中t的大小为该“实验目的”部分的内容中句号的个数)。因为规定学生在填写这部分内容时是按照知识点来作答的,且每一知识点都用“句号”来表示结束,所以按照“句号”来进行文本块的划分,实际上就是按照知识点来划分整个部分的内容。
4、对标准答案模板的“实验目的”部分内容全部提取,系统中答案的存储分每一部分单独存储,而每一部分中又以知识点加权值的形式存储,且每一个知识点为一条记录。在这里应提取出“实验目的”部分的全部知识点,并把它记录下来以供后面的批阅使用,记为Wa1t。
5、把3中得到的所有报告“实验目的”文本块Si1t进行文本预处理、句法分析、语法分析、语义分析以及信息抽取,得到报告信息抽取模块。记为pi1t(其中i、t与si1t中的i、t分别相同)。
6、对于4中得到的答案模板“实验目的”部分的所有知识点Wa1t,只需要进行知识点与权值的切分,把切分出来的知识点部分记为qa1t,相应知识点的权值记为ka1t。
7、对于6中得到的“实验目的”部分的每个知识点信息抽取模块qa1t与5中得到的所有学生报告实验目的部分的信息抽取模块pi1t进行模块间相似度的计算,把得到的相似度值中最大的一个乘上该知识点的权值,便得到了该知识点的得分,最后把所有知识点的得分用同样的方法得出后相加,得到“实验目的”部分的总分。
8、重复第3到第7,得出其余五部分的成绩,最后把这六部分的成绩相加就得到该份报告总成绩。
9、对同一实验的其他学生实验报告重复2到8进行批阅;对其他实验的实验报告的批改重复1到8就可完成批阅。
四、举例分析自动批阅工作流程
1、在学生上交的实验报告中,按当前批阅实验的实验名称进行搜索,把得到的实验报告进行单独管理。以“负反馈放大器实验”为例,把“负反馈放大器实验”记为A,并把搜索到的N份实验报告组成一个集,记为A(S1,S2,S3,S4……Sn)。同时把标准答案模板中“负反馈放大器实验”的标准答案模板记为Wa。
2、提取一份实验报告Si,对它的实验目的、实验设备等六部分分别进行批阅。以“实验目的”(记为Si1)为例来说明。首先提取“实验目的”的全部内容,按照“句号”进行文本块划分,把得到的文本块记为Si1t。例如学生报告中“实验目的”内容:
(1) 了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法。
(2) 了解负反馈对放大器性能指标的改善。
划分文本块后得到的内容:
文本块一: (1) 了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法
文本块二:(2) 了解负反馈对放大器性能指标的改善。
其中把“文本块一”记为Si11,把“文本块二”记为Si12。
3、提取负反馈放大器答案模板中实验目的(Wa1)部分的全部知识点,并把各个知识点记为Wa1t。得到如下结果:
知识点一:多级阻容偶合 放大器 组成 方法|2#
知识点二:负反馈 对 放大器 性能 改善 |3#
其中把“知识点一”记为Wa11,把“知识点二”记为Wa12。
4、对2中得到的所有实验目的部分的文本块Si1t进行文本预处理、句法分析、语法分析、语义分析以及信息抽取,生成报告信息抽取模块。记为pi1t(其中i、t与si1t中的i、t分别相同)。以2中得到的结果为例,说明如下:
文本块一:1、了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法。
文本块二:2、了解负反馈对放大器性能指标的改善。
信息抽取模块:
信息抽取模块一:多级阻容偶合 放大器 组成 方法
信息抽取模块二:负反馈 对 放大器 性能 改善
其中把“信息抽取模块一”记为pi11,把“信息抽取模块二”记为pi12。
5、对于3中得到的答案模板中实验目的部分的所有知识点进行知识点与权值的切分,因为在计算机中存储的答案模板中的每一部分的内容都是知识点的信息抽取模块和该知识点的权值,所以切分出来的知识点就是信息抽取模块。把切分出来的知识点部分记为qa1t,相应知识点的权值记为ka1t。实验目的全部知识点:
知识点一:多级阻容偶合 放大器 组成 方法 2。
知识点二:负反馈 对 放大器 性能 改善 3。
进行知识点与权值的切分后的结果:
信息抽取模块: 权值:
知识点一信息抽取模块:多级阻容偶合 放大器 组成 方法 2
知识点二信息抽取模块:负反馈 对 放大器 性能 改善 3
其中把“知识点一信息抽取模块”记为qa11,把“知识点二信息抽取模块”记为qa12;对于权值“2、3”相应的记为ka11、ka12。
6、把5中得到的第一个答案信息抽取模块qa11与4中得到的两个报告信息抽取模块pi11、pi12分别进行模块间相似度的计算,并取最大的相似度值。由于qa11和pi11这两个模块是完全一样的,相似度值为1(设定相似度的最大值为1),所以此时相似度值为1;然后取与qa11相对应的权值(ka11)2,与得到的相似度值相乘,得到了报告对qa11这个知识点回答的成绩,即为2分。分别计算出答案信息抽取模块剩余的相似度值,并得到成绩,两个知识点的成绩相加得到学生实验报告中实验目的部分的成绩,本例得到实验目的部分的成绩为5分。
7、上面是对一份报告中实验目的部分的批阅,对于同一份报告中的其余部分以及不同报告、不同实验的报告都按照这样的方法进行批阅。最后把同一份报告中六个部分的成绩相加便得到了这份报告的总成绩。
参考文献:
[1] 刘其云、李中言,信息抽取的功能和实现方法,情报杂志,2005,5:67-68
实验报告
实验名称：造纸机械状态信号采集与系统分析
学生姓名：
班
级： 学
号：
实验时间：2015 年 1月 15日
地 点：逸夫楼 7B429 指导老师：张 辉 1 《造纸机械状态检测与故障诊断》
教 学 实 验 纲 要
第一部分
实验简介
一、实验名称
造纸机械状态信号采集与系统分析
二、实验目的
1、课程情况：
制浆造纸装备状态监测与故障监测学是现代化造纸机械运行和管理必不可少的新的技术理论，是制浆造纸装备与控制专业本科(专科)、轻化工程高职本科必修的一门专业基础课，也是制浆造纸工艺本科、其它专业的选修课。
2、实验目的、意义
(1)(综合)设计型实验教学方案，使学生一方面变被动为主动，将课堂上理论性较强的、甚至抽象的内容通过主动设计实验方案并在实验的具体的演示表达出
来，可以深化理解、巩固课堂内容；
(2)另一方面可以在实验中了解“制浆造纸装备状态监测与故障监测”的一些基本应用原理和方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力及科研能力。
三、实验内容
㈠CRAS信号与振动分析系统原理与应用实验（4学时）
1、了解CRAS(随机信号与振动分析系统)实验系统单元组成和其组装方法、条件要求；
2、掌握CRAS软件分析系统的基本使用方法；
3、周期信号的生成方法，非周期信号(随机信号)的生成方法与采集；
(1)正弦信号发生器(QL仪器自带200Hz)；掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。
(2)实时数据采集和显示。掌握方法及记录信号特征如：峰值、峰峰值、有效值等。
4、二通道信号非周期信号(随机信号)的基本分析（用力锤法电荷输入，用ICP传感器电压输入两种情形组合。ICP又可在模拟转子上以不同转速和模轴承上不同转速实验分析）
(1)波形回放；(2)频谱分析；(3)相关分析；(4)概率分析；(5)系统分析。
㈡ 造纸机械典型状态信号采集与分析处理综合实验（12学时）
四、实验主要器材及说明
实验用主要器材——最简单的、完备的振动等信号测试系统(一)实验主要器材
1、信号源部分 ⑴
0.5力锤及传感器，一套，北京702所；
⑵ CA-YD-107加速度计二只，扬无二厂。
2、AD数据采集卡 ⑴
QLl08R数据采集箱一台，信号线四根，电源线一根； ⑵ QL-02lA--路电荷，电压放大器一台。
3、CRSA软件包分析系统
(1)ADCRAS数据采集软件；
(2)SSCRAS信号与系统分析软件；(3)MACRAS机械模态分析软件；
4、ZT-3型转子振动模拟试验台
5、轴承模拟试验台
6、微型计算机(PC)
7、打印机(通用)(二)实验主要器材说明 1、5200系列测力锤(瞬态激振信号源)主要由锤体、测力计、锤头、输出线(信号线)组成。①
原理
激振是用测力锤敲击被测物件实现。
响应传递函数：H(f)=A(t)／F(f)
H(f)取决于测力锤强度及脉冲脉宽、被测物件内在结构特征（响应输出）。② 结构
图1 测力锤结构示意图
图2 不同锤头敲击的不同波形
图3 测试方框图 2、5100系列传感器（单向压力式）①主要结构
石英晶体片
1、导电片
2、传力板
3、外壳
4、插芯
5、插座6为圆环形。
图4 5100传感器结构原理图
②工作原理
a、石英晶体片特征为当受均匀外力时，其表面产生与外力成正比的电荷；
b、测力锤敲击而受均匀外力在力传感器的环形承压面上时，石英晶体片表面产生与外力成正比的电荷由导电片接收，传到插芯，通过连接导线连到电荷放大器，输出成比例的电压信号。
c、为了使外力均匀作用在传感器的环形承压面上，传感器的上下接触面精密加工、抛光后，使之平坦、刚硬。
3、CA-YD-107/美国产IMI加速度计（传感器）原理：
①压阻式加速度传感器实质是一个力传感器：F＝ma
②利用硅的压阻效应
固体材料在应力作用下发生形变时，其电阻率发生变化，这种效应称压阻效应。
特点：灵敏度高、简单、低功耗、响应速度快、可靠性好、精度高、便宜。IMI加速度计（传感器）：ICP--6080A11
4、OL-108R数据采集箱 A、功能：
⑴QL-108R是集A／D转换、信号输入为一体的数据采集接口装置。⑵进行二路无相差并行采样，最高采样频率51.2KHz。
⑶QL-108R可以程控放大，对输入信号进行X1、X4、X8、X16倍放大。
⑷QL-108R自带信号发生器，可以产生一个200Hz、峰峰值4V的标准正弦波以供测
试。B、使用：
⑴后面板上25芯计算机插口与计算机打印口连接； ⑵在后面板上拨动开关(采集OR打印)；
⑶用标准电缆将QL-108R后面板上25芯计算机插口与打印机插口连接 ⑷运行CRAS系统 ①采集分析
计算机开机——按下QL-108R前面板上电源开关，处于开机状态
面板上拨动开关至采集——进入CRAS系统子目录，运行具体子程序——采集分析数据。
②数据报告打印
在后面板上拨动开关至打印——选择数据或图形——打印——打印先后
在后面板上拨动开关至采集方可继续运行程序。
5、QL-021A二路电荷＼电压放大路 A、功能：
．
⑴是一种多功能接口箱，集电荷输入、电压输入、电压放大转速整形为一体并有去直
流分量的功能。自带简易信号发生器。
⑵电荷输入：将压电式加速度传感器的微弱电荷信号转成电压信号。电荷级由高输入阻抗运放外接反馈电阻、电容完成电荷／电压转换。
⑶电压输入：将不同物理量经传感器后形成的电压信号进输入(如振动测量中的速度传感器或位移传感器的电压输出)。
⑷电压放大：两路完全独立、无相位差，增益可变的放大器组成。
⑸转速整形电路：由面板BNC插座输出TTL电平脉冲。
⑹信号发生器：
B、结构使用：
． ⑴面板
①电荷输入端
Qin——如压电式加速度传感器的微弱电荷信号用此端。插拔时应断电。
②电压输入端、Vin——如电压信号输入进行放大时间用此端。插拔时应断电。
③电荷、电压选择——Q／V键。
④电压输出Vout 无论电荷或电压经放大后均由此端口输出。⑤放大增益——一组琴键开关表示
×0.1、×
1、×
10、×100（一次只能按下来个键）。
⑥37芯接口与计算机相连，电源插口，信号发生器，三芯插座连传感器。⑵使用
电荷联线的正确联接、Q／V开关的正确位置、Vout到后板连线。插拔时应断。
6、ZT-3型转子振动模拟试验台
本实验台是由东南大学测试仪器厂设计制造的。ZT-3型是由产品代号（ZT）+跨数组成。
试验台长1200mm，宽108mm，高145mm，质量约45kg。
转轴直径均为Ф9.5mm，有两种长度规格：320mm轴3根、500mm油膜振荡专用轴 5 1根；最大挠曲不超过0.03mm；沿轴的轴向任何部位均可选作试验中的支承点。
共配有六只转子，分为两种规格：Ф76×25mm和Ф76×19mm，质量分别为800g和600g，可根据实验需要选用。
配有刚性联轴节和半挠性联轴节供选用。
⑴技术参数
电源：220VAC，50Hz 输出励磁电压：220VDC 输出励磁电流：90mA 输出电枢电压：0~240VDC 电枢电流：0~1A 调速范围：0~10000rpm（满负荷时）⑵使用方法
接线：接线时断开电源，按调速器面板所标接线，面板右边两对接线柱，上面一对接电枢，下面一对接电机励磁绕组，并分别以红色、橙色导线区分。
开机：开机后，看转子转动方向是否正确，由转子向电机方向看，顺时针方向为正确，若反时针转，可将电枢（或励磁）的两根线对调。
注意：每次启动前都要把调压器左旋到零位，即保证电枢电流从零开始往上调，以避免启动电流过大烧断保险丝。面板左边有两个3A保险丝，左边一个为电枢电路保险，右边一个为电源保险。
升速：接通电源开关，电源指示灯亮，微动调压器，电流表即有指示，负载较小时，转子即会转动。升速时必须平滑地转动调压器旋钮，开始升得较慢，调压器转到某一位置后升速较快，这时必须注意要更平稳、缓慢地转动调压器，以保证瞬时电流不致过大。
降速时，同样要注意平缓，在高速状态停机，应通过平稳降速过程再切断电源，否则电机承受冲击较大。
实验室如无转速表，可参照转子的I=f（n）或u=f（n）曲线（见图10），由电流或电压值算得对应的转速。图10曲线是在三跨负载时测得的。
7、轴承模拟试验台
本实验台是由西安交通大学设计制造的，适用于：22210Ck＼w33、61910、22317CAlw33三种型号的滚动轴承模拟故障实验。可以测试不同转速(0～3000 实验台的结构
本试验台由：驱动电机、传动轴、支撑箱体、轴承座、顶尖、加载电机构成。结构紧凑、操作方便。
五、实验步骤与方法
1、检查仪器单元；
2、连接仪器，安装硬件、软件；
3、依次通电启动调试；
4、采集信号，记录存盘；
首先进入AdCras数据采集及处理系统，点击“作业”按纽，随即显示作业路径，将其存在D：ｘｘｘｘｘ中，选择“二通道”。
然后对参数进行设置，点击“参数设置”，采样频率设为256Hz；通道标记为Ch01、Ch02；块数选为2；触发参数设置为自由运行；，电压范围为+5000mV(程控放大1倍)，工程单位为Ch1：m／s／s、Ch2：m／s／s；校正因子Chl、Ch2均为1。
然后点击“数据采集”按纽，同时敲击测力锤进行采样，采样过程中Blocks显示为2，共分4页显示，采样结束后系统自动停止采样，同时要停止敲击测力锤。采样结束存盘后，关闭AdCras数据采集及处理系统，同时进入SsCras信号与系统分析系统，将在AdCras数据采集及处理系统中采集到的信号调出，并进行处理。
将处理结果记录、存盘。
5、回放、分析信号，记录图形(各种分析图)，标定特征数据；
六、实验现象、问题、结果与描述；
（一）、实验图分析及图的实例运用
图 1 波形图
波形图：波幅随时间变化的频率
波形图的实例运用：造纸机轴承监测诊断、转子系统振动监测、压榨辊振动时域波形图、鱼雷、军舰等。
图 2 频谱图
频谱图：幅值随时间变化的频率
频谱图的实例运用：压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴 向振动频谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动 频谱、烘缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱、齿轮 磨损频谱等。
图 3 自相关图 自相关函数：指用以描述信号自身的相似程度
自相关函数列表
自相关图的实例运用：造纸机轴承监测与诊断、压 榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频谱、压光热辊 振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘缸操作侧振动 频谱、齿轮啮合频谱、鱼雷、军舰。
图 4 互相关图
互相关函数：指用以描述两个信号之间的相似程度或相关性
互相关函数列表
互相关图的实例运用：鱼雷、军舰、造纸机轴承监 测与诊断、压榨部纠偏辊振动频谱、侧轴向振动频 谱、压光热辊振动频谱、中心压榨辊振动频谱、烘 缸操作侧振动频谱、齿轮啮合频谱等。
图 5 波谱图
（二）、实验现象、实验问题描述
1、实验现象：传感器接触桌面，敲击桌面采集信号时，电脑屏幕随之显示出波形图，敲击力度不同波形图不同。实际工程中的振动通常都是随机的，非确定性的信号，振动量的 瞬时值不能用确定的数学表达式描述，波形没有确定的形状。
2、实验问题：采集信号的时候电脑屏幕上有可能看不到图像。原因有可能是： ①传感器与桌面没有接触或接触不良时候，电脑屏幕不会显示波形图，必须保证传 感器与桌面完全接触，才能采集到信号。②传感器接触良好的情况下，波形图看不到或者不明显的时候，是因为纵坐标范围太大，应适当调节Y +和Y-使范围符合直到出现清晰的波形图。
万继王（20111081147）
任课教师：贾春花
班级：2011级计科（1）班
实验目的：
计算机在生活中的普遍，计算机已经成为我们生活中不可缺少的部分，计算机已经被广泛的应用到各个领域，网络技术的飞速发展，互联网已经成为了人们发布与获取信息的重要途径之一，在我们的生活中已经离不开计算机，离不开网络，计算机给人们的生活带来方便的同时也需要开发相应的管理系统和软件，所以，这就需要我们进行软件测试，软件测试是使用人工或者自动手段来运行或测定某个系统的过程，检验它是否满足规定的需求或者弄清预期结果与实际结果之间的差别。软件测试作为保证软件质量、提高软件可靠性的重要手段，在软件开发中起着不可替代的作用。其关键与核心是测试数据生成。软件测试的实质是根据软件开发各阶段的规格说明和程序的内部结构精心选取一批测试数据，形成测试用例，并用这些测试用例去驱动被测程序，观察程序的执行结果，验证所得结果与预期结果是否一致，然后做相应的调整。
此次实验是为了检验我们是否掌握本学期所学的《软件质量保证与测试》这门课程的基础知识，并查找出被测试软件的不足或缺陷，及时做出相应的调整，也让我们掌握一定的黑盒测试和白盒测试的相应内容。还有就是在于总结测试阶段的测试以及分析测试结果，描述系统是否符合需求（或达到xxx功能目标)，同时，了解软件测试概念，了解软件测试的主要内容，了解手动测试自动测试，初步掌握测试软件并能够进行简单运用。了解软件测试在当前计算机行业中的相关地位,了解为了成为软件测试工程师所需要掌握的技能。
实验内容：
软件测试前景：随着软件产业的发展，软件产品的质量控制与质量管理正逐渐成为软件企业生存与发展的核心。
软件测试是指：使用人工或者自动手段来运行或测试某个系统的过程,其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别。
软件测试的内容：1.确定软件生存周期中的一个给定阶段的产品是否达到前阶段确立的需求的过程；2.程序正确性的形式证明，即采用形式理论证明程序符合设计规约规定的过程；3.评市、审查、测试、检查、审计等各类活动，或对某些项处理、服务或文件等是否和规定的需求相一致进行判断和提出报告。
软件测试的对象：不仅仅是程序测试，软件测试应该包括整个软件开发期间各个阶段所产生的文档，如需求规格说明、概要设计文档、详细设计文档，当然软件测试的主要对象还是源程序。
实验测试步骤：
第一步，进入登录界面。在运行程序后弹出登录界面，有账号的可以直接登录，没有账号的要先申请账号（及注册），然后才可以登录。在注册账号时需要自己填写账号、密码、昵称和个性签名。这些东西都没有限制，可以是数字、字母、汉字以及三者的混合，头像的话是可以自己选择的。账号和密码是必须填写的，否则无法注册，其他的可填可不填。相关截图如下所示：
登录界面：
账号申请界面：
账号申请成功界面 : 第二步，进行登录。登录之后可以进行密码修改和添加好友。登录之后我们 可以点击修改密码对密码进行修改，也可以输入好友账号添加好友。添加好友时输入好友账号，点击添加好友，弹出添加好友对话框，点击“是”，添加好友就成功了，若不想添加此好友可以点击“否”，就可以拒绝添加此好友了。
相关截图如下所示：
登录成功界面：
修改密码界面： 篇二：web系统测试综合实验报告
测
试
报
告
目录 1.1.1系统功能..........................................................................................................................4 1.1.2系统的体系结构..............................................................................................................4 1.1.3开发环境..........................................................................................................................5 1.2.1测试需求..........................................................................................................................5
1、功能测试.....................................................................................................................6
2、性能测试.....................................................................................................................6
3、兼容性测试.................................................................................................................6 1.2.2测试资源..........................................................................................................................6
1、人力资源.....................................................................................................................6
2、测试环境.....................................................................................................................6
3、测试工具.....................................................................................................................6
4、文档资料.....................................................................................................................7 1.2.3测试策略..........................................................................................................................7
1、功能测试.....................................................................................................................7
2、性能测试.....................................................................................................................8
3、用户界面测试.............................................................................................................9
4、安全性测试.................................................................................................................9
5、兼容性测试.................................................................................................................9 1.2.4测试标准..........................................................................................................................9
1、测试特性.....................................................................................................................9
2、输出准则.....................................................................................................................9
3、缺陷严重级别定义...................................................................................................10 测试用例设计.................................................................................................................11
2、录制的测试脚本.......................................................................................................14
3、执行测试...................................................................................................................14
4、测试结果...................................................................................................................14 1.3.2相册模块测试................................................................................................................14
1、测试用例设计...........................................................................................................15
2、执行测试...................................................................................................................16
3、测试结果...................................................................................................................16 1.3.3个人档模块测试............................................................................................................17
1、测试用例设计...........................................................................................................17
2、执行测试...................................................................................................................19
3、测试结果分析...........................................................................................................19 1.3.4日志模块测试................................................................................................................20
1、测试用例设计...........................................................................................................20
2、执行测试...................................................................................................................27
3、测试结果分析...........................................................................................................27 1.3.5链接测试........................................................................................................................27 1.4.1测试用例设计................................................................................................................30 1.4.2测试环境........................................................................................................................33 1.4.3测试执行........................................................................................................................33 1.4.4测试结果分析................................................................................................................34 1.1.1系统功能
（1）日志模块：撰写和发表日志。
（2）撰写说说模块：发表说说。
（3）相册管理模块：支持多相册功能，可将相册分类收藏，可以上传照片，创建相册，同时可以上传视频和制作个性相册等功能。
（4）音乐盒模块：可以收藏音乐，可以管理我的音乐盒里的音乐等。
（5）个人档管理模块：修改自己的个人信息。
（6）留言板模块：查看留言和对留言进行回复。
（7）用户模板：提供用户制定功能，打造个性，设置自己喜欢的风格。1.1.2系统的体系结构
系统的体系结构如下图： 1.1.3开发环境
（1）操作系统：windows xp(sp2)（2）web服务器：apache（3）数据库：mysql（4）开发语言和工具：php+zend+phpwind（5）浏览器：ie6.0 1.2.1测试需求
此系统属于一般类型的应用软件，用户要求各功能正常使用，系统响应比较快，运行稳健，能满足10000人正常使用。此系统用户可以建立个人主页（发表日志，发表说说，相册管理，音乐盒管理，个人档管理等）。
此次测试的目的就是检查核心模块功能是否正常，验证系统性能是否满足应用需求。这次测试的具体内容如下：篇三：在线考试系统实验报告
河南工程小学院
毕业设计(论文)报告
系 别 软件工程系
专 业 计算机应用
班 级
姓 名 ****** 学 号 ********* 设计题目 在线考试系统
指导教师 ****** 起迄日期 2011.1.2——2011.4.20 毕业设计诚信承诺书
本人慎重承诺和声明： 我承诺在毕业设计过程中严格遵守学校有关规定，在指导教师的安排与指导下完成所规定的毕业设计工作，绝不弄虚作假，不请别人代做毕业设计或抄袭别人的成果。所撰写的毕业论文或毕业设计是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均注明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。
学生签名： 日期： 年 月 日
毕业设计知识产权权属声明
本人在老师指导下所完成的论文及设计成果、知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。
学生签名： 日期： 年 月 日
指导教师签名： 日期： 年 月 日
在线考试系统
摘 要
通过考试系统webexam是目前市场占有率较高，应用最广泛的远程网络学习考试软件，适合政府、行业及企业的各专业网上考试、作业、练习等应用。它采用web方式，同时适用于局域网和internet，无需安装客户端，即可实现网上考试、作业、练习、成绩排行等功能，并能够答卷保存、自动判分、成绩查询和分析等功能
该系统同时拥有最开放的题库管理系统和最灵活的组卷系统，能够自动输出word试卷，提供excel题目导入导出、题库和试卷导入导出等设计，提供资源的快速收集和高度共享。在开发方法上，引入了当今流行的microsoft.net remoting 技术思想，把整个开发程分为需求分析、概要设计、详细设计、系统实现等步骤。该系统通过优化和再造管理流程，使人力资源的管理更为高效和科学，数据更为准确，从而将人事部门从繁重的、耗时的工作中解放出来，把精力集中到更高层的政策性工作中去。关键词 在线考试系统 ； c#.net编程语言 ； visual studio 2008 ；sql server 2005数据库
目 录
第1章 绪论.....................................................................................................................................1 1.1 课题研究背景...................................................................................................................1 1.2 课题研究目的和意义.......................................................................................................1 第2章 系统分析概述.....................................................................................................................2 2.1 引言...................................................................................................................................2 2.2 系统需求分析...................................................................................................................2 2.3 系统概述...........................................................................................................................3 2.4 visual studio 2008的概述..........................................................................................4 2.5 sql server 2005数据库的概述....................................................................................5 第3章 系统方案总体设计.............................................................................................................6 3.1 系统设计思想及相关技术介绍.......................................................................................6 3.1.1 系统架构设计.......................................................................................................6 3.1.2 系统总体模块功能设计.......................................................................................6 第4章 数据库的设计.....................................................................................................................8 4.1 引言...................................................................................................................................8 4.2 数据库需求分析...............................................................................................................8 4.3 数据库概念结构设计.......................................................................................................8 4.4 数据库逻辑结构设计.......................................................................................................8 第5章 界面设计与实现...............................................................................................................10 5.1 主页设计.........................................................................................................................10 5.1.1 实现目标.............................................................................................................10 5.1.2 登录窗口.............................................................................................................10 5.1.3 注册窗口.............................................................................................................12 5.2 主要界面设计—用户登录信息画面.............................................................................13 5.2.1 实现目标.............................................................................................................13 5.2.2 主界面.................................................................................................................13 5.3 主要界面设计 —— addquestion.aspx.....................................................................17 5.3.1 实现目标.............................................................................................................17 5.4 主要界面设计 —— usermangement.aspx.................................................................18 5.4.1 实现目标.............................................................................................................18 结
论............................................................................................................................................20 致
谢............................................................................................................................................21 参 考 文 献...................................................................................................................................22 第1章 绪论
1.1 课题研究背景
近几年来，随着internet的崛起，远程教育开始发展，普及网络教育的呼声日益高涨，其势头不亚于电子商务。联合国教科文组织1998年在其一项调查报告中：无论是发达国家还是发展中国家，都不同程度存在教育滞后于现实需要的问题，特别是第三世界国家，而普及远程教育，尤其是网络教育，不仅是解决这一问题的有效途径，而且将成为革新传统教育模式的重要动力。
中国的网络教育也随internet的发展而同步增长，同时，网络教育也为中国的教育事业开辟了新的天地。
1.2 课题研究目的和意义
随着网络技术的飞速发展，现在很多国外的大学和社会其他部门都已经开始设了远程教育。但是，远程教育的软件的开发目前还处于起步阶段，随着这项技术的不断深入发展，就要求有更好、更完善的软件系统到远程教育当中去，这就给软件设计人员提出了更高的设计要求。
远程教育包括很多环节。例如，教学系统、考试系统、和答疑系统等等。其中一个很重要的环节是在线考试系统，同时，它也是最难实现的环节。在我国，远程教育以蓬勃发展起来。但目前学校和社会上的各种考试大都都采用传统的考试方法，在此方式下，组织一次考试，要经过五个步骤，即人工出题、考生考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。
显然随着考试类型的不断增加和考试要求的不断提高，教师的工作量也越来越大，可以说传统的考试方法已经不能适用于现代考试的需要。随着计算机应用的迅猛发展，网络应用不断扩大，如远程教育和虚拟大学的出现等等，且这些应用正逐步深入到千家万户。人们迫切需要这些技术来进行在线考试，以减轻教师的工作的负担以及提高工作效率，与此同时提高了考试的质量，从而使考试更趋于公正、客观，更加激发学生的学习兴趣。篇四：软件测试实验报告
武汉理工大学
学 生 实 验 报 告 书
实验课程名称 软件测试
开 课 学 院 计算机科学与技术学院
指导老师姓名 毛 雪 涛
学 生 姓 名
学生专业班级 2014 — 2015 学年 第 一 学期
任务1：针对一个常用的通讯软件做黑盒测试，利用所学的黑盒测试方法来设计测试用例，并做相应测试，给出测试方案和测试报告。
实验一.通讯软件飞信个人生日填写测试用例
一．简介 1.1编写目的
本测试项目拟对通讯聊天工具飞信输入生日日期进行测试。1.2项目背景
通讯聊天工具中都会有用户填写个人的基本资料，其中生日日期的填写需要进行则是。本项目即为用软件测试输入个人生日日期的正确性。1.3术语
等价类划分：把程序的输入域划分成若干部分（子集），然后从每个部分中选取少数代表性数据作为测试用例。每一类的代表性数据在测试中的作用等价于这一类中的其他值。1.4参考资料
软件测试 佟伟光主编 人民邮电出版社
黑盒测试用例设计示例 作者: chinaitlab 来源: chinaitlab 二．测试概要 2.1测试程序源代码 #include if(day==29) { month=3; day=1; cout<<明天是：< 利用等价类划分法设计测试用例如下： 用例一：输入日期年份超过界限，如输入:20151104； 用例二：输入日期月份输入有误，如输入:19931304； 用例三：输入日期输入有误，如输入：19931144； 用例四：输入日期包含非数字字符，如输入：1993佛说！； 用例五：输入日期超过8位数字，如：1993110402； 用例六：输入日期短于8位数字，如：1993114； 用例七：输入年份为闰年且输入月份为2，日期超过29，如：20000230，2.3测试方法 手工利用黑盒测试中的等价类划分法进行测试，主要测试目标为检验函数是否符合题目所给要求。即：输入是否符合规定条件，及程序的鲁棒性。 三．测试结果及缺陷分析 3.1测试执行情况与记录 测试情况记录： 1、输入日期20151104，程序提醒“年份超过界限，请重新输入”。 2、输入日期19931304，程序提醒“月份输入有误，请重新输入”。 3、输入日期19931144，程序提醒“日期输入有误，请重新输入”。 4、输入日期1993佛说!，程序没有提醒，合理的应该出现提醒“输入非数字 字符，请重新输入”。 5、输入日期1993110402，程序没有提醒，合理的应该出现提醒“输入字符超篇五：计算机测试系统实验报告1 计算机测试系统机电控制 实验报告 2014年12月21日 一、实验目的利用计算机、数据采集卡、被控对象（机电实验平台aedk—dj6）等组成计算机测控系统，在了解相关硬件的基础上，采用有关的软件工具，结合相应的控制规律，在windows环境下实现对相应硬件的访问控制，从而实现对被控对象的测试控制。通过实验加深了解计算机测控系统的组成，掌握windows环境下对硬件访问控制的方法，掌握对被控对象的测试和控制的方法，以及对测试数据处理、分析方法，具备一定的计算机测控硬软件设计能力和应用能力。 二、实验设备 pci9112数据采集卡，机电实验平台aedk—dj6等。 三、实验原理 本实验要求编程实现指针位置的测量和控制实验，原理如下： 本实验平台通过机械结构将步进电机的角位移转换为直线位移，利用电位器和数据采集卡9112内的a/d转换器，构成测位置系统。当步进电机运转时，带动电位器旋转，电位器输出的模拟量——电压值发生改变，通过a/d转换器采集电压值来确定指针位置。电位器输出的模拟量与指针位置成近似线性关系，即采集的数字量就能直接反映出指针的位置，具体原理如下： （1）电机通过橡胶传动带联动，再通过蜗杆和齿轮将电机的圆周运动转化为皮带的水平运动。 （2）皮带的位移用指针和刻度尺来表示，刻度尺共分为16大格，每格1cm，最小刻度为1mm。皮带移动带动右端一个多线圈电位器转动，通过改变阻值来改变反馈电压，此电压被同时送入控制接口插座in0脚（已经接到9112的16路模拟量输入端口中的0号端口）。当皮带在16cm范围内变化时，in0脚的位置反馈电压将在0～＋5v范围内线性变化。实验过程中可以通过测量或采集此电压来计算当前的指针位置。（3）实验平台使用四相步进电机，电流脉冲由a、b、c、d四个引脚输入。a、b、c、d已经接到9112内16路数字输出端口的4、5、6、7四个端口上，即从9112依次输出0010h、0020h、0040h、0080h，可以使步进电机正转；依次输出0080h、0040h、0020h、0010h，可以使步进电机反转。 四、实验内容 1：总体设计 实验通过上位pc机控制实验平台实现电机的闭环控制。 上位机通过labview虚拟仪器控制9112数据采集卡与下位硬件平台数据端口进行通信，从而实现对下位硬件平台的闭环控制，系统结构框图如下: labview 数据接口 2：前面板设计 labview程序前面板可以分为三个区域，分别是模式选择区域、控制区域以及显示区域。 模式选择区域如下： 该区域用来选择系统的工作模式，当设定系统的工作模式为“自动”时，程序自动控制电机转动，使得标尺移动到指定位置，当设定系统的工作模式为“手动”时，通过手动控制电机的移动方向，使得标尺移动到指定位置。当按下“停止”按钮时，系统停止运行。 控制区域如下： 该控制区域在系统工作在手动模式时起作用，在手动工作模式下，当按钮处于“左移”位置时，标尺指针向左移动，当按钮处于“右移”位置时，标尺指针向右移动。 显示区域如下： 设定位置标尺用来预设定标尺位置，作为实际标尺移动的参考标志，实际位 置标尺动态的显示当前标尺的位置。 示波器显示两条曲线，曲线一显示的是标尺设定位置随时间变化的曲线，曲线二显示的是标尺实际位置随时间变化的曲线，在程序运行过程中示波器可以动态的显示出指针实际位置曲线不断接近设定位置曲线，最后重合在一起。3：程序流程图 程序运行流程如下图所示： 程序运行时，首先判断系统的工作模式，如果为手动工作模式，则判断手动控制按键状态，如果为左移，则控制电机使得指针左移，如果为右移，则控制电机使得指针右移。如果系统处于手动工作模式，则判断指针实际位置是否等于设定位置，如果相等或者处于误差允许范围内，则不移动指针，如果不相等则判断实际位置与设定位置的大小，如果实际位置小于设定位置，则控制电机使得指针右移，如果实际位置大于设定位置，则控制电机使得指针左移。4：关键部分程序实现（1）读取实际位置 前面是9112采集卡初始化部分，后续为电压采集模块，由于满度电压输出为5v，对应的标尺刻度为16厘米，所以结果上述运算可以得出标尺指针的实际位置。 （2）控制电机正转 1 港口供电系统谐波的概况 1.1 港口供电系统谐波产生的原因 港口供电设备中非线性负载的比重比较大, 很容易出现基波电流的畸变, 由此导致谐波的可能性极高。实际上, 港口供电系统谐波产生的原因是多方面, 一般来讲主要涉及到以下几个方面的因素: 其一, 变压器使用过程中, 因为变压器的铁心出现饱和或者磁化曲线的情况, 此时就有可能出现谐波; 其二, 港口电气设备的充气电光源的大量使用, 会存在很多不稳定因素, 也是造成谐波的重要环节; 其三, 港口设备的各种整流设备, 功率比较大, 也可能因为种种情况出现谐波。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时, 与所加的电压不呈线性关系, 就形成非正弦电流, 从而产生谐波。 1.2 港口供电系统谐波的危害 港口供电系统中电力设备数量多, 牵涉面积广泛, 非线性负载比重比较大, 使得港口供电系统的谐波出现的可能性增大, 其负面影响也是巨大的。具体来讲, 港口供电系统谐波可能造成的危害主要体现在以下几个方面: 其一, 谐波对于输电线路的影响。港口电气设备中, 部分高次谐波电流会使得港口电气设备输电线路的功能损耗增加, 久而久之可能造成港口输电线路绝缘式的穿击, 进而影响港口输电线路的稳定运行; 其二, 谐波对于变压器的影响。港口电气设备中的谐波对于变压器的影响主要体现在:增加变压器内部绝缘电场的强度, 使得磁滞漩涡出现损耗, 还使得铜出现损耗, 这就会对于变压器造成受热损害; 其三, 谐波对于电动机的影响。以降低港口电气设备工作效率的方式, 使得电机机身的热量不断增加, 对于周围工作环境造成干扰, 给与生产经营环境优化造成负面影响; 其四, 对于港口供电系统可靠性的影响。基于电磁式继电器保护的供电系统中, 一旦受到电力谐波的影响, 自动装置保护作用陷入不稳定状态, 继电保护可靠性由此下降, 进而影响到港口的生产经营活动。 1.3 港口供电系统谐波潮流分析与仿真的必要性 港口供电系统谐波潮流分析可以帮助我们更加清晰的了解港口供电系统谐波产生的原因和区域, 由此引导我们采取对应的措施予以改善和调整, 这对于优化港口供电系统谐波防治方案, 实现港口供电系统谐波治理质量的提升来讲, 是至关重要的。 另外, 倡导港口供电系统谐波潮流分析和仿真, 可以更加精细化的去了解谐波, 这将成为引导我们开展港口供电系统维护管理工作的重要依据, 对于促进港口电力维护管理工作质量和效益提升来讲, 也是很有意义的。 最后, 从港口供电系统的特殊性来看, 港口牵涉到的供电设备比较多, 供电需求量大, 彼此之间的影响可能性较大, 在这样的情况下要以科学的谐波潮流合理和仿真的方式, 可以更好的找到谐波的症结所在, 这是港口运行维护管理的特殊所在。 如果港口供电系统谐波问题长期得不到解决的话, 港口供电就会出现故障, 由此导致港口的实际运行效率和质量出现不断下降的情况, 这样的后果也是我们不愿意看到的。 2 港口供电系统谐波潮流的计算方法 港口供电系统谐波潮流的计算方法选择也是比较重要的, 当前使用的供电系统谐波潮流计算方法比较程序化, 存在不精确的缺陷和不足。因此笔者积极倡导以降维的方式去实现港口供电系统谐波潮流的分析和仿真, 由此保证更好的实现对于港口供电系统谐波的防治。具体来讲, 当前使用的港口供电系统谐波潮流计算方法主要涉及到以下内容: 2.1 供电系统谐波潮流一般计算方法 对于电网的潮流进行计算, 需要考虑到以下两个基本要素:其一, 运行条件;其二, 网络的接线情况。 在上述基本情况掌握之后, 实现对于电力网各个节点电压和支路功率等相关运行状态参数的计算, 一般来讲, 会采用Newton-Raphson法, 这种方法是一非线性方程为基础的迭代方法。 简单来讲, 在对于谐波潮流进行计算的时候, 同样可以选择N-R法, 其条件是要确定谐波状态下港口电网元件的基本参数。谐波作用下的元件模型主要涉及到以下几个方面的内容: 其一, 变压器。在谐波次数处于较低状态的时候, 变压器的绕组电容可以不计, 也就是说在等值电路中, 阻抗值是由绕组电阻和漏抗所构成, 在此基础上实现对应基波电抗和谐波次数的界定, 就可以得到变压器基波电抗的数值。而在谐波处于高状态的情况下, 绕组内部的集肤效应不断增加, 电阻值也会增加, 此时电阻值与谐波次数的平方根保持正比例关系, 也可以由此实现变压器谐波阻抗的计算。 其二, 输电线路。输电线路的均匀分布参数会以集中参数来表示, 当线路长度, 基波电阻, 电抗和电纳被界定, 就可以得出谐波作用下的线路参数。 其三, 负荷。在基波作用下的系统, 负荷是由等值电动机和电阻并联组成的综合等值负荷。尤其在谐波潮流分析计算的时候, 供电点上能够获取基频有功和无功潮流, 此时得出等值电路与各个参数之间的关系。对于港口供电系统而言, 一般会在传动装置中采用三相全控整流桥实现对于直流电动机的供电, 此处的交流侧电流是三相对称的, 相电流可以结合整流桥工况。结合计算公式, 得出在特定期间的上下限, 由此得出积分取值, 并且使用傅里叶级数实现对于相电流实部和虚部电流的计算。 2.2 N-R降维计算方法 相对于计算基波潮流, N-R法计算的谐波潮流, 其电网中的谐波源节点更多, 这就使得平衡方程式的数量得以增加。另外由于谐波源存在新的未知量, 如果谐波源是换流器的话, 未知量就会不断增加控制角和重叠角, 结合回应公式实现电压幅值, 最高次谐波次数, 电压相角的计算, 可以确定未知量数量的确定。接着在非线性方程式的基础上, 结合Kirchhoff定律, 即可实现谐波节点的确定。 由此可见使用这种降维方法, 计算量比较大。有时候为了规避如此多的计算程序, 往往会采取对应的方式进行改善和调整。对前一节设定的n个节点网络进行节点, 假设节点是平衡点, 实现线性界定, 非线性阶段数量的标示, 在系统中以功率平衡方程式和电流平衡方程式, 去实现偏差方程式的获取。 依照这样的方式去进行计算, 不仅仅可以使得偏差量方程降维, 还可以减少占有的内存, 使得收敛速度得以不断提升。具体来讲, 降维计算方法的程序步骤为: 其一, 原始数据的输入; 其二, 形成基波和谐波的导纳矩阵; 其三, 给定初值; 其四, 置迭代次数, 方程式计算过程, 得出非线性节点的畸变率, 对于电压幅值和相角实现修正; 其五, 输出结果, 宣告结束。 3 港口供电系统谐波潮流分析与仿真实践 现在以珠海神华煤码头港口供电系统为例, 结合卸船机变频器工作的相关情况:起升电机为315k W*4, 小车电机315k W, 俯仰电机160k W。图1为实现珠海神华煤码头卸船机供电系统示意图。各个谐波源的计算, 在此基础上实现对于该港口供电系统谐波潮流分布的计算。简单来讲, 就是对于卸船机10k进线端的谐波流进行仿真计算, 由此实现与实测结果之间对照。在港口供电系统谐波潮流分析和仿真的过程中, 需要注意以下几个方面的内容: 其一, 确定港口供电系统的基本参数, 以三相全控整流桥为主要供电源, 重载时候电动机总功率为1575k W, 换流装置控制角度为30度, 由此便于基波电流的计算; 其二, 在不考虑其他支路的情况下, 供电线路中变压器原边的谐波电压含量问题可以在变压器副边进行计算, 由此再次折算, 得出系统的阻抗, 对于阻抗比较小的, 可以忽略不计; 其三, 在计算机仿真的过程中, 各次谐波源和谐波阻抗条件中, 可以确定每次谐波电压和谐波电流的运行状态; 其四, 仿真结果与实测比较接近, 是满足实际工程需求的。以下表格为变压器10kv侧电压畸变以及谐波电流计算值的统计结果: 从上述测量结果来看, 其可以实现网络各个点谐波潮流分布情况的反馈, 这相对于传统谐波器测试仪来讲, 不仅仅实现了分析质量的提升, 还实现了分析成本的降低。 4 港口供电系统谐波的防范措施 了解到港口供电系统谐波的危害, 懂得港口供电系统谐波潮流分析与仿真的原理, 即可以采取有针对性的措施去实现港口供电系统谐波的防范。一般来讲, 积极做好以下几个方面的工作显得尤为重要: 4.1 强化电力系统谐波管理 国家对于电能质量公用电网的谐波有着详细的规定, 作为国家标准发挥着其对应的效能。港口供电系统谐波应该严格依照对应的谐波电力允许值, 实现电力谐波滤波器的安装, 以保证公用电网谐波的有效遏制。除此之外, 港口供电系统管理体系的不断健全, 其内部对于电力系统谐波的管理和控制意识加强, 也会结合自身港口运行情况, 实现对应的电力系统谐波管理规范的制定, 由此使得电力系统谐波管理进入到标准化和规范化的状态。 4.2 采用配电变压器新接法 为了规避次谐波电流对于电源系统的影响, 往往会选择全新的配电变压器的接法。具体来讲, 就是以三角形或者星形接法的方式, 去实现接入, 在此过程中, 其设计规范是依照民用建筑电气设计标准来进行的, 需要实现三次谐波含量者的限制, 最好选择理想的接线方式, 以对称性变压器为基本设备来进行。 4.3 滤波器设备的合理选择 滤波器设备的合理选择, 也是规避港口供电系统谐波负面影响的重要措施。一般情况下, 滤波器分为两种:其一, 无源滤波器;其二, 有源滤波器。前者是传统的滤波补偿装置, 其在供配电系统中以加装电抗器和电容器的方式, 实现对于滤波器的调谐, 不仅仅可以实现无功功率的补偿, 还可以实现谐波的吸收, 这对于缓解谐波对于电气设备的危害, 使得供电系统承受谐波能力得以提升而言, 都是很有帮助的。后者是发展比较快的, 实时性, 动态性强的谐波补偿设备, 依据电路组成方式和接入电网方式的实际情况, 可以将其归结为电压源型, 电流源型, 串联型和并联型等类型。 4.4 变流装置整流相数调整 对于部分使用或者制造大型硅整流和可控硅装置的企业而言, 在进行实际设计的过程中, 如果遇到需要增加整流相数的时候, 普遍会去选择三相整流, 六相整流和十二相整流等, 由此使得供电系统中的谐波危害降到最低, 这也是一种比较好的谐波处理手段。 4.5 实现对于整流逆变控制 要想实现对于整流和逆变产生谐波的抑制, 就需要积极做好以下几个方面的工作: 其一, 在变频器前面加装电源滤波器, 可以使得电磁干扰电流得以降低, 有着比较好的效果; 其二, 变频器的电源电缆最好采用电缆屏蔽的方式来进行, 一般以增加变流装置相数实现对于低频项的消除, 由此实现谐波电流有效值的全面降低; 其三, 实现测量装置, 控制装置和动力装置的分开, 保证供电过程不会受到干扰, 使得彼此处于隔离的状态, 以减少电源线的干扰。 4.6 科学实现供配电设计 规避谐波对于港口供电系统的负面影响, 需要在港口供电系统设计之初就应该考虑到, 做到谐波危害的预防。在此过程中需要积极做好以下几个方面的工作: 其一, 公共建筑配电系统接地保护应该以TN-S制的方式来进行, 规避谐波对于接地线路的负面影响; 其二, 保证非线性负载放置在配电系统上游部分, 避免其会对于下游线路造成的各种不良影响; 其三, 对于谐波比较严重, 功率比较大的设备, 要在变压器侧面使用专线线路; 其四, 在谐波严重的配电系统中, 功率因数补偿电容器, 需要增加电抗器, 以实现对于谐波的抑制, 保证电网局部谐振的正常化; 其五, 对于晶闸管控制的设备来讲, 应该以对称控制的方式, 保证在中性线导体上两个谐波出现相互抵消; 其六, 在实现配电系统设计的时候, 要做好滤波设备空间安排, 以保证后期各项维护管理工作的开展。 4.7 降低谐波节约电能 从谐波的危害来看, 其不仅仅会对于电力设备的正常运行造成负面影响, 出现大量的电能损耗, 使得电力资源不断浪费, 还会使得港口的正常工序受到影响, 由此造成实际生产效率和质量的不断下降, 这也是资源浪费的一种表现。 因此, 在应对港口供电系统谐波的过程中, 我们应该树立节能意识, 积极学习国外港口供电系统谐波处理手段, 本着节能理念, 实现港口供电系统的设计优化, 改善当前港口供电系统中设备使用不良的情况, 以保证将港口供电系统的谐波损害降到最低。 另外, 在实现港口供电系统设计的时候, 要树立节能意识, 选择可能造成谐波少或者不会造成谐波的供电设备, 以实现港口供电系统节能性的体现, 保证其在后期管理过程中不会出现过多的谐波, 这也是应该积极进行思考的问题。 5 结束语 港口中非线性电力设备的大量使用, 势必会使得港口供电系统谐波问题越来越严重, 不仅仅会使得电力设备的损坏程度得以加深, 还会影响到电子设备的正常化运行, 进而使得港口供电系统的实际生产受到负面影响。因此, 高度重视港口供电系统谐波潮流分析和仿真, 并在此基础上实现对于港口供电系统谐波的有效防止, 以为港口的正常化运行营造良好的电能环境。 摘要：港口供电系统谐波是港口电力正常化运行的制约性因素, 而要想实现对于谐波的制约, 就需要使用到滤波装置, 滤波装置的设置需要以准确的谐波潮流分析和仿真为依据, 由此保证对于谐波的最大抑制效果。文章积极从这个角度出发, 首先探究了港口供电系统谐波产生的原因和危害, 倡导积极对于港口供电系统谐波潮流进行分析和仿真, 以降维的方式来计算, 并且结合某港口, 进行了仿真模拟, 希望可以给与实际港口供电系统谐波的预防处理提出意见和建议。 关键词：港口供电系统,谐波潮流,仿真 参考文献 [1]李伟光.港口供电系统中谐波的防治探讨[J].科技与企业, 2015. [2]王守相, 张颖, 韩亮.配电系统三相不确定谐波潮流的复仿射计算方法[J].电力系统自动化, 2015. [3]杜晓沉.电力系统谐波潮流的计算方法研究[J].合肥师范学院学报, 2014. [4]卢丽鹏.电能计量受供电系统谐波的影响分析[J].科技与企业, 2014. 【电力系统分析潮流实验报告】推荐阅读： 基于Matpower的电力系统潮流计算06-28 电力营销系统功能分析07-25 电力系统分析a07-11 电力系统实习报告11-12 电力电子实验报告答案07-08 电力电子技术实验报告10-05 电力变压器实验报告10-18 数字系统实验报告12-03 管理系统实验报告06-07 机械系统设计实验报告06-23港口供电系统谐波潮流分析与仿真 篇6
