防震减灾的重点精选(九篇)

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第1篇：防震减灾的重点范文

Abstract： This paper uses Proteus simulation technology to SCM practice， makes a detailed analysis and discussion on a series of typical application， and discusses its positive effect on SCM technology curriculum construction and practice ability training.

关键词： 仿真技术；单片机；Proteus仿真软件；实践；应用

Key words： simulation technology；SCM；Proteus simulation software；practice；application

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0233-02

0 引言

单片机技术是电子信息类、电气控制应用类、通信类、机电和数控类专业的必修课程之一，其理论性和实践性较强。在实际授课过程中，授课教师必须借助一些软硬件实验理论，并将其与实际技术内容相联系，才能帮助学生有效地理解和掌握课程内容的重点，提升学习效果。但目前，从总体来看，我国仍有相当一部分院校在单片机实验设备的投入上不足。基础硬件设施不足，严重地影响相关课程实验的开设，不利于其学科建设的长效发展。在传统的单片机课程建设和理论学习中，学校通常将一些课程实验安排在实验板或试验箱上。但由于传统的实验板或试验箱的硬件电路设计较为完善，无需过多连接和操作，因此学生在进行实践操作时只能完成一些难度系数较低、专业水平不强的接线工作，待接线完成后再按实验指导书将程序编好写入得到预期结果。这种课程实验难以满足学生单片机技术课程学习的需要，学习效果不佳。实验做完后，学生对系统硬件原理仍然是一知半解，更谈不上学生自己设计电路进行软硬件联调，这样的结果是大大降低了实验课程的学习和实践效果。针对这些问题，尝试将Proteus软件引入到单片机的课堂学习和实践操作环节当中，利用这种虚拟仿真软件，既可以做到边讲边演示、边学边做，又可以有效地检验学生所涉及的电路是否合理实用，符合电路操作规范。一般情况下，那些在普通机房中安装的仿真软件是可以拆卸和移动的，这就形成了一个可移动的、完全开放的、灵活的单片机实验室。据有关研究结果显示，此种实验课程学习方法实现了Proteus仿真软件与单片机课程学习的有机统一，充分地发挥了学生的主体作用，有利于提高其学习积极性和兴趣，有利于学生深入学习和加强实践。

1 Proteus仿真软件

Proteus仿真软件是目前世界上最为先进和完备的系统设计和仿真平台，由英国的Labcenter公司自主研发设计，它具有软件仿真、电路仿真、PCB设计等功能，实现了微控制器与电路的仿真一体化，并可对软件源代码进行实时调试，更为高效便捷。当Proteus仿真软件被应用于单片机试验时，必须至少经过以下三个步骤：①画出实验所必须的实验电路图。在设计原理图时，设计者必须先在Proteus平台上及时定位所需器件，通过特定的搜索确定其相应内容；完成电路设计后，设计者可以充分利用软件给定的检测工具及时排除电气故障，以保证整项试验的顺利进行。②根据设计图确定具体的实验程序和步骤。在经过一系列调试之后，设计者即可得到一个十六进制的目标代码。另外，在对软件进行调试时，由于Proteus仿真软件自身并不支持C语言，因此要进行相应的程序转换后再装入单片机进行系统仿真。③将生成的十六进制目标代码文件装入单片机，仿真实际效果，若不满意可修改原理图或程序，直至成功。若最终结果未达到实验的预期目标，则需进行多次仿真模拟，直至达到原定的设计目标为止。与其他方式相比，仿真技术的最终显示更为形象，直观性强，便于观察。其中，数字电平用色点来显示，高电平用红色显示，而低电平和无效电平则分别用蓝色和灰色来标注显示。

2 单片机仿真实践应用实例

在进行单片机实践应用学习时，课程设计人员必须在熟练操作软件的基础上进行实验仿真，领会软硬件统一协调的含义，现以篮球比赛简易计分器为例说明单片机仿真实践应用过程。

2.1 硬件电路设计 该实例是一台单片机控制的篮球比赛简易计分器，通过三个LED数码管来显示当前的分数。系统硬件主要由AT89C51单片机、LED数码管、按键等元器件组成。若“加1”键按下，则分数加1；“加2”键按下，则分数加2；“加3”键按下，则分数加3；“减1”键按下，则分数减1。四个键分别连至AT89C51的P0.0到P0.3等4个引脚。在Proteus ISIS中绘制好的系统原理图如图1所示。

2.2 软件设计 本实例的软件设计思想是：单片机总在不停地扫描P0口的低4位，并判断是否有键按下、哪个键按下。有键按下后，执行相应的加法或减法程序；再将分数值转换成3位非压缩BCD码，利用查表指令分别查出相应的数码管显示代码并通过相应接口输出，最后由LED数码显示相应的分值。主程序清单如图2。

2.3 仿真调试 一般地，设计人员一般选择在ISIS里进行电路原理图设计，并在设计完成后将系统软件以HEX文件的形式保存，并装入事先预备好的AT89C51芯片内。在完成上述一系列工作后，设计人员即可开始系统虚拟仿真操作。

在本实例中，设计人员充分利用了单片机的一系列硬件功能，如按键功能、I/O功能、LED功能等，同时还使用了主程序和子程序等的一些有效设计方法，有效地保证了仿真运行的平稳性和安全性。据最终分析结果显示，该实验中硬件电路的连接较为准确，整体功能发挥较好。

3 结语

利用Proteus仿真软件对所设计的单片机系统进行仿真，既克服了单片机实验中实验板或实验箱电路固定、实验内容固定、学生自主性差等方面的局限性，又能从工程的角度直接看程序运行和系统工作的过程和结果，有效地弥补了实验和工程应用脱节的矛盾。由于实验过程与工程实践相接近，可在不投入硬件的情况下锻炼学生进行软硬件综合开发的能力。相关实验研究结果显示：这种仿真技术与单片机实践相结合的课程学习模式解决了理论和实践相脱节的问题，实现了学生理论学习与动手实验两个环节的有机统一，极大地激发了学生的兴趣，提高了学生的动手能力、创新意识和创新能力，取得了明显成效。

参考文献：

[1]张婧武，周灵彬.单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2009.

第2篇：防震减灾的重点范文

 

电子电气类课程的传统教学采用"先理论,后实践"的教学方法,即先在教室进行理论教学,然后在实验/实训室进行实践教学.这种教学模式的弊端是显而易见的,枯燥的理论课程让学生失去了学习兴趣.因为学生前面的理论知识没有掌握好,导致后面的实验教学也难以收到好的效果.

 

近十年来,随着经济的发展以及国家对高等院校大力支持使得实验室建设得到了很大的发展.在应用型本科院校和高职高专院校中,广泛开展了理实一体化的教学改革.理论教学与实践教学相互交叉进行,将理论知识应用于实践,实践的结果反过来又促进学生对理论知识的理解.这种教学模式激发了学生的学习兴趣, 锻炼了学生的动手操作能力,获得了很好的教学效果[1,3].但这种理实一体化教学要求学校购买足够的实验设备以保证正常的教学.虽然国家给予一定的资金支持,但学校仍面临巨大的财政压力.因此实际中通常只有少数课程能够开展这样的一体化教学.再者,实验过程中的耗材、实验设备的维护等需要耗费大量的人力物力.所以这种理实一体化的教学改革投入成本高,难以全面普及,大部分课程仍继续采用传统的教学模式.

 

2 专业仿真软件

 

近十多年来,电子电气类的仿真软件得到了快速发展.出现了许多能够专业仿真软件,极大地改变了许多相关课程的学习方式.以前需要在硬件实验平台上完成的实验,现在可以在这些软件中进行仿真进行模拟或实验.因此仿真实验不仅极大地节省了开支,还可以灵活地改变各种参数、模拟各种情况下的实验.

 

3 教学案例

 

在多媒体教室内授课的情况,分别以电工基础和单片机课程为例,来说明专业仿真软件的应用.

 

3.1 电工基础课程电工基础课程是电气类及机电类专业的专业基础课,是学生学习其它专业课程的基础,其特点是理论性和实践性都非常强.学生不仅需要理解相关重要定律和定理,并能正确地完成相应计算,还需要在实际中能正确运用所学知识.这使得学生在学习本门课程时,感到难度很大,尤其是学生对初高中物理电学知识掌握欠缺的情况下,更是如此.

 

以基尔霍夫定律的讲解为例.教师采用多媒体电脑,在 Protues软件中设置如图1所示的验证电路.图中三个支路上的电流表分别显示各支路中的电流值,每个元器件上电压也一目了然.引导学生来分析电路图, 先计算电流.如果按照流入电流为正,流出电流为负 (反之亦可),电流的代数和为零;然后再计算右边回路各元器件的电压代数和也为零.所以可以很容易得到节点电流定律.修改电源电压和电阻的阻值,来验证结论是否正确.这样的仿真实验,能够有效弥补板书教学形式的不足,使学生更容易明白相应知识点,并激发学生的学习兴趣.

 

3.2 单片机课程学生普遍感觉单片机课程的理论抽象难懂.我们开发了基于Pro-teus和Keil软件联合仿真的一系列单片机项目化教程,旨在帮助学生学好本门课程.图2是80C51单片机控制一个LED的实验电路.笔者的教学思路是:首先点亮该LED,然后让其闪烁.在此过程中学习指令.再者,增加一个按键来点亮和熄灭该LED.陆续引出有关指令的学习,这样的教学方法可以收到良好的教学效果.

 

4 对教师的要求

 

但采用仿真教学方法也对授课教师提出了较高的要求.除了对课程内容熟悉之外,教师还必须学习仿真软件的使用以及设计仿真实验,把课程内容融入到仿真实验之中.上课内容以仿真实验的形式出现,通过每个实验的学习,要求学生掌握哪些新的知识,教师必须提前做好规划.还要注意分散课程的重点与难点.在每一个实验中,引入的新知识点及重难点要适量.实验讲解完毕后,带领学生进行归纳总结引导学生举一反三,并鼓励学生自行尝试实验.实验系列的设计要注意前后的衔接性,后续的实验则以在前面实验中所学过的内容为基础.实验设计要遵循由简单到复杂、由浅入深的原则.所以设计一系列仿真实验并非易事,需要教师们反复讨论与交流.另外,教师应引导学生熟练两款软件的使用,鼓励学生自己去设计一些仿真实验.

 

5 总结

 

本文以电工基础和单片机课程为例,说明了专业仿真软件在电子电气类课程教学中的方便性和重要性,其目的是提醒教师要重视此类仿真软件在教学过程中的应用,以提高教学效果.

 

参考文献

 

[1] 张士磊,孟昕元.创新实践型人才培养的实验教学改革与探索[J].实验科学与技术,2014.

 

[2] 成凤敏.电工电子课程的理实一体化教学模式[J]. 黑龙江科技信息,2010.

第3篇：防震减灾的重点范文

1引言

在EDA类仿真软件中，其功能强大、界面清晰直观、容易掌握、使用方便，经常受到各类电子设计开发人员的青睐。该软件用虚拟的电子元器件及各类相关的仪器仪表，依据不同的电路要求，将元器件和仪器进行合理的组合，是电路设计、电路测试和验证的一款非常实用的虚拟仿真软件。

2 在?子类课程中应用优势

在电子类（如模拟电子、数字电子、单片机等）课程教学中，实践证明仿真软件能高效的促进教学，提升了教学质量，安全直观地反映了需要在客观实验室中才能完成的项目，增加了课堂互动性，突破了客观条件对教学的限制。在教学过程中学生加深对原理性、抽象性的内容的学习、理解、消化，避免了使用现实元件和仪器而造成的消耗与损坏，激发了学生的学习兴趣，解决了教学实验时部分实验项目耗材消耗大、设备成本太高、不容易展开等许多难题。

如在讲授电子电路中的整流滤波电路时，利用软件可以很好地观察到整流滤波的输出情况，可以断开滤波电容观察整流输出波形，也可以接入不同容量的电容器观察滤波的不同效果，灵活、形象、直观的演示须在实验课堂才能达到的效果。

3 仿真软件对电工类课程教学的促进

3.1能有效地促进教学活动

在电工类课程（如电工基础、电工原理、电路分析等）的教学中，目前还没有一款针对性强的教学仿真软件，而电工类课程作为机电大类专业的主干课程，具有很强的理论性和实践性。但实际上在教学过程中，由于课程理论性太强，抽象的概念非常多，教学活动中的重点、难点等环节的教学困难非常大，如果将仿真软件能够引入到电工类课程的教学中，将抽象的理论具体化、形象化，便可以在教学活动中达到事半功倍的效果。

3.2有效的补充和完善实践环节

电工类课程教学内容广泛，实践环节多，如果全部实践环节安排在实验室完成，设备与耗材的消耗是非常大的，同时对部分要求自主设计类的实验内容，从设备要求和元器件的采购方面均存在着诸多困难，同时部分的实验还存在着一定的危险和污染，如果利用仿真软件的虚拟技术可以完美的解决传统教学环节中难以解决的问题。

通过多年的教学实践，在不同的专业年级中利用仿真软件教学辅助作用，取得了非常可喜的教学效果，对提高学生学习兴趣，增加师生互动，提高学生的动手能力、思维能力、学习能力均有突出的效果。

4仿真软件在课程教学中的应用探索

4.1在直流电路中的应用

通常的直流电路，电压电流是不随时间变化而变化的，一个电路参数一旦确定，电路中的电压电流就是一定的。由于电路中的各物理量看不见、不能摸，学生对这些电路参数通过想象很难理解。在学习基尔霍夫定律时，对节点和回路关于电流和电压的关系也是半信半疑，对叠加原理、戴维南定理等课堂理论中学到的内容同样持怀疑的态度，因为这些定理、定律理论性很强，经常需要复杂的推导才能够得出结论。

而借助仿真软件强大的功能，可以在课堂上利用多媒体手段进行引导和演示，改变了传统教学过程中由于教学内容枯燥，导致学生学习兴趣下降，不理解学习的内容，也就会无心学习的恶性循环。

由于现代教学技术和手段的不断发展和更新，在教学中充分利用专业机房，在学生每人一台计算机的条件下去完成相关的教学任务是可以实现的。如在客观现实的实验室完成实验任务前，先利用仿真软件去完成对应的项目，避免了学生实验过程中的不熟练误操作导致的客观实验室功能丧失。

4.2在交流电路中的应用

正弦交流电路是电类课程的重点内容，是学习电学的理论基础。因此，对正弦交流电路的学习与研究是十分重要的，由于正弦交流电具有大小和方向都在不断变化的特点，所以在教学中存在着理解困难。而仿真软件的引入，使得这一教学难点变得直观和形象，教学设计时，如充分利用仿真软件虚拟的信号源、示波器、各种元件和仪表，组成对应不同的电路，对相位、相位差、有效值以及不同的电路性质的学习具有非常重要的促进作用。

如在讲授功率因数的提高时，由于发电厂在发出有功功率的同时也输出无功功率，二者在总功率中各占多少不是取决于发电机，而是由负载的功率因数决定的，负载功率因数的大小是由负载的性质决定的。功率因数太低，会对供电系统产生不良影响，会引起下述两方面的问题：降低了供电设备的利用率，电源设备越得不到充分的利用；增加了供电设备和输电线路的功率损耗。负载从电源取用的电流在电路有功功率和输电电压一定的情况下，功率因数越低，电流就越大，电流流过输电导线，在输电线路上引起的功率损耗愈大，就意味着输电线路上传输电能的效率低。

为了提高发电、供电设备的利用率，减少输电线路上的能量损耗，应提高负载的功率因数。提高功率因数的方法很多，由于生产实际中大多数负载都是感性的，所以往往采用在负载两端并联合适的电容器补偿的方法来提高电路的功率因数。

利用仿真软件，在一个感性负载两端并联了合适的电容器后，电路中的总电流为会大幅减小，远远低于没有并联电容器时的电路，从而验证了提高电路功率因数所采用方法的正确性。

5结束语

通过上述几个应用实例可以看出，利用仿真软件在电工类课程教学中有着非常重要的意义，它不仅仅对课堂的教学具有一定的促进作用，同时增加了学生分析问题与解决问题的能力，在实验室设备有限和珍贵的情况下，通过虚拟仿真达到了理想的实训效果。

第4篇：防震减灾的重点范文

1.将虚拟仿真引入课堂，进行演示实验，提高课堂教学效率

过去主要是理论课教学，过于注重原理分析、公式推导，学生听起来枯燥无味，难于理解。为了提高教学效率，需要配合演示实验。但准备演示实验，需要花费较多时间；将多种仪器搬到教室，使用不便；演示操作过程，会占用过多时间，影响教学进度。

现在我们将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在讲解理论的同时，利用多媒体同步演示，显示实验结果，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性。下面是我们具体应用仿真软件来仿真的两个实例。

在模拟电路中讲授三极管共发射极放大电路时，三极管具有放大和反相的作用，学生理解起来非常困难。我们利用EWB仿真软件来仿真电路的实际效果。学生先有了感性认识后，理论的讲解听起来就更轻松了，其仿真图形如图1所示。从图形中可以看出，输入信号的正半周，在输出端放大的同时，还存在着失真。

在模拟电路中讲授振荡电路的起振时，通过电路的正反馈作用，输出信号就会逐渐由小变大，当振荡幅度增大到一定的程度后，由于三极管的限幅作用，最后使得输出的波形稳定。学生很难理解，用现有的仪器根本就不能显示出起振的波形来，现在利用Protel仿真显示出波形（图2），振荡器起振的过程非常直观，还能看出这种振荡电路的波形存在较大的失真，但振荡波形较稳定。如果对波形失真要求较高，则需要采用改进型号振荡电路，即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效地提高了课堂教学效率。

2.开设仿真实验，改革实验教学方法，提高实验教学质量

电子技术课是一门实践性很强的课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。以往，实践环节主要是上实验课，实验内容多为验证性实验，设计性、综合性实验较少。

我们的做法:在学习模拟电子技术的过程中，抽几节课讲解仿真软件的使用方法。在电子技术实验课之前，学生必须先将电路进行仿真，得到实验结果以后，再进行实际的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高，特别是在设计性实验中，可以随时修改元件参数，并能马上获得仿真结果，直到满足电路设计要求。学生可提出各种设计方案，从而大大提高了分析问题、解决问题的能力，激发了他们的创新意识，也大大提高了学生电子电路的设计水平。这样很好地解决了原来设计电路的缺陷：先设计出电路，买回元件后，在面包板或印制电路板上安装调试，需要连接很多的电位器，当调试好以后，必须重新买元件，重新安装调试，将损耗浪费大量的电子元器件。

3.虚拟仿真在课程设计实践环节中的应用

对于课程设计，我们的做法:将模拟电子技术的内容分成几个单元，每一个单元搞一个课程设计。第一次在老师的带领下，讲电路设计的步骤，完成课程设计。上完下一个单元电路以后，老师布置一个课程设计题目，学生自己查找资料，自己设计好电路以后，交给老师检查，在检查学生设计方案时，要求学生陈述自己的设计思路，学生在讲述的过程中就会进行再次思维。这种虚实结合的方法，既发挥了虚拟实验高效、经济的长处，又培养了学生电子制作的能力、分析问题和解决问题的能力。

4.虚拟实验应注意的问题

第5篇：防震减灾的重点范文

关键词：振荡波；电缆；局部放电；定位；OWTS系统

中图分类号：TM835

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）25-0034-03

目前，判断电力电缆绝缘性能好坏的方法是给电力电缆进行直流高压绝缘试验，并且在直流高压试验的同时还能够检测泄漏电流的大小。此种试验的缺点是只能判断电缆的整体绝缘性能，而没有办法得出电力电缆局部放电量的具体数值，更不能对局部放电点的位置进行有效定位。直流耐压对于电力电缆最为突出的缺点是具有破坏性，因为直流耐压试验本身就属于破坏性试验，特别是对交联聚乙烯（XLPE）电缆，当外加直流高压降低为零后，在一段时期内电缆的绝缘层中被外加直流高压所极化的分子排列状态仍旧维持，此时如果因为类似于老化等原因而使电缆存有缺陷，那么造成被极化的分子排列很难恢复到外施高压之前的状态，因此，通过直流耐压试验合格的电力电缆，在投入系统运行后不久即可能发生绝缘击穿事故的案例早已经是屡见不鲜。基于以上原因，XLPE电力电缆的预防性试验中相继出现了0.1Hz超低频、工频耐压试验以及振荡波测试。

1　电缆局部放电产生的原因分析

电力电缆绝缘产生破坏的主要原因是局部放电。原因主要有四点：电缆发生局部放电的过程中，电离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有较大的能量，当它们撞到绝缘内空气隙的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子的化学键，产生裂解；当发生局部放电，在放电点的位置，介质会产生很大的热量，此热量会烧焦甚至融化绝缘材料，由于绝缘材料都有温升限值，温度升高会增大绝缘材料的电导和损耗，并使绝缘材料产生裂解，造成恶性循环，最终导致绝缘体击穿破坏；在局部放电过程中会产生许多活性生成物，这些生成物会腐蚀绝缘体，使得介质性能劣化；连续爆破性的放电以及放电产生的高压气体都会使绝缘体产生微裂，从而发展成电树枝。局部放电起始时虽然只是跨越绝缘体一小部分，但会逐渐地破坏绝缘材料，最终导致整体绝缘击穿。

2　振荡波测试方法及传统检验方法的比较

目前，电力电缆在供配电系统中被大量应用，同时，电力电缆突发故障所造成的直接经济损失已经得到了人们高度的关注。虽然目前供配电系统所使用的设备质量在日益提高，然而如果某个设备发生突发故障，会产生大量的维护费用，并且可能会被电力用户投诉，甚至要做出经济赔偿等。

事实上，运行中的电气设备都会产生一定的老化，而且不同的设备具有不同的老化程度，不同生产厂家的制造工艺及质量标准也不尽相同，因此，不同性能的电气设备在运行中的可靠性将是难以预计，这将无法保证合理正确地编制测试与检修计划，对设备进行及时有效的故障预测与预防。状态检修方式就是以当前设备的实际工作状况为主要依据，通过使用先进的状态监测和诊断手段、设备可靠性评价以及故障（寿命）预测手段，准确掌握设备的运行工况，找出设备故障的早期征兆，总结出设备故障部位、严重程度以及故障发展趋势，并通过综合性分析诊断，当设备性能下降到警戒值或判断设备故障即将发生之前即采取有效的维护或维修，保障电气设备安全、稳定、全性能、优质运行。

高压电力电缆进行局放测试并定量确定放电量以及对电缆故障点的具置进行有效定位已被人们所接受。目前用于替代50Hz交流耐压的测试方法有超低频0.1Hz法，理论上0.1Hz测试所需的设备容量是50Hz测试所需容量的1/500，实际容量大约是1/200至1/100，这是0.1Hz测试方法主要的优点之一。然而，如果把非工频试验条件下对电介质测试所得结论进行有效考虑，0.1Hz测试条件下得到的局部放电量是不能够等同50Hz条件下所得结论的。通过实际证明，在超低频工况下所测的局部放电量水平是远远高于工频附件时的水平。并且0.1Hz与直流局放测试具有很大的相似性，伴随着测试电压从AC变成DC，电力电缆中的电场分布也相应从电容性突变成电阻性，致使局放测试所得结果也同时发生了本质变化。基于以上原因，电缆进行局部放电测试所得到的结论应该尽可能与工频条件下所得结论相一致，这样才具有等效性。由于以上诸多原因，在生产实践中提出了专用于电缆测试的振荡波测试系统（Oscillating Wave Test System——OWTS）。

3　振荡波检测系统原理

XLPE电力电缆由于具有较高的绝缘电阻，而且在交流电压与直流电压作用下的电压分布具有较大的差别，直流耐压实验后，在XLPE电缆中，特别是电缆缺陷处会残留大量空间电荷，电缆投运后，这些空间电荷常造成电缆的绝缘击穿事故。

近年来国内外研究较多并针对XLPE电力电缆局放进行检测并有效定位的一种方法就是振荡波检测。振荡波电源如果与交流电源进行比较，主要有以下优点：具有较高的等效性，作用时间比较短，并且现场易于携带而且操作方便，XLPE电力电缆中的各种缺陷可有效地被检测出来，最重要的是试验对电缆不会造成伤害。

4　振荡波试验系统的突出特性

目前，振荡波试验系统在国内外的供用电企业中被大量使用，主要原因是振荡波测试系统具有6点突出的特性：局放测试在振荡波所加的测试电压下进行，电缆中的电场强度分布与电缆正常工作时的状态是一样的；局放结果的评价与估计以及放电形式的识别与辨别都是在正常电压下完成；装置整体重量比较轻，电气元件整体设计紧凑；现场测试时间比较短，最重要的是电缆在测试过程中不会损坏；通过试验电压的波形特征进行相应计算可以得出电缆的电容量和被测对象的介损因数值；根据IEC270（国际电工委员会）中的要求，电力电缆的局放等级测量可以在50～1kHz的带宽下完成。

第6篇：防震减灾的重点范文

关键词 Proteus仿真软件；电工技术；中职

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）01-0032-02

1 引言

电工技术基础课程是中职院校中电气、机电类专业尤为重要的专业基础课程，该课程可为后续深入学习电子技术等课程打下坚实基础。由于电工技术基础课程具有较强的理论性和实践性，但中职学生通常素质较差，因此，该课程教学效果欠佳，不仅教师教得费劲，学生也不能良好地吸收知识，严重影响了后续课程的学习效果。中职院校教师需深入探究该课程，以提高教学质量[1]。为了使学生能更好地掌握电工技术基础课程的知识，增强教学效果，本文主要探讨Proteus仿真软件的课堂教学效果，以促使学生能更直观地进行仿真训练，从而有效理解难懂的理论教学，并融会贯通，以增强电工技术基础课程教学效果。

2 中职院校学生、就业现状分析

学生现状 电工技术基础课程涉及的知识面较广且难度较高，教学内容通常抽象、难懂，要求学生具有较高的逻辑思维以及抽象思维能力，因此，学生学习该课程较为困难，不易掌握，如何让中职学生更轻松地理解这门课程就成为现在教学的难题。传统的教学方法通常是以“教师主讲，学生听”的方式进行，让学生被动接受晦涩难懂的知识，学生在不能理解该课程时，仅学习皮毛，如定义、名称之类，不能将该课程在实践中运用自如。

就业现状 由于社会快速向信息化、科技化发展，因此大量需求各方面的高技能人才，这要求学生不仅具备扎实的理论基础，还需具备较强的创新、动手能力。电工技术基础同样是一门实践性较强的课程，学生在学习该课程时，不仅可以提高动手能力，也能培养创新能力，是一门尤为重要的基础课程。

3 Proteus仿真软件在中职电工技术基础教学中的应用价值

目前常用的电路仿真软件较多，如早期的EWB系列、Multisim系列以及Proteus系列等。EWB系列具有占用系统资源较小、简单方便的优点，在此基础上进行升级后就是Multisim系列。EWB系列、Multisim系列在目前的电路、电工技术课程教学中的应用较广，但也存在一些缺点，如仿真功能弱、互动性差等。Proteus系列在教学中通常用以实现微控制器系统软件及硬件仿真，虽然功能更强大，但初学者较难上手，不过在初学者加强对Proteus的练习后，自然可以得到解决。

Proteus系列具有实现电子电路交互式仿真的巨大优点，且交互性更强，电路的运行也可更直观、形象地展示于学生面前[2]。在教学时，教师可带领学生进入Proteus实验室，每位学生平均分配一台电脑。教师可在课堂上对学生使用Proteus仿真软件的连接、调试等进行指导，并激发学生利用该软件学习电工技术基础课程的兴趣，加深对课程的理解。

4 Proteus仿真软件概述

Proteus仿真软件是一个将实物仿真与电路分析相结合的平台，具有强大的仿真、分析功能，将多种功能集于一身。该软件具有较多的性能特点，主要有：

1）具备>27 000个仿真元器件；

2）不仅具备多样激励源，还支持信号以文件形式输入其中；

3）具备多种虚拟仪器，且软件的面板操作更加逼真；

4）具备更加生动的仿真显示；

5）具备高级图形仿真功能；

6）具备单片机协同仿真功能。

5 Proteus仿真软件在中职电工技术基础教学中的应用

在对学生进行电工技术基础教学过程中会用到较多基础元器件知识，如电阻器、电容器、电感器等，也会用到较多基础理论知识，如直流电路、单相交流电路、三相交流电路等。仅靠教师进行枯燥乏味的讲解，学生很难对这些知识进行深刻理解，但通过使用Proteus仿真软件则可较好地解决这些问题[3]。下面将举部分实例来说明在中职电工技术基础教学中应用Proteus仿真软件的情况。

在基尔霍夫定律教学中的应用 上课时先指导学生学会对Proteus仿真软件的基本操作，然后让学生根据教材上的电路图开始操作：将基尔霍夫定律的验证电路绘制于Proteus仿真软件的原理图编辑窗口上，并显示出各支路中的电流值，通过在Proteus仿真软件电路图中三个支路上的电流，使每个元器件上的电压能一目了然地呈现于学生面前，再指导学生对电路图进行分析。

首先计算电流，可根据电流流入为正、流出为负来计算，也可以电流流入为负、流出为正计算，得出电流的代数和为0；然后对右回路各元器件的电压代数进行计算，计算结果显示其和依然为0。因此，通过运用Proteus仿真软件可得出结论：流入流出一个节点的电流代数和在任意时刻均等于0，将回路内各段电压闭合的代数和也恒等于0。

为巩固该结果的可信度，可让学生再次使用Proteus仿真软件对电阻、电压源的数值进行改变，并再次观察，得出同样的结果。当学生基本理解定理后，可在电路图上人为设置障碍，如阻值增大、短路、开路等，并让学生采用Proteus仿真软件对其数据进行分析、计算，自行找出故障原因，以对该课程进一步理解。

电容的充放电及电感的电磁效应电路仿真

1）电容的充放电电路仿真。与课本上的电容充放电仿真电路图像对照，运行Proteus仿真软件，闭合课本图中的SW2，保持断开SW1，可看到正在对电容充电的电池，AM1上出现逐渐减小的电流读数，而VM1上则出现逐渐增大的电压读数，同时可于C1上查看到正负端电荷累积。将SW2断开，并闭合SW1，可观察到电容的放电情况，发现AM2上流过的电流以及被点亮的灯泡，且AM2的x数在逐步减小，灯泡也逐渐变暗，直至放完电荷，灯泡完全熄灭。通过在Proteus仿真软件中观察这一充放电过程，可更灵活、深刻地理解该知识点。

2）电感的电磁效应电路仿真。与课本上的电感的电磁效应仿真电路图相对应，并运行Proteus仿真软件，可发现电流变的读数快速增加，增加至某一值后点亮灯泡，同时电流表的读数继续增加。随后读数的增加幅度逐渐变缓，直至稳定下来，灯泡则被持续点亮。如电感值为1000 H时，则可长时间达到稳定值，且稳定值与灯泡的电池内阻、电阻均存在一定关联。Proteus仿真软件可帮助学生更好地理解电感器的特性。

作业巩固 当学生对课堂上所学的电工技术基础知识有初步理解后，则可给予他们作业习题对其基础知识进行巩固。但既往学生完成习题后，不能自行检查对错，仅能在交给教师后由教师来检查。有Proteus仿真软件后，学生可将题目在Proteus仿真软件中进行检测，自行检查，这种方法比让教师来检查更能巩固知识，并进一步提高动手能力。

教学效果评价 教师可在学生进行仿真操作时观察其熟练度以及对知识点的理解度，根据学生在课堂上的表现进行量化评分。同时，教师可根据学生对Proteus仿真软件的\用熟练程度进行评价。Proteus仿真软件使抽象的概念、理论知识变得形象、具体，学生也更易接受，理解难点。当学生能够顺利理解难点后，会更愿意去主动学习，把学习过程当作有趣的游戏，从而显著提高教学质量。另外，学生通过Proteus仿真软件获得更加扎实的理论基础与动手能力，也进一步提高了自身创新能力，成长为符合社会发展需求的技术型人才。

6 结语

Proteus仿真软件能对电工技术基础的理论环节进行仿真，将难以理解的知识通过实践变得更易吸收，同时也缩短了从理论到实践的过程，有效提高了教学质量以及学生的学习兴趣，使学生能从学习实践中体验到学习的乐趣，增强学习自信心。另外，在电工技术基础教学中应用Proteus仿真软件时需注意以下几点。

1）教师需在进行演示教学前就画好相关电路，并进行完整演示，使学生在课堂中能看到教师熟练讲解、操作，并以教师为榜样进行实践操作，避免让学生看到不完美的操作效果，打击其学习积极性。

2）在Proteus仿真软件的电路仿真实验中，需注意指导学生首先学会如何在软件中快速查找实验电路图所需元器件，以加快学生绘制实验电路图的速度，节省学习时间，并快速连接虚拟仪器，进入仿真实验，体会由仿真实验带给学生的成就感、自信心，从而进一步激发学习积极性。

综上所述，在中职电工技术基础教学中应用Proteus仿真软件，具有较大的教学意义，其教学效果较传统教学方法更好，并能克服传统教学带来的课堂枯燥无味、难于理解的弊端，让学生亲自实践，激发其学习兴趣，开拓思路，提高学习分析能力及动手能力。

参考文献

[1]黄山，吴飞青.Proteus软件在《电工电子学》实验中的应用[J].电子制作，2012（8）：99-100.

第7篇：防震减灾的重点范文

【关键词】 Proteus 仿真软件 电子电路设计

随着社会科技的不断发展，Proteus仿真软件在电子电路设计中的应用也得到了一定的发展。Proteus仿真软件是现代计算机应用技术发展中的重要成果之一，Proteus仿真软件具有模拟电路仿真、数字电路仿真以及电路等部分组成的仿真系统，其自身带有先进的虚拟器，其中包括示波器、逻辑分析仪以及信号发生器等等。为了更好的研究Proteus仿真软件在电子电路设计中应用，需要在Proteus仿真软件环境下，明确的分析各个阶段的电路设计，包括各个部位的元件，为进行深入的设计做好准备。

1 关于Proteus仿真软件的简要分析

Proteus仿真软件是LabeenterElectronics公司出品的一种集电路设计和仿真的工具软件，其软件自身系统包含ISIS、ARES软件部分，这两部分软件在实际的电路设计中分担着不同的职责。通常情况下，ARES软件部分是用来辅助PCB的设计工作，而ISIS软件部分则是在软件环境下用来进行电路原理以及仿真的设计工作。从目前的研究结果分析，Proteus以其丰富的资源，自身系统中带有的元器件库就有几十个，可以在正常的软件工作环境中，提供至少27000左右个仿真元器件，以便其自身系统可以顺利实现仿真电路以及其他电路的仿真设计。同时，其系统内的示波器、虚拟终端、仿真仪器等仪表资源，可以将电路设计中发生变化的信号，以图形的方式输出，这方面的突出功能，甚至强于示波器，再利用虚拟仪器的理想指标进行参照、研究，最终最大化的降低相关测量仪器对测量结果的误差，提高了仿真研究的水平，也因此逐渐引起科研人员的关注。

2 Proteus仿真软件进行仿真电路设计的相关分析

在实际的电子电路实验中，Proteus仿真软件进行仿真电路设计需要在Proteus编辑界面中，实现按照研究的思路，设计出完整的电子电路原理图，再通过一系列的仿真测算与计算，经过不断的修正程序发现的问题指数，力求在最短的时间内完成重要参数指标的设计与研究要求，最终敲定设计方案，利用程序的系统功能，输出自动生成的图像。不断的实验经验表明，我们可以利用如下的设计与操作流程，确保顺利完成Proteus仿真软件进行仿真电路设计的相关工作，具体环节如图1所示：

3 Proteus仿真软件进行仿真电路设计与调试

通常情况下，我们会利用Proteus ISIS编辑窗口，再一次对电子电路的原理图进行一次慎重的选择与修改。在实际的Proteus仿真软件设计的实验中，实验之前应选好信号源的放置位置与及虚拟仪器、测试点布置的情况。工作人员应及时的检查测量仪表的输入端是否与被测量点处于良好的连接状态以及信号源的接地情况，包括示波器是否与地线处于连接的状态。同时，明确测量结果是相对GND的波形，以便于后续的研究。在进行实验的过程中，观察实时工具中电压、电流的探针变化，在仿真执行时，时刻观察串联电路中电流探针的指数，并及时的在相应的操作执行菜单，通过网络的手段，选择适当的电压后，进行仿真的调试，进一步促进Proteus仿真软件应用的水平。

4 Proteus仿真软件应用的实用电路分析

在未来的实际工作中，我们应在发展 Proteus仿真软件的同时，更加注重通过科学的手段研究 Proteus仿真软件未来发展的趋势，Proteus仿真软件应用需要在传感器电路、正弦、方波电路的实用电路中，进行不断的实验与研究，才能够真正的落实到实际电子产品的生产环节中。因此，在进行Proteus仿真软件应用的实用电路分析的相关环节中，我们应重点传感器电路、正弦、方波电路的实用性以及适用性，以更好的满足Proteus仿真软件应用的具体流程。以便可以更好的开发其系统的强大功能，为更好的探究电子系统的发展打下坚实的基础。

5 总结

综上所述，现阶段 Proteus仿真软件的实际功能非常强大，在电子电路设计的工作环节中，为进一步研究电路的运行状态以及相关电路参数的调整，我们应进一步研究 Proteus仿真软件的操作规范，以其自身系统具备的功能，来完成对重要电路参数的调整。同时，可以有效的改善传统电子电路实验与检测工作，能够在有效的时间段里，高效的完成研究的目标，为进一步减少电子电路实验成本、提高电子电路实验的有效性以及不断的缩短实验周期等方面，都具有积极的现实意义。

参考文献

[1]代启化，Proteus在单片机电路系统设计中的应用[J].自动化与仪器仪表，2006（06）.

[2]王娜娜.徐海，数字电子技术教学的实践与思考[J].科技信息，2010（30）.

[3]邓海，基于Proteus和LabVIEW的串行通信系统仿真[J].科技广场，2009（09）.

[4]吴小花，基于Proteus的电子电路设计与实现[J].现代电子技术，2011（15）.

第8篇：防震减灾的重点范文

关键词：Multisim10；教学；仿真；电路基础

中图分类号：G642.1 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0064-03

一、电路基础课程的教与学现状分析

电路基础课程是我系电子类专业的必修课程，传统的教学方法是：先学习理论知识，待理论知识和实践经验积累到一定程度后，学生自己动手画电路原理图并搭接电路来验证所学的理论知识。由于该门课程理论性较强，学生接受困难，在实验验证过程中如果没有达到预期效果，则需要反复调整参数、重新测量，直到电路参数达到预期效果为止。

随着计算机技术的发展，将计算机仿真引入电路的学习和设计，已取得较好的效果。在学习和设计中加入仿真，能够更好地理解和预测电路的动作，对电路的Y构和参数进行优化，对假设的实验方便地进行验证，对难以测量的电路参数进一步探索和研究，从而减少了电路课程的学习时间，也避免了设计中出现的错误。

二、Multisim10简介

Multisim10是美国NI公司最新推出的仿真软件，它的界面直观、操作方便，为用户提供了创建电路所需要的元器件库及电路仿真需要的虚拟测试仪器仪表，可对各种电路进行仿真分析和设计，并且在操作中不消耗任何元器件，不受元器件种类和数量的限制。在教学中引入仿真技术，不仅改进了电路的学习方法，降低了成本，还激发了学生的学习热情与兴趣。因此，许多国内大学都将其作为电子类课程的辅助教学使用。

三、Multisim10在课堂教学中的实践

Multisim10是一款很强的实物模型仿真软件，课堂教学过程中结合理论分析不断穿插对应的Multisim10仿真电路模型，实验教学前布置仿真任务，实验中加入电路的仿真环节，能建立起一种交互式、讨论式的教学模式，提升学生对空间实物电路的理解能力，下面结合教学实际，详细介绍Multisim10仿真技术在叠加定理、网孔电流分析法、直流工作点分析和交流分析、功率因数及其提高方法中的具体应用。

（一）利用Multisim10验证叠加定理

叠加定理是电路基础中一个很重要的定理，其定义为：在任何含有多个独立的线性电路中，每一个支路中的电流值或电压值等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流值或电压值的代数和。以1.1所示电路图为例，通过理论计算和利用Multisim10仿真来验证此定理求解电压源、电流源共同作用时通过电阻R3中的电流、电压及功率。

1.理论计算验证叠加定理。电流源Is开路，电压源Us单独作用时，求得：I″■=■I■=0.5（A）；

U″■=I″■R■=20（V）；P″■=I″■R■=10（W）

电压源Us短路，电流源Is单独作用时，计算得：I■=I′■+I″■=0.8（A）；U■=U′■+U″■=32（V）；P■=I■■R■=25.6（W）；P■≠P′■+P″■

应用叠加定理，计算求出：I′■=■=0.3（A）；U′■=I′■R■=12（V）；P′■=I′■R■=3.6（W）

2.仿真软件验证叠加定理。①打开Multisim10，从Source库中选取电压源、电流源、接地端，从Basic元器件库中分别选取三个电阻R1、R2和R3，再从Indicators Components库中选取电压表、电流表、瓦特表并设置适当的参数，按图1.2所示连线电路。电压源US、电流源IS共同作用时，激活仿真软件后，电流表、电压表、瓦特表的读数分别是0.8A，32.000V，25.6W。②将电流源IS，电压源US单独作用时，运行仿真开关后，电流表、电压表、瓦特表的读数分别为1.3（a，b）图所示。

即叠加定理不能用于功率的计算，只能用来求解电路中的电流或电压。讲授该定理时，要求学生不仅要记住它的内容，更重要的是能够灵活地应用该定理。在教学过程中，通过理论计算和利用Multisim10仿真软件来验证此定理。因此，采用合适的教学方法，创建直观的教学情境，让学生更容易理解叠加定理，进而熟练应用该定理。

（二）网孔电流分析法仿真实验

仿真电路如图2.1所示。

理论计算

有网孔电流分析法，可列KVL方程：

80I1-20I2=40

-20I1+60I2-40I3=10

-40I2+80I3=40

联立上述方程，解得：

I1=0.786A，I2=1.143A，I3=1.071A

比较仿真分析与理论计算结果相同。

（三）直流工作点分析和交流分析

直流工作点分析（DC）用于电路静态工作点的确定，是其他分析方法的基础，在仿真分析中，交流电压源和电感被视为短路；交流电流源和电容被视为开路；交流（AC）电源输出为零，电路处于稳定状态。利用Multisim10进行直流工作点分析的步骤：A.在电路工作窗口建立待分析的电路原理图如图3.1所示电路。B.执行OptionSheet Properties命令，在Circuit选项卡下，选定Net Names中的Show All，把电路中的节点标志显示到电路图上。C.执行Simulate＼Analysis＼DC Operating Point命令，即打开直流工作点分析对话框，该对话框包括Output、Analysis Option及Summary共三个选项卡。在Output选项卡上，从左侧备选栏已罗列的电路结点和变量中，选择需要分析的结点或变量，通过“Add”按钮添加到右侧的分析栏中即可，当系统自动选中的电路变量不能满足用户要求时，可通过“Output”选项卡中的其他选项添加或删除需要的变量。完成相关分析设置后，点击Simulate按钮即可进行仿真分析，分析结果由图形窗口输出。如图3.2所示。

交流分析（AC）是一种频域分析，是对幅频特性和相频特性进行分析。进行交流分析时程序自动将所有直流电源置零，交流信号源、电容及电感等元件用交流模型代替，非线性元器件使用交流小信号模型。无论用户在电路的输入端输入哪一种信号，交流分析时都将自动以正弦波替换，并且以设定的频率范围扫描。

建立如图3.3所示的RLC串联电路，执行Simulate/Analyses/AC Analysis命令，设置交流分析的初始频率、终止频率、扫描方式、采样数量、选择输出波形的纵坐标刻度，点击Reset to default 按钮，可把所有设置恢复为程序默认值，用户也可以自己重新设置。在Output输出窗口中，选择I（l1）为输出量，点击Simulate仿真按钮，可得到如图3.4所示的交流分析结果。

（四）提高功率因数的方法

应用Multisim10仿真软件，对日光灯电路进行测试。在电路窗口中放置万用表、瓦特表，并设置相应参数，执行仿真开关后测得该电路的电流为415.623mA，功率为34.563W，功率因数为0.378。如果想得到功率因数为0.82左右的日光灯电路，通过理论计算的方法可以得到并联电容值的大小。

C=■（tgφ-tgφ′）

=■■-■

=■×■-■

=4.04μF

为得到日光灯电路的功率因数为0.82，在Multisim10窗口中搭建图4.1所示的仿真实验连线图，执行仿真开关后，不断调节可变电容的容量，将功率表指示的功率因数值达到0.82左右，测得并联电容后，通过观察万用表、瓦特表的读数得到为190.806mA，功率为34.54W，功率因数为0.823，如图4.2所示，观察可变电阻的容量仿真结果与理论计算值一致。

四、结论

1.借助于Multisim10仿真软件可实现理论教学与实践同步进行，实现理论与实践教学的一体化，激发了学生的学习兴趣，同时加深了理解力，也提高了分析问题的能力。

2.Multisim10仿真软中拥有一个元器件齐全、设备精良的实验室，学生可以根据需要任意搭接各种电路，接上虚拟实验仪器和仪表，运行仿真就可以测试到精确的数据和直观的波形，使实验做得既快又准，从而提高实验效率。

3.利用Multisim10仿真软件对电路课程进行仿真，并将仿真结果直接显示出来，具有形象又直观的特点，使学生直观感受、理解课程知识，并且操作中不消耗实际的元器件，所需元器件的种类和数量不受限制。

4.学生可以利用Multisim10仿真软件，课前先在计算机上做仿真实验，观察“实验结果”。这样能够很好地调动学生的思维，带着问题听老师讲解电路原理课程。

5.采用“学中做，做中学，教学做一体化”模式，将虚拟仿真技术与真实实验结合，在动手操作实践过程中，全面掌握知识，形成技能。同时，仿真软件借助计算机，不受时间地点的限制，特别适合学生自主学习，使学习过程从被动变为主动。

虽然电路仿真软件有它的种种优势，但从培养学生运用基础理论知识和实际操作能力角度出发，仿真件并不能完全代替传统的实验方法，应将仿真教学和传统的实验教学相互结合起来，取长补短，充分发挥各种教学的优势，让学生从中更多地受益。

参考文献：

[1]张腾予.基于Multisim仿真教学模式分析及应用[J].计算机仿真，2014，（6）.

[2]王廷才.电工电子技术Multisim10仿真实验[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]李若琼.Multisim在“电工技术”教学中的应用[J].电子科技，2011，（2）：124-126.

[4]吴青萍.Multisim2001在电子类专业基础课教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报，2006.

[5]崔建明.电路与电子技术的Multisim10仿真[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[6]牛百齐.电工技术基础与仿真Multisim10[M].北京：电子工业出版社，2015.

Multisim10 Simulation Technology in the Application of "Circuit Basis" Teaching and Practice

WU Ling-min，WANG Wei-na

（Department of Electrical and Mechanical Engineering，Hetao College，Bayannur，Inner Mongolia 015000）

第9篇：防震减灾的重点范文

关键词：电力教学；ETAP；电力系统仿真分析

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0092-02

随着电力工业的发展，单机容量和系统容量不断增大，电网结构变得越来越复杂，如果用人工方法对于庞大电力系统网进行分析与计算将十分繁琐，甚至是难以实现的。但随着计算机技术的不断进步，使得这一切成为可能。电力系统分析软件，是用数学模型和数值方法对系统的运行特性进行研究，用来确定规划设计方案，拟定运行方式，整定自动装置的控制参数，进行事故分析和协助运行人员做出正确的决策，还可用于教学和培训。本文将简单介绍使用电力系统实用分析软件ETAP进行电力系统分析教学方面的一些应用及体会。

一、高校电力系统专业课程实验现状

高等学校课程主要分为理论学习和实验。电力系统专业因为它的抽象性和学生将来工作岗位安全要求高等特点，实验及课程设计环节所占的比重越来越高。比较常见的有电机实验、高压实验、继电保护实验等针对系统中某一设备的实验。电力系统专业所研究的对象是横跨大江南北的庞大的电力系统，从发电机到变压器，从输电线路到用户，从一次系统到二次系统，其中各设备的联系和相互影响非常密切，因此对于电力系统专业的学生来说针对单一设备的实验已经不能满足他们学习的需要了。

而建立电力系统物理模拟实验室耗资巨大，较难实现普遍应用，因此人们把精力转向了数学模型实验。所谓的数学模型实验就是用数学的方法建立电力系统各元件模型，模拟系统的运行状态或计算系统中某点发生故障（如短路、跳闸等）后其他地方各电气参数（如电压、电流、相角等）的变化。

电力系统数学模型实验在很大程度上可以帮助学生掌握电力系统理论知识和运行特性。现在国内外已经有多款成熟的商用电力系统数学模型实验软件，ETAP就是其中的一款。

二、电力系统专业课中使用商业软件的优势

电力系统模拟商业软件最初出现在电力系统运行、设计和研究机构。电力系统模拟商业软件由有一定电力系统研究实力的公司开发，能保证算法的正确性；计算机的快速性和精确性把广大从事电力系统工程设计和研究的人员从繁重枯燥的工作中解脱出来；开发商业软件的电力系统专家把他们多年的研究成果写入到软件中，使一般工程技术人员也能做深入的研究，如暂态稳定性分析。所以越来越多的公司开始使用甚至依赖商业软件进行电力系统模拟计算。

高等电力院校和电力行业其他机构不同，它的主要目的是让学生掌握好知识，经济性相对来说排在后面。在电力行业中，电力院校使用商业软件进行电力系统模拟实验相对来说比较晚。经过这些年的教学实践，笔者认为在电力高校教学中使用商业软件（以ETAP为例）还是有一定的优势。

1.复习课堂知识

用商业软件建立电力系统模型需要填入必要的参数，思考哪些参数是必须的过程也是一个复习课堂知识的过程。例如，建立变压器模型时回顾下变压器的模型是一理想变压器和一阻抗串联，而变压器阻抗的计算公式是，所以可以得知在软件里必须填入的数据有高压侧额定电压、低压侧额定电压、额定容量、短路电压百分数。

2.校验课堂知识

为了加深学生对学过知识的印象，通过实验方法来校验理论知识是常用的途径。由于电力系统的抽象性、庞大性和高安全要求等特点，学生到实际现场做实验可能性不大。有了商业电力系统模拟软件在实验室就可以完成理论知识校验，如校验无功电压特性、不同类型节点的运行特性、环网潮流控制理论等。

3.实习系统运行

商业软件的快速性和精确性可以让学生在同样的课堂时间内完成电力系统在多个不同运行方式下的模拟实验，对比不同运行方式下的实验结果，丰富实验课内容，使学生更加容易理解电力系统运行方式的含义和掌握任何选择运行方式的知识。

4.进行暂态稳定研究

电力系统暂态过程是色极其复杂的过程，手工分析需要相当扎实的理论基础，让学生独立来做几乎不可能。有了成熟的电力系统模拟商业软件后，学生可以借助开发软件专家的经验和知识独立完成电力系统暂态过程的分析，加深他们对暂态过程的了解。

5.学习最新技术

当今社会风云变幻，新技术新产品层出不穷，学生多学习些新技术、新产品有助于他们更快适应现实工作环境。

总之，了解并初步学会使用先进的商用电力系统分析软件，使用其对电力系统实例进行分析，可以使学生加深和巩固课堂教学内容，加深对电力系统物理规律的认识，为今后的学习、工作打好基础。

三、ETAP软件介绍

ETAP（Electrical Transient Analysis Program）软件由美国OTI（Operation Technology，Inc）公司开发，是第一个真正32位Windows环境下全图形界面的电力系统仿真分析计算高级应用软件。ETAP采用图库一体化技术，实现在界面上图形化添加、删除、连接、移动设备，调整大小和方向、操作设备，在图形界面上输入各设备的参数和运行状态。这些信息都自动保存到库里，无须对库操作。多个负荷和发电类型使人们能方便分析各种负荷状态下的电力系统，三维数据库更是让人们灵活使用不同的设计方案和运行方式，不限个数的分析案例实现了在一个工程里完成多个方案分析。ETAP拥有潮流分析、短路计算、电动机起动计算、谐波分析和暂态稳定分析等20多个功能模块，所有模块计算所需要的数据保存在一个库里，对一个工程只要通过模块切换按钮就可以做所有的计算，操作便捷。

ETAP在1986年问世，经过20多年的发展已经是一款很成熟的电力系统实用分析软件。OTI公司拥有大量知名的电力系统专家，他们中很多人在IEC和ANSI等组织中起着积极的作用参与相关标准的制订。ETAP算法严格遵循相关国际标准，并且密切监视这些标准的发展根据标准的改动及时修订算法。ETAP每个新版本之前都要进行V&V认证，计算结果经手算结果和现场实测结果双重校验。每年有数次由其他单位组织的质量评审，保证ETAP质量可靠。

ETAP在1999年进入中国市场，10多年来深受电气技术人员的欢迎，在中国的用户数不断增加。上海电力学院在2003年引进ETAP用于教学，在2005年建立ETAP电力系统模拟实验室。到目前为止，已经有约4000人次接受了ETAP电力系统模拟实验，教学效果比较理想。

四、ETAP软件教学应用实例

某系统接线图如图1。GEN1（Vθ节点）、GEN2（PV节点）和GEN3（PV节点）是三台发电机，通过三台升压变和220kV系统相连，母线BusA，BusB，BusC是三条220kV用户母线，上面挂有负荷（全是恒功率负荷）和无功补偿装置。Lump1=125MW+70Mvar，Lump2=35MW+10Mvar，Lump3=90MW+40Mvar，Lump4=100MW+55Mvar，其他设备参数见图中注释。

1.系统建模

ETAP提供了成型的发电机、变压器、负荷、并联电容器和线路模型，建系统模型时只需要从工具条中添加需要的模型，再根据接线图拓扑关系把他们连起来，然后填入需要的参数。

在仿真计算中发电机的模型是电压源和阻抗串联，暂态模拟需要发电机的次暂态电抗、暂态电抗、直轴电抗、电阻，额定电压和额定容量；变压器的模型是理想变压器和阻抗串联，需要变压器的高低压侧额定电压、额定容量、短路电压百分数、X/R；线路的模型是阻抗加并联电容，需要的数据是电阻、电抗和电纳；负荷和电容器的模型都是PQ节点，需要的数据是额定电压和有功、无功容量。

把GEN1设为平衡节点，确定它的出口电压值和无功限制范围；把GEN2和GEN3设为电压控制节点，确定他们的出口电压、有功输出和无功限制范围。

2.仿真分析

模型搭建后，可以方便地进行系统的潮流、短路和暂态模拟计算。可以对不同运行方式下潮流结果进行对比，观察不同设置对潮流结果的影响，并分析其原因。

能对不同地点发生各种短路故障进行仿真，分析其短路稳态电流及冲击电流大小，以及不同负荷模型在短路计算中的区别。在短路计算中把电动机负荷（或叫旋转负荷）和照明加热负荷（或叫静止负荷）分开考虑，前者有短路电流反馈，后者没有。

可以仿真分析系统受到干扰后的稳定性，如发生短路故障、故障切除、重合闸动作后等不同状态下系统的稳定性。并能直观观察各事件发生后发电机功角、端电压等参数随时间的变化情况，如图2、图3所示。

五、ETAP软件教学总结和评价

ETAP软件是新兴的科技产物，能帮助人们解决不少问题，但是它只是个工具，要用好它必须要懂得它的工作原理。所以在教学生使用ETAP前要求学生掌握好基本的电力系统分析计算理论，这样后面的实验课才能进行得顺利。

用ETAP软件做电力系统模拟分析有相当大一部分工作是建立系统模型，模型的质量直接关系到实验分析的成功和失败。为了保证模型的正确性，建模前先要弄清楚各元件的数学模型，并且注意模型中个数据的单位。

用ETAP软件做电力系统模拟实验，学生只要摁计算按钮就可以。大量的计算工作由计算机完成，所以跟传统的手工计算实验相比，在相同的实验时间内可以多分配些实验任务，让学生多了解些电力系统的运行特性。但对原理的透彻理解则更需要加强，否则是照葫芦画出了瓢，却不理解结果的来龙去脉。除了潮流、短路和暂态分析等基本功能外，ETAP还有电动机起动模拟、谐波模拟和保护设备动作模拟等模拟功能，全面应用这些模拟功能，可以把电力系统各方面特性全面地展现在学生面前，便于学生掌握。

参考文献：

[1]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.

[2]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.

[3]唐春华.ETAP软件在大型石化企业电力系统中的应用[J].电气技术，2007，（S1）.