機電系統論文匯總十篇

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1繼電保護發展現狀

電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。

建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術［1］，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。

自50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。其中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護，運行于葛洲壩500kV線路上［2］，結束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。

在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位，這是集成電路保護時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用［3］，天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。

我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用［5］，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機?變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。

2繼電保護的未來發展

繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。

2.1計算機化

隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段：從8位單CPU結構的微機保護問世，不到5年時間就發展到多CPU結構，后又發展到總線不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU，發展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。

南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎的微機線路保護，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護硬件系統。東南大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。天津大學一開始即研制以16位多CPU為基礎的微機線路保護，1988年即開始研究以32位數字信號處理器(DSP)為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置，目前已與珠海晉電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型計算機。采用32位微機芯片并非只著眼于精度，因為精度受A/D轉換器分辨率的限制，超過16位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數據總線、地址總線都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點數部件都集成在CPU內。

電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發展初期，曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設想是不現實的。現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。天津大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這種裝置的優點有：(1)具有486PC機的全部功能，能滿足對當前和未來微機保護的各種功能要求。(2)尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強，可運行于非常惡劣的工作環境，成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對于不同的保護可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴展。

繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚須進行具體深入的研究。\

2.2網絡化

計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。它深刻影響著各個工業領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念，這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務)，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。

對于一般的非系統保護，實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應，必須獲得更多的系統運行和故障信息，只有實現保護的計算機網絡化，才能做到這一點。

對于某些保護裝置實現計算機聯網，也能提高保護的可靠性。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統的集中式母線保護分散成若干個(與被保護母線的回路數相同)母線保護單元，分散裝設在各回路保護屏上，各保護單元用計算機網絡聯接起來，每個保護單元只輸入本回路的電流量，將其轉換成數字量后，通過計算機網絡傳送給其它所有回路的保護單元，各保護單元根據本回路的電流量和從計算機網絡上獲得的其它所有回路的電流量，進行母線差動保護的計算，如果計算結果證明是母線內部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區外故障時，各保護單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保護原理，比傳統的集中式母線保護原理有較高的可靠性。因為如果一個保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時，只能錯誤地跳開本回路，不會造成使母線整個被切除的惡性事故，這對于象三峽電站具有超高壓母線的系統樞紐非常重要。

由上述可知，微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性，這是微機保護發展的必然趨勢。

2.3保護、控制、測量、數據通信一體化

在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。

目前，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后，通過計算機網絡送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質，還可免除電磁干擾。現在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段，將來必然在電力系統中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下，保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后，一方面用作保護的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執行斷路器的操作。1992年天津大學提出了保護、控制、測量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數字信號處理器(DSP)為基礎的一個保護、控制、測量、數據通信一體化裝置。

2.4智能化

近年來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，在繼電保護領域應用的研究也已開始［7］。神經網絡是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題，應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從1996年起進行神經網絡式繼電保護的研究，已取得初步成果［8］。可以預見，人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。

3結束語

建國以來，我國電力系統繼電保護技術經歷了4個時代。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為：計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。

作者單位：天津市電力學會(天津300072)

參考文獻

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3沈國榮.工頻變化量方向繼電器原理的研究.電力系統自動化，1983(1)

4葛耀中.數字計算機在繼電保護中的應用.繼電器，1978(3)

5楊奇遜.微型機繼電保護基礎.北京：水利電力出版社，1988

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二、電廠電力孤網電力系統設計

2.1　礦熱爐電力設計

鎳鐵冶煉廠對自備電廠的升壓變壓器沒有特別要求。升壓變壓器的電壓等級取決于項目所在地的電廠和冶煉廠的建廠條件和供電半徑等因素，需在現場考察及進行相關設計工作后確定。就目前來說，與50MW的發電機組相適應的礦熱電爐容量約36MVA，如果電廠與鎳鐵冶煉廠合建在統一廠區，由于供電半徑較小，36MVA左右的礦熱爐亦可由電廠10kV電壓直配；但從發展情況考慮，為適應礦熱電爐的大型化也可按升壓到35kV電壓等級。礦熱電爐在非正常生產狀態下對電網造成的沖擊大致分為電極在爐內發生短路故障造成的電流突增和發生故障后保護裝置動作跳閘甩負荷兩種類型。通常在設計時采取恰當選擇電爐變壓器的阻抗來限制短路電流沖擊的幅值，工程上一般要求將短路電流值限制在額定電流的3.5倍以下；而跳閘后的甩負荷沖擊的幅值與電爐的運行功率有關，但超過發電機組在沖擊發生前穩態發電功率10%是完全可能的。由于電爐在生產運行時出現故障的時間具有隨機性，事先無法準確預測，故在自備電廠的設計中考慮應對該沖擊的措施。

2.2　電氣主接線

本工程建設2×200t/h燃煤鍋爐和2×50MW凝汽式汽輪發電機組，發電機孤網運行。　發電機出口電壓為10.5kV，發電機設出口電壓母線，高壓廠用電電源由發電機出口電壓母線引接，每臺發電機配置一臺60MVA35/10.5kV升壓變壓器將發電機發出的電能經升壓后送至電廠35kV變電所。本工程為孤網運行，因此設柴油發電機組作為廠用起動及備用電源并設置高壓起動/備用段，柴油發電機選用4臺2000kW，出口電壓11kV。

鍋爐送、引風機、電動給水泵及循環水泵采用高壓電機，工頻運行。10.5kVI段高壓廠用母線帶1#發電機出線斷路器柜、1#機組高壓負荷、10.5kV高壓廠用I段與10.5kV備用段聯絡柜、1#主變低壓側斷路器柜。10.5kVII段廠用母線帶2#發電機出線斷路器柜、2#機組高壓負荷、10.5kV廠用II段與10.5kV備用段聯絡柜、2#主變低壓側斷路器柜，10.5kV廠用III段主要為電站公用系統供電母線。在高壓廠用電源進線回路及10.5kV分段處加裝串聯電抗器。

2.3　廠用電系統

高壓及低壓廠用電源按機爐分為兩個工作段、一個公用段及一個備用段，對應的機爐負荷接在對應的母線上：1#爐所用的送、引風機、1#、2#鍋爐給水泵、1#循環水泵、1#廠用工作變壓器等接在10.5kV廠用I段上；2#爐所用的高壓送、引風機、3#鍋爐給水泵、2#、3#循環水泵接線、2#廠用工作變壓器接在10.5kV廠用II段上；公用負荷由公用變壓器引接，電源引自10.5kV公用母線。

三、電廠電力孤網運行方案論證

3.1　正常運行時

正常生產時，兩臺機組同時運行，機組出力均為70％，可滿足全廠100%用電負荷。當1臺機組檢修或甩負荷時，另外一臺機組出力在100%，可滿足全廠70％左右的用電負荷。正常運行時，機組負荷控制轉變為頻率控制，要求調速系統具有符合要求的靜態特性、良好的穩定性和動態響應特性，以保證在用戶負荷變化的情況下自動保持電網頻率的穩定。

3.2　電廠啟動

由于孤網運行，投運前由1＃機組發電利用黑啟動柴油發電機組，啟動輔機后投入運行，對外供電。1＃機組運行后帶動全廠70%的負荷運轉，并啟動2#機組的輔機運行，進而啟動2＃機組發電，直至兩臺機組同時運行，滿足按全廠100%的自供電率，逐步進行電廠和冶煉廠的生產，實現全廠電力負荷平衡。

3.3　發電機甩負荷或非計劃跳機時

當機組發電機甩負荷或非計劃跳機時，全廠用電出現短時供電不足，此時電廠供電量僅滿足全廠約70％的負荷。為了不致將系統電壓拉低，造成系統崩潰，應在中央配電站設置低周減載保護，根據工藝要求，對部分負荷進行切除，減少用電量，同時減產運行，保障安全生產。若工藝需要，部分負荷無法切除，同時又無法滿足剩余發電機穩定運行，則根據需要在相應的系統側設置柴油發電機組，以確保分系統的安全穩定運行。

3.4　當用電負荷出現較大波動時

當系統負荷瞬時出現大負荷停機時，電力網絡電壓上升。若全廠40％以上負荷停機，則直接解列一臺發電機組，用剩下的另外一臺機組帶全廠負荷。

若全廠40％以內大負荷停機，則汽機保護裝置瞬時動作，可維持系統頻率在50±5Hz以內，系統仍滿足穩定運行條件。

若全廠小負荷波動，則可通過DEH的精確調整，以保證系統的穩定運行。

若全廠40％以上大負荷啟動，則需要經過調度提前進行通知，調整鍋爐及汽機的運行參數。

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2現階段電能計量技術的應用

文章對現階段我國電能計量技術的應用進行分析，首先對傳統人工抄表技術進行評價，然后分析遠程抄表技術的應用，在電能計量技術中應用智能抄表技術，以保證電能計量工作的質量和效率，促進電能計量技術的發展。

2.1傳統人工抄表技術的應用

傳統人工抄表技術主要是指應用一戶一表的計量技術，這種電力計量技術會耗費大量的時間和人力。因為主要是依賴人工完成，要求每一個地區都必須設置專門的抄表人員，具體操作抄表收費工作。這種傳統人工抄表技術耗費了大量的人力和財力，并且工作效率比較低，只能實現個體管理，不能實現對電力用戶的統一管理。

2.2遠程抄表技術的應用

因為傳統人工抄表技術已經不能適應新時期電力企業的發展需求，需要進行創新和改善。遠程抄表技術的出現，在一定的程度上解決了傳統抄表技術中出現的問題，在電能計量中的應用比較廣泛，逐漸代替了傳統人工抄表技術在電能計量中的應用。遠程抄表技術的應用，主要是依靠比較先進的計算機網絡技術和現代通訊技術，通過對計算機網絡技術和通訊技術的有效應用，利用遠程監控的方式，實現對電力用戶用電情況的有效監管和控制。

2.3電能計量技術中智能抄表技術的應用

智能抄表技術是一種科學的智能化設備，相對于傳統的電能計量技術來說，具有更加科學、準確和方便的作用，有利于實現我國電能計量方式的信息化、自動化和智能化發展。因為智能抄表技術具有更加便捷和準確的工作質量和工作效果，而且監控效果比較好，可以自動備份用戶數據，更加體現出了人性化的特點，所以在電能計量中的運用也比較廣泛，是一種科學的電能計量技術。

3基于綠色節能電力系統計量技術的應用

3.1基于綠色節能電力系統計量技術的特點

基于綠色節能電力系統計量技術，主要是體現在智能電表中，在節能降耗方面具有重要的作用。智能電表的應用，具有獨特的功能，例如，相對于傳統電表來說，智能電表的自動控制和記錄功能，可以實現對電力用戶用電量的準確記錄和自動備份，有效地防止修改電表和偷電等不法行為，極高的保護了電力數據的安全。而且，智能電表在功率、用電量和電壓電流等即時測量和記錄方面也具有十分顯著的優勢，不僅有效地提高了電能計量技術的測量精度，還提高了電能計量監測的工作效率，降低了電能計量中人力的大量投入。同時，越線監控功能也是智能電表中的一項重要功能，可以實現對用電方的全面監測，提高了檢測力度。在電能計量中，智能電表廣泛應用的一項重要原因就是，智能電表不僅繼承了傳統電表的功能和優點，還具有自己獨特的功能，例如組合電量，在電能計量中具有重要的作用。

3.2基于綠色節能電力系統計量技術的作用

在電能計量中，智能電表廣泛應用的原因主要包括：可以迅速實現對問題的反饋，及時對問題進行處理；提高電力系統安全性，避免偷電和竊電現象的出現；具有較高的節能作用和高效性特點等。智能電表在電力系統發生運行故障的時候，可以第一時間向相關部門發送故障信息，讓相關部門用最短的時間處理問題，派專門的工作人員處理斷電故障，極大地縮短了因為電力系統運行故障而造成的停電時間。應用智能電表，可以按照不同電器用電量的大小，對電力用電量進行自動分配，實現對電能的科學控制。在用電高峰期，智能電表可以阻止大功率電器的運行，有效的降低了電力系統運行過程中，漏電情況的出現，避免因為電力系統安全隱患出現的人員傷亡事故。隨著電能計量技術的不斷發展，逐步形成了一套具有智能化特點的配網管理系統。在智能電網的配網管理中，智能電表是一項重要的用電監測設備，極大的提高了電力用戶電力使用的安全性和便捷性。所以，智能電表是一種有效的電能計量方式，具有重要的作用。

4電能計量技術的發展

在我國智能電網的建設過程中，電能計量自動化系統的建設是一項非常重要的組成部分。通過對電能計量技術的有效應用，可以準確掌握電網用電和電力用戶的用電情況，可以促進我國電網的建設和發展。綠色節能的電力系統計量技術中未來的發展應用，包含居民、普通工業、大工業、特色新產業等。例如，居民在電力使用過程中，經常會發生竊電現象。這會造成人們肆意揮霍電能，能源浪費問題比較嚴重。應用基于綠色節能的電力系統計量技術，具有豐富的功能，可以有效分析電力系統運行過程中出現的電路異常問題，及時查找竊電的端頭，可有效避免竊電現象。傳統的電表應用過程中，如電力用戶出現斷電現象，不能及時向反饋系統進行自主匯報，需要通知供電部門，然后才會有電力部門工作人員維修。但是，應用基于綠色節能的電力系統計量技術，可以在第一時間向供電部門反饋故障點，供電部門可迅速解決故障，保證電力系統運行安全。

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1.2對傳統電網的智能化改造需要信息技術智能電網發展本質就是新型能源的大量接入以及大量智能化設備的應用。在對傳統電網的智能化改造中，信息技術發揮著重要的推動作用，智能電網、物聯網、三網融合、數字家庭、智慧城市等概念，無一不與電力通信有著密切關系。傳統的高頻通信、電力載波通信已經逐漸被電力光纖通信所替代，電力通信向著數據實時性更高、網絡更加穩定、體系更加完善的方向發展，電網數據將為更多領域提供支撐作用，形成規模效益。

1.3智能電網各項業務需要發展信息技術在智能電網發展中，包括電力生產部門、調度通信部門、行政部門、信息部門、電力營銷部門在內的各個業務應用部門，都是由各類信息技術構架的電力信息通信網來進行信息傳輸，以光纜為代表的智能電網數據傳輸方式，經過PDH/SDH同步數字序列和同步技術，經過數據包交換后上送網絡，最終進入應用業務層，為繼電保護自動化系統、視頻監控、行政電話、電網管理業務、電力ERP系統、電力營銷自動化、遠程抄表、負荷控制等業務服務。

2電力信息和通信技術推動智能電網建設

2.1電力一次網與通信網的兩網融合電力一次網與通信網密不可分，隨著智能電網推進，電力一次設備也在逐步智能化，大量智能斷路器、智能開關等一次設備投入使用，數字化變電站的蓬勃發展，在簡化了電力二次接線的同時，也使得變電站對通信系統的依賴性更加增強。大量的合并單元和級聯裝置的使用，以及IEC61850標準的推行，使得數字化變電站的信息化、自動化程度進一步增強，市場信息、電網信息、用戶信息、網絡通信在通信系統中傳遞，電網設備的數據獲取、繼電保護、電網控制業務都需要通信網絡的支撐，進一步促進了電力一次網與通信網的兩網融合。

2.2電網相關的增值業務隨著各種特種光電復合纜技術的發展，電力光纖到戶已經具備了一定的技術基礎，智能電網下的光纖技術與電力線路相結合，有利于促進電力的業務網與信息網融合，實現資源共享與優勢互補。一旦實現電力光纖到戶，電信網、廣播電視網、互聯網能夠融合發展，為電網提供多種增值服務，構建更加開放和共享的信息交互平臺。通過電力光纖技術，實現智能電網與用戶的實時雙向互動，為用戶的精細化用電、智能小區發展、階梯電價定價、智能充電樁提供信息平臺數據庫，并可以更好的實現電力營銷、電費征繳、用電信息通知、商業信息推廣等、用電安全知識等服務，實現電網業務與電信、交通、物流、金融等信息的全面融合，以及“電力流、信息流、業務流”的互動。

2.3電力信息和通信技術在智能電網建設中的具體應用

2.3.1發電領域在發電領域，智能電網的重要特征就是新能源的接入和消納，清潔能源接入電網后，必然對電網的電能質量、潮流計算、諧波成分等運行特性產生影響，必須要通過電力通信技術實現信息的采集和傳輸，實時傳送遙測、遙控、遙調、遙信等信號。此外，新能源并網后，與傳統電網的協同工作需要電力通信提供支撐作用，實現兩網的無縫對接，新能源電站的繼電保護和安全自動裝置、調度自動化系統等關鍵電網安全管理業務必須具備兩條相互獨立的通信信道，以提高信息傳送的安全性，同時有效的平抑并網波動，為新能源接入后電網的監測、運行、控制提供高速、穩定、可靠的通信平臺。

2.3.2輸電領域智能電網以特高壓為骨干網架、交直流混聯、各級電網協調發展，為了確保電能大容量、遠距離、低損耗的電能傳送，我國提出西電東送、建設“三華”同步電網等戰略規劃，我國的特高壓交直流輸電獲得了大規模發展，特高壓再造中國能源大動脈，我國已經成為世界上特高壓輸電電壓等級最高的國家。在特高壓輸電的發展過程中，大量的新設備和新元件投入使用，電網的控制特性更加復雜，以電力電子元器件為例，為了提升特高壓直流輸電的靈活性，大量的晶閘管、無功控制、補償器等元件投入使用，這些元件的接入環境更加復雜多變，對電網通信環境提出了更高的要求，高速發展的計算機和網絡通信技術成為電網發展的關鍵技術，通過建立雙向、實時、高速的通信系統，為智能電網發展提供更為廣闊的發展空間。

2.3.3變電領域在變電領域，智能電網的特征集中體現在數字化變電站的建設，隨著對傳統電網的改造不斷深入，我國新建的220kV及以上變電站均為數字化變電站，而數字化變電站的三個關鍵特征就是數字化一次設備、數字化二次設備和統一的IEC61850規約通訊平臺，通過信息和通信技術實現對變電站的電氣設備狀態分析、電網調度管理、電能質量控制、精細用電管理。在數字化變電站中，所有的一次設備和二次設備之間的信息交互都通過通信網絡來完成，以光纖通信取代了復雜的二次電纜接線，提升了信號傳輸效率，減少了二次接線工作量；通過合并單元和級聯設備實現信號的高速傳送，減少了通信誤碼率，并具有良好的抗干擾性能，穩定可靠的通信傳輸為數字化變電站的發展打下了堅實基礎。此外，統一的IEC61850通信平臺解決了電力設備間通信規約不一致、設備兼容性差等問題，實現了設備間統一的信息模型和通訊接口，提高了設備的互操作性。

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電網設備就好比日常生活中常用到的家用電器，一樣需要使用者定期地進行維護或者保養。尤其是對于長距離電網線路這種高頻率使用的線路而言，日常的維護以及保養就更顯得有必要了。很多的操作人員往往忽略了這一重要步驟，使得電網送電的工作效率以及質量得不到有效的保障，給工業生產帶來了影響，甚至是經濟上的損失。

1.2工作環境不穩定

電網設備用于工業生產部門中，可以切實保證工業產品的生產質量，有效提高企業的生產效益。然而，值得注意的是，長距離線路輸電過程中，對于其工作環境也是有著一定要求。例如外界的溫度、濕度，所含的雜質，甚至是噪音都成為導致電網長距離輸電電流過大的因素。部分工作人員沒能認識到規范設備的工作環境的必要性，而導致電網長距離線路長期處于非正常工作環境，極容易造成安全事故，以及人員的傷亡等。

1.3變電站運行故障

變電站變電運行故障主要是包括PT保險熔斷故障、諧振故障及線路斷線故障等。這些故障都是比較常見的，我們必須找出排除故障的方法，只有這樣才能在故障發生時，找到合理的解決方法。通常情況下，在不直接和經消弧線圈小電流接地系統中，如果發生上述幾種故障，中央信號將會發出“10kV系統接地”光字牌或者是發出報文。產生這種現象主要是因為小電流的接地系統母線的PT輔助線圈開口三角處連接著電壓繼電器，我們可以通過這個現象，來判斷故障的發生。

2長距離供電大電流監控系統設計的具體措施

2.1實時監控主變低壓側向開關跳閘

對于主變低壓側向開關跳閘的排除方法來說，如果變電運行中因主變低壓側向而造成過流保護動作時，就需要對電網設備進行仔細的檢查，然后再對現象進行判斷。我們在進行檢查時，不僅僅要檢查主變保護，同時也要也要檢查線路保護。最后利用對輸入端設備的檢驗工作，對過流保護的故障進行處理。因此為了更好地開展故障維修這一系統工作，應該建立一個有效的信息處理平臺，作為計算機中心，實行對電網設備維修控制以及管理的有效場所。此外，還應該完善相應的環節，例如信息的傳遞中心、機電設備的診斷及檢查中心等，通過完善每個信息步驟進行有效的執行。現在是一個信息化時代，電網設備常常和計算機技術結合使用，大大方便了工業生產，提高了對于長距離供電的效率。然而，在電網設備的具體應用中，常會出現種種不良狀況以致于影響了其正常作業，給企業生產帶來了不同程度的損失。所以我們必須要找出合理的解決方法，來進一步促進電網的合理發展。

2.2建立主變三側開關跳閘應急處理方案

主變三側開關跳閘的處理方法為:應利用檢驗保護掉牌及輸入端設備來進行判定。假如出現瓦斯保護的情況，則可判定其故障為變壓器內部或二次回路的故障，可以通過對壓力釋放閥門及呼吸器進行檢查、查找二次回路的接地情況、變壓器自身的形變情況，并進行處理。我們知道，機電設備用于工業生產部門中，可以切實保證工業產品的生產質量，有效提高企業的生產效益。如果出現差動保護的現象，應對輸入端設備的主變壓三側差動區進行檢查。例如外界的溫度、濕度，所含的雜質，甚至是噪音都成為影響電網設備正常工作的因素。由于差動保護對主變線圈的相間及短路情況進行反應，所以，當發現這種狀況時，應先認真對主變進行檢查，包含其油色、油位、繼電器等。如果繼電器內有氣體，則要對氣體進行提取，由氣體的顏色及可燃性能對其故障性質進行判定。然而，值得注意的是，機電設備在作業過程中，對于其工作環境也是有著一定的要求。

2.3積極引入交流小型電網來分擔電網壓力

交流小型電網是指系統中含有交流母線，通過母線將小型電網系統中的能源存儲設備、DG以及電網負載等裝置通過電子轉換進行傳遞，最終將信號傳遞給電網中樞控制系統，通過對公共聯結點處開關的控制，實現交流電網孤單運行模式以及并網模式的來回切換。因此，交流小型電網可以實現對不同電壓的交流電與直流電的切換以及對交流負載提供電能補充，DG以及電網負載的電能流失可以通過電能補償器來進行補償。交流小型電網能夠對現有的電器進行直接負載，不需要附加電流轉換器就可以實現電器的正常使用。同時，由于交流小型電網自帶過流保護器，能夠在漏電偵測、過流保護及觸電防護等放方面很容易實現監控。此外，交流小型電網能夠實現孤島運行模式和并網運行模式的自由切換，且與外部電網的銜接程度較好，不需要附加轉換器就可以直接并入外部的電網系統。小型交流電網組建與安全運行能夠將現有的各種分布式發電系統進行供電系統的合理改造以及優化，實現各類資源的合理配給，實現提高電網的運營能力以及負荷能力。

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在商業活動實現網絡化之前，采購是面對面或通過紙質文件進行的，有跡可查，即使是電子交易，其設備結構是專用的，一般只限于已知用戶使用，任何外部用戶必須是已知的、身份明確的、可追蹤的；系統通常是主機結構方式，相對易于監督、控制和審計。與傳統商業相比，萬維網客戶/服務器系統的特點是高度分散，資源共享、服務分散、顧客透明度高等，而電子商務的運作速度更快、業務循環周期更短、風險更大、更高程度地依賴于技術。電子商務系統的技術基礎和市場的快速變化意味著傳統的衡量方法已不再適用于企業的某些資產，財務報告不能充分提供企業的狀況和價值方面的信息，特別是網絡企業的無形資產，如商譽、客戶忠誠度和滿意程度等這些產生長期價值的關鍵資產。核實確認這類資產價值的困難在于缺乏足夠的歷史數據、合適的參照標準、先進的實踐經驗以及對網絡的各種威脅和概率的準確估算。企業管理層以及公眾都需要尋找能夠用以表述網絡企業的可信度、安全性及其他資產價值的方法，需要一些新的核查和審計方法，更有效地評價無形資產，如知識、品牌等。因此，電子商務系統審計就成為歷史的必然。由于，電子商務的可靠性、適用性、安全性和性能等方面受到的威脅或存在的風險，都可能會影響其生存和發展。風險因素包括：商業信息的泄露、智能財產的不當使用、對版權的侵犯、對商標的侵犯、網絡謠言和對信譽的損害等。因此，進行必要和客觀的審計，才會使董事會、審計委員會、高級管理層對電子商務系統的安全運作和效益滿意和放心。

二、網絡風險和風險管理

網絡風險如同自然災害一樣不可預見。風險管理的關鍵在于風險評估，風險評估就是要分析和衡量風險事件發生的概率及后果，引起風險的因素及其關聯因素，出現風險的關鍵點采取什么方法能夠減緩風險，風險出現造成后果如何，以及評價管理層是否履行了應有的職業審慎進行防范和控制。同時在評估中還要為各項因素設計評價比率，計算各種風險的影響后果，根據影響和后果排序，對高風險因素作進一步的分析。

通過風險評估，可以認識到潛在風險（威脅）及其影響，以便對高風險領域作一些防范、檢測、控制、減緩和恢復的工作計劃和安排。這些計劃和安排應涵蓋對各項控制成本，主要是指接受、避免、轉移、監測成本的分析以及各項工作的先后次序。

三、電子商務系統審計中網站的合法性證明

網絡終端用戶都會關注網站是否來自一個真實的、可靠的機構，提供的信息是否準確真實，機構背景是否正當合法，個人信息的隱私權是否得到保護等。所謂隱私權是指對個人的數據/信息的搜集必須合法、公平，必須用于某一特定、公開的目的，必須取得該個人的同意并受到保護，本人必須有權進入系統進行修改或刪除，信息的越域流動和將來的使用、披露必須予以安全保證和限制等。

解決這些網站合法性問題的途徑之一就是由一公證機構提供可靠的證明，以使網絡終端用戶能對網站提供的電子商務放心。如Verisign，TRUSTe，BBBOnline，WebTrust，SysTurst等都是具有良好的信譽并且提供證明-查證服務的專業組織機構。網絡終端用戶可以通過查詢這些公證機構的記錄，獲得確認被訪問網站的名稱、有效狀態、服務器標識等信息。

四、內部審計和電子商務系統審計

美國注冊會計師協會對“核實查證”的定義是“提高決策者所需要信息的質量或內容的獨立性專業服務。”其審計原則是保證系統的可用性、安全性、真實完整性和持續性，建議對系統安全性和真實完整性方面存在的控制點進行檢查、評價和測試。并盡量在今后采用合適的審計標準對信息技術進行審計。不同于以年度為基礎的傳統外部審計，電子商務的實時性要求審計人員應對其進行連續不斷的評估，按特定的審核標準對已發生的交易進行追蹤，而系統內設置的自動登錄記錄可作為相應的審計軌跡，在系統內部實施對事件監督和控制。

盡管當前許多人認為核實查證通常與外部審計人員相關，內部審計人員則在公司內部出具審計報告。然而，國際內部審計師協會對電子商務系統審計的要求則是：審計控制目標主要是審計財務報告制度、經營的效益和效率、合規性和保護財產安全等方面。審計模式應該建立在系統的可用性、容量、功能、保護和可靠性的基礎上。例如，內部審計對網絡企業控制水平的獨立評價，使得客戶了解到企業提供的數據將不會被有意或無意地濫用。再如，企業目標是建立電子商務以降低成本、提高市場占有率，那么電子商務風險是隨著網絡交易的增加而增加，以至于不能確保交易的安全性或分辨用戶的可靠性，因此，所需要的控制就是對用戶的真實性進行確認以及對通訊信息進行加密。

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現代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統級仿真和綜合能力。EDA技術研究的對象是電子設計的全過程，有系統級、電路級和物理級各個層次的設計。EDA技術研究的范疇相當廣泛，從ASIC開發與應用角度看，包含以下子模塊：設計輸入子模塊、設計數據庫子模塊、分析驗證子模塊、綜合仿真子模塊和布局布線子模塊等。EDA主要采用并行工程和“自頂向下”的設計方法，然后從系統設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計，在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用VHDL等硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行驗證，最后再用邏輯綜合優化工具生成具體的門級邏輯電路的網表，其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。

二、EDA技術的發展

EDA技術的發展至今經歷了三個階段：電子線路的CAD是EDA發展的初級階段，是高級EDA系統的重要組成部分。它利用計算機的圖形編輯、分析和存儲等能力，協助工程師設計電子系統的電路圖、印制電路板和集成電路板圖。它可以減少設計人員的繁瑣重復勞動，但自動化程度低，需要人工干預整個設計過程。

EDA技術中級階段已具備了設計自動化的功能。其主要特征是具備了自動布局布線和電路的計算機仿真、分析和驗證功能。其作用已不僅僅是輔助設計，而且可以代替人進行某種思維。

高級EDA階段，又稱為ESDA(電子系統設計自動化)系統。過去傳統的電子系統電子產品的設計方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，設計者先對系統結構分塊，直接進行電路級的設計。EDA技術高級階段采用一種新的設計概念：自頂而下(TOP-Down)的設計程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的設計方法，設計者的精力主要集中在所設計電子產品的準確定義上，EDA系統去完成電子產品的系統級至物理級的設計。此階段EDA技術的主要特征是支持高級語言對系統進行描述。可進行系統級的仿真和綜合。

三、基于EDA技術的電子系統設計方法

1.電子系統電路級設計

首先確定設計方案，同時要選擇能實現該方案的合適元器件，然后根據具體的元器件設計電路原理圖。接著進行第一次仿真，包括數字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析和瞬態分析。系統在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據原理圖產生的電氣連接網絡表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析，包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以將分析后的結果參數反標回電路圖，進行第二次仿真，也稱為后仿真，這一次仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環境中的可行性。

可見，電路級的EDA技術使電子工程師在實際的電子系統產生之前，就可以全面了解系統的功能特性和物理特性，從而將開發過程中出現的缺陷消滅在設計階段，不僅縮短了開發時間，也降低了開發成本。2.系統級設計

系統級設計是一種“概念驅動式”設計，設計人員無須通過門級原理圖描述電路，而是針對設計目標進行功能描述。由于擺脫了電路細節的束縛，設計人員可以把精力集中于創造性概念構思與方案上，一旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機后，EDA系統就能以規則驅動的方式自動完成整個設計。

系統級設計的步驟如下：

第一步：按照“自頂向下”的設計方法進行系統劃分。

第二步：輸入VHDL代碼，這是系統級設計中最為普遍的輸入方式。此外，還可以采用圖形輸入方式(框圖、狀態圖等)，這種輸入方式具有直觀、容易理解的優點。

第三步：將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型設計，還要進行代碼級的功能仿真，主要是檢驗系統功能設計的正確性，因為對于大型設計，綜合、適配要花費數小時，在綜合前對源代碼仿真，就可以大大減少設計重復的次數和時間，一般情況下，可略去這一仿真步驟。

第四步：利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優化處理，生成門級描述的網表文件，這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優化是針對ASIC芯片供應商的某一產品系列進行的，所以綜合的過程要在相應的廠家綜合庫支持下才能完成。綜合后，可利用產生的網表文件進行適配前的時序仿真，仿真過程不涉及具體器件的硬件特性，較為粗略。一般設計，這一仿真步驟也可略去。

第五步：利用適配器將綜合后的網表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優化和布局布線。

第六步：將適配器產生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量產品開發，通過更換相應的廠家綜合庫，可以很容易轉由ASIC形式實現。

四、前景展望

21世紀將是EDA技術的高速發展時期，EDA技術是現代電子設計技術的發展方向，并著眼于數字邏輯向模擬電路和數模混合電路的方向發展。EDA將會超越電子設計的范疇進入其他領域隨著集成電路技術的高速發展，數字系統正朝著更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統級芯片(SoC，SystemonChip)方向發展，借助于硬件描述語言的國際標準VHDL和強大的EDA工具，可減少設計風險并縮短周期，隨著VHDL語言使用范圍的日益擴大，必將給硬件設計領域帶來巨大的變革。

［摘要］本文從EDA技術的定義及構成出發，系統介紹了EDA技術的發展概況，以及基于EDA技術的電子系統設計的方法和步驟，快速實現系統數字集成，具有深刻的理論意義和實際應用價值。

［關鍵詞］EDA技術電子系統仿真

二十世紀后半期，隨著集成電路和計算機的不斷發展，電子技術面臨著嚴峻的挑戰。由于電子技術發展周期不斷縮短，專用集成電路(ASIC)的設計面臨著難度不斷提高與設計周期不斷縮短的矛盾。為了解決這個問題，要求我們必須采用新的設計方法和使用高層次的設計工具。在此情況下，EDA(ElectronicDesignAutomation即電子設計自動化)技術應運而生。隨著電子技術的發展及縮短電子系統設計周期的要求，EDA技術得到了迅猛發展。

參考文獻：

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1光纖技術發展的特點

1.1網絡的發展對光纖提出新的要求

下一代網絡（NGN）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。

（1）擴大單一波長的傳輸容量

目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統引入一個新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。

（2）實現超長距離傳輸

無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。

（3）適應DWDM技術的運用

目前32×2.5Gbit/sDWDM系統已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統已在開發并取得很好的進展。DWDM系統的大量使用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準（G.650.2）最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之后，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。

1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用

2000年世界電信標準大會批準將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規定），并提出了一些新的指標概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。

1.3新型光纖在不斷出現

為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發新品種。

（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖

主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統中，據稱很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總容量10.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，并簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。

（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖

城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免復雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技術，這種網絡也將具有明顯的優勢。但是畢竟城域網的規范還不是很成熟，所以城域網光纖的規格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。

（3）用于局域網的新型多模光纖

由于局域網和用戶駐地網的高速發展，大量的綜合布線系統也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由于局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。

（4）前途未卜的空芯光纖

據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。

2光纜技術的發展特點

2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現

光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。

1）光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；

2）光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計；

3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。

不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改進的各種結構也在不斷涌現，出現了如下一些類型。

·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續、易搬運，設備投資小、成本低，生產使用中也顯得干凈衛生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，好處更加明顯。

·生態光纜：一些公司從環境保護及阻燃性能的要求出發，開發了生態光纜，應用于室內、樓房及家庭。現有光纜中使用的一些材料已不符合環保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩定劑中有時含鉛，都是對人體及環境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產品對環境的影響。由于環境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。

·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。

·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區別于海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區別于海底光纜的環境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易于安裝和運輸，便于修復和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規范，隨后也有可能形成相應的國際標準。

·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是用戶駐地網絡中綜合布線系統很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。

·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。

·全介質自承式光纜（ADSS）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。

·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，OPGW光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業界十分關注的問題，也應配合具體環境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。

2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸

光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網絡的維護監測系統”（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、意大利等國電信企業也提出了一些系統方案。

·日本NTT方案：在局內運用光纖選擇器與系統的測試設備和傳輸設備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監測的系統，保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸信道，從而起到在運行中對整個光通信系統的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監測外部設備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監測中心的OTDR上就會反映出來。

·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續光纜監測系統。主要特點是將光纜網絡、光纖及光纜護套的監測綜合在一起，既利用了OTDR系統周期性地對光纖的衰減進行監測，發現有衰減變化即發出警報，并進行故障定位，同時也能連續監測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監測，發現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發生的目的。

比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統的方案可見：日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏傳感器并進行護套監測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統，真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監測光纖性能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發展方向。

3通信電纜的發展特點

3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業務服務

原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字新業務，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主，對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區，應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通信電纜），以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的HYA市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。

美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz，可供數字網絡使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數字接入電信網絡的多對數電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應的標準。

3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統發展的超蟄

隨著智能化大樓、智能化建筑小區對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時收發寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250MHz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結構隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。

3.3物理發泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發展前景

由于移動通信的高速發展，無線電基路用物理發泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結構的室內電纜、路由連結電纜都有了較大的市場需求。同時，隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站站數的增多，以及邊緣地區（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內等用戶）對移動信號的要求不斷提高，預計這類電纜將會有較好的發展前景。但對電纜指標的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結構應不斷改進，以與之適應。

4光纖光纜及通信電纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題

4.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術

雖然這幾年來，我國光纜電纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。有資料統計，1997～1999年國內企業申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件，其中光纖光纜37件。還有資料報道：從1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。

4.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品

電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。不難發現，光纜的結構越來越依賴于使用的環境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發中，會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶駐地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化，以便有限的敷設空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術課題。一些國家或公司已取得了一些經驗，正逐漸形成新的系統技術專利。我國的用戶眾多，接入網和用戶駐地網具有很多的特色，對接入光纜也會有更多的要求，為我們研究和創新接入網和用戶駐地網光纜結構提供了很好的機會。應該說，

多數光纜技術我們是跟在國外最新技術的后面，雖然緊跟了先進技術，但自我創新的成份太少。今后應當在這方面下些功夫，走自己的創新之路。在有中國特色的接入網及用戶駐地網中多采用一些有中國特色的光電纜產品。

4.3利用已有設備與技術，改善HYA市話電纜的相應特性，為數字業務提供更好的服務

對于已經敷設的銅電纜，我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業務。而現有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業務，但是容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后還是會出現干擾問題，而且還會影響以前開通的業務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多更好的新業務作好準備。現有的市話電纜生產廠商應深入研究自身的生產工藝，在不改變（或不大改變）生產設備的情況下，認真設計和精心制造，把現有電纜的技術水平提高一個檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓數字新業務提供高質量的通道。

4.4改進光纜電纜的施工和維護方法

目前，為了適應城市施工的特點，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術安裝光纜，同時對光纜網進行自動監測，保證光纜網絡不中斷通信維護。與此相適應的是需要開發相應的元器件、工具和設備，并且要在體制上作一些改進與之相適應。ITU對NH開發光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監測等方案都十分重視。在現代化的光網絡中，這些方式已經起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網絡工作的可靠性，在施工和維護中降低成本、節省勞力、節省時間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網絡的自動監測維護系統和提高光纜網絡的不中斷維護水平已勢在必行。

4.5冷靜地審視當前電信市場的發展，促進光纖光纜和通信電纜產業的發展

2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當然與世界電信行業的整體下滑以及寬帶網絡泡沫的破滅有很大關系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產過多的影響。據資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產能將達到1.65～1.75億光纖公里，遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎建設的不景氣，光纖過剩的現象不可避免。

光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經濟大形勢發展的影響，特別是與整個電信行業的發展有密切的關系，但應看到，在擠出了網絡泡沫的水份之后，隨著光纖網絡從骨干網的擴建到接入網、城域網的擴散以及向用戶駐地網的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數字電纜的市場必將增長。據KMI預計，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規模將超過敷設量最高的2000年。

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中國經濟的飛速發展帶動旅行水平的迅速前進，目前中國旅游出行的人數不斷增加，商務活動也越來越活躍，人們對酒店服務提出更高、更多樣性的需求。如何把酒店在有限的財力、人力、物力及信息資源情況下更好的服務于酒客戶，是一切酒店公司所要面臨首要的問題。

一、系統介紹

基于Java的酒店管理系統是一個采用java+mysql+web的模式訂制的小型電子信息管理平臺。系統功能完備以Web界面與用戶交互，為用戶提供信息并接受其操作，同時通過數據庫管理系統來存儲信息數據，實現了對信息數據的瀏覽、查詢、編輯和管理等基本數據庫操作。系統采用模塊化程序設計方法，根據用戶的需求及程序的應用與維護的易用性將各個部分置于不同的模塊當中，便于程序的擴展與維護。系統基本上滿足客房管理、預訂管理、特色服務管理等方面的需求，界面美觀清晰、操作簡單易用。

二、系統設計

基于Java的的酒店管理系統是以Mysql建立數據庫而生成的酒店辦理體系。系統操作簡單、界面明晰，直觀對相應的功能進行設計。

2.1系統功能模塊劃分

（1）系統用戶管理:主要負責對管理員信息的修改等；（2）會員信息管理:主要負責對客戶信息的增加、刪除、修改；（3）房間信息管理：主要負責房間類型的增加、刪除、修改，以及房間的管理；（4）預訂信息管理：主要負責客戶預訂、入住等功能實現，實時更改房間的狀態；（5）入住信息管理：主要負責顧客入住酒店、離店結賬、更新入住信息操作；（6）留言信息管理：主要負責顧客對酒店服務的評價操作；（7）站內新聞管理:主要負責酒店最近新聞的添加管理操作。

2.2系統結構劃分

系統采用最為常用的MVC架構實現,模型層（Model）、視圖層（View）、控制層（Controller）三層結構。模型(Model)：業務規則的制定和處理業務流程/狀態；業務流程的處理是對于其它層才說是黑箱操作，接受模型查看所請求的數據，并返回最終的結果；業務模型的設計可以說是MVC最主要的核心。視圖(View):使用JSP頁面顯示數據，與用戶交互的頁面。控制器(Controller):控制(Controller)是從用戶接收請求,模型和視圖匹配在一起，以完成用戶的請求；劃分控制層的影響是顯而易見的，它是一個調度器，選擇什么樣的模式，什么樣的視圖的選擇可完成什么樣的用戶請求。

三、數據庫設計

3.1邏輯模型設計

邏輯結構設計是把概念結構設計階段設計的E-R圖轉換為與選用的DBMS產品所支持的數據模型相符合的邏輯結構。管理員(ID,用戶名,密碼)；客房（ID，房間號，客房類型，價格，客房信息等）；用戶（ID,用戶名，密碼，性別，年齡等）；預定（ID，客房號，預定時間，入住日期，押金等）；入住（ID，客房號，用戶名，身份證，費用等）；留言（ID,用戶名，留言內容，留言時間等）。

3.2物理模型設計

管理系統物理存儲在名為db_jiudian的Mysql的數據庫中，所涉及的表如下：1.管理員表。用于存放操作員的信息,例如：管理員員的用戶名,密碼,ID。結語：為了提高酒店的作業效率，酒店管理系統的科學化、信息化、體系化建設將變的尤為重要。基于Java的酒店管理系統是依據酒店對客房辦理的實際情況而進行設計的，完成客戶對酒店中的客房查詢和預定，便利酒店管理人員對客房的實際情況而進行集中查詢辦理作業。

作者:萬巖 史愛雯 張岳 單位:黑龍江八一農墾大學

參考文獻

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2關于通信領域熱點的探析

通信網絡技術的應用帶給民眾生活革命性的變革是不可忽視的，但同時存在的問題也是不可避免的，首先，就有線網絡而言，因線路鋪設與線路長短等問題，帶來了不可估量的路線網絡傳輸量的損失是不可忽視的，所以引發的速度慢、斷線頻率過高等問題已經成為各大主要網絡運營商最大的難題，此為發展無線網絡是必經之路。無線網絡的運用，是現代社會最實用的方式，3G時代是21世紀主要網絡時代，無線電是由1895年俄國物理學家波波夫發明的，在其后逐漸發展成型并成為互聯網主要模式。