第一篇：電弧故障仿真分析講稿

尊敬的各位老師，上下午好：

我叫111，我論文的題目是《串聯電弧故障仿真分析》。下面我就把論文的基本思路向各位老師作簡要陳述：

一、二、背景、意義 論文的結構和內容

結合本次畢設課題，主要完成以下4部分工作

（1）以串聯電弧為研究對象，比較不同電弧模型的特點，利用Matlab軟件搭建合適的電弧故障模型。

P4：現在比較常用的電弧模型主要有：Mayr模型、Cassie模型、Stokes模型等。據研究表明，Mayr 電弧模型經常用于小電流大電阻線路中，如低壓配電線路運行；Stokes模型主要用于低壓交流電線電弧故障模型的研究，有著比Mayr更明顯的電弧電流零休區【4】。相反的是，Cassie電弧模型經常用于大電流小電阻電弧的數學模型中，能夠較準確地反映了電弧中電流過零前的過程，這樣得出的電弧電壓為常數，與前人的結論相符。而且由Cassie模型公式得到的電弧電流,過零時電阻基本與實驗值相符【1】可以為實際電弧故障的分析研究提供參考依據。（對mayr的沒能正確設置參數和一些還沒研究透的的原因導致一直調不出電弧的電壓和電流波形，而對stokes只調出電流，而電壓波形一直不正確）所以搭建cassie模型。

P5 :這就是cassie模型的結果原理圖。中間的DEE是微分編輯器，輸入的參數是有能量平衡原理推導而得的cassie電弧模型的數學方程式。這個是受控電流源，輸出電流受到輸入信號的控制。這個是定值檢測，作用是檢測電流的過零點。這是階躍信號，用來控制斷路器觸頭的分離。

具體的模塊、封裝、參數設置我論文里有說明。

P6：這只是含有cassie模型的比較簡單的電路圖，在后期的測量和數據分析時要再加入相應的模塊。各個模塊說明一下

（2）利用電弧模型仿真不同性質負載的電弧故障波形。P7：其他性質的負載論文里有闡述，這里我就不再詳細介紹

P8：這就是純阻性負載的故障電流、電壓波形，從中可以看出0.02s以后，2個波形均產生畸變，電流波形有0休時區，幅值變小，電壓波形有燃弧尖峰和熄弧尖峰。

（3）用matlab自帶的工具箱對仿真波形進行FFT、小波分析，和用柳松同學搭建的Labview平臺對仿真波形進行形態小波分析，并對故障特征值進行對比分析。

P9：為了對電弧故障信號進行處理，我們引進了3種信號處理算法，第一種是傅里葉變換 P10:第二種是小波分析 P12：第三種是形態小波

P13：下面對故障特征值進行對比分析，首先是快速傅里葉變換FFT，圖中是純阻性負載的正常波形和故障波形的FFT，其余阻感性負載的分析結果如下表所示，P14：，這個圖是不同負載性質的3次諧波與基波幅值比。

由以上電弧故障電流的FFT頻譜圖和相應表格數據可以看出：當電路中發生串聯電弧故障時，電流和電壓均會產生諧波，而且以3,5,7奇次諧波為主，3次諧波所占的比例會更大。電流的三次諧波分量與基波分量幅值比超過11%。電弧故障的電流3次諧波隨著功率因數的增加而增加。而正常電路電流的三次諧波分量接近于零。

同時由于傅里葉變換將信號變換成純頻域中的信號，使它不具有時間分辨能力，故對信號在時域中的突變點根本無法檢測出來。因此，下面我們用小波變換來分析工作電弧的性質。

P15：這就是小波分析后的圖形，我們采用典型的純阻性負載的正常電流和故障電流來對比分析。可以看出，原始波形被分解成一個低頻段a5和5個高頻段dl，d2，d3，d4，d5。正常波形因為沒有突變，它的高頻段沒有產生明顯的模極大值。而故障波形有突變，它的高頻段在相應的位置產生了明顯的模極大值。P16：對右圖中分解的高頻段d1層波形放大處理可得出，在1994采樣點處開始

s，接近故障時刻。出現畸變，所以奇異點對應的時間t1?0.01994P17：最后是用形態小波分析故障電流波形。

從上圖形中可以看出，形態小波變換與db小波變換分析的結果不同，表現在：形態小波不能很好的區分出正常電流和電弧故障電流，對出現電弧故障的時間不能準確定位，而且不如db小波變換分析的直觀、可靠，因此不能夠有效分析信號的奇異性及奇異點位置。可見，db小波比形態小波更適合于電弧故障的分析。

（4）研究簡單可靠的電弧故障判據。

P19：聯合使用快速傅里葉變換FFT和小波分析可以得出簡單可靠的電弧故障判據。

本篇論文已經完成，還有許多的地方需要更全面的改進，但總的來說，在撰寫的過程中，我真實地學到了許多東西，也積累了不少經驗，更進一步豐富了自己的知識。但由于個人能力不足，加之時間和精力有限，在許多內容表述、論證上存在著不當之處，與老師的期望還有差距，許多問題還有待進行一步思考和探究，借此答辯機會，希望各位老師能夠提出寶貴的意見，指出我的錯誤和不足之處，我將虛心接受，從而進一步深入學習，使該論文得到完善和提高。

第二篇：故障電弧診斷總結

研究意義：

電弧故障（Arc Fault）有并聯電弧故障和串聯電弧故障之分。并聯電弧故障表現為電路短路，故障電流大，現有電氣保護體系能對其保護；而串聯電弧故障因受線路負載限制，其故障電流小，常為5~30A，甚至更低（熒光燈電弧故障電流有效值約為0.1A），以至于現有保護體系無法實現對串聯電弧故障保護，是現有電氣保護體系的漏洞之一，存在潛在電氣安全隱患。串聯電弧可分為“好弧”和“壞弧”，如電弧焊機、有刷電機工作時產生的電弧及插拔插座時產生的電弧常稱為“好弧”；其他非按人類意愿或控制產生的電弧稱為“壞弧”。對電弧故障進行檢測時，不應將“好弧”誤判為電弧故障，進而切斷電源造成不必要損失。

實時準確檢測串聯電弧故障，并切斷故障電路是避免電弧持續燃燒以至于釀成火災等事故的有效途徑。依據電弧發生時所產生的聲、光、電、磁等特性，采用實驗方法研究電弧特性。以電弧電、磁特征作為檢測方法輸入，實驗研究了電弧故障，分析說明串聯電弧與并聯電弧，交流電弧與直流電弧之不同；在頻域展開電弧特性研究，指出故障電弧特征量多集中在2-200kHz頻段。隨著電力電子技術發展，非線性負載增多，傳統基于電弧“零休”等特性的檢測方法已不能滿足要求。采用AR參數模型對低壓電弧故障進行檢測，并給出回路識別參考矢量；采用小波熵分析電弧故障，指出若小波熵值大于0.002則可判定發生電弧故障；基于小波變換模極大值建立電弧故障神經網絡模型，以實現電弧故障檢測與分類。

注：輸入參數的提取可以從一下三個方面：（1）負載正常工作時的電流特性；（2）開關插拔產生的正常電弧電流特性現實中我們在拔、插插頭的瞬間也會產生電弧，它們持續的時間短，在瞬間就熄滅了，不連續也不影響線路中設備的正常工作，幾乎不會因此產生火災而威脅環境的安全；（3）故障電弧（接觸不良）的電流特性。主要是由于線路絕緣層老化、絕緣損壞或者短路等原因而產生的電弧。這種電弧持續時間長，電弧燃燒時放出大量的熱量，對周圍環境存在極大的火災安全隱患，是需要預防制止的電弧，也稱為故障電弧。

一、采用高頻特性的低壓電弧故障識別方法(2016.6)摘要：針對不同類型負載的電弧故障，提出一種基于小波熵的電弧故障普適性檢測方法。運用小波變換提取電弧故障發生時在電流過零點附近產生的高頻信號，采用該高頻信號的小波熵表征電弧故障的突變信息，并利用最小二乘支持向量機對小波熵進行分類，實現對電弧故障的有效識別。

引言：電弧故障是引起電氣火災的重要原因之一，傳統的電弧故障檢測方法多基于電弧產生的弧光、弧聲、溫度等物理參數，但是線路中電弧故障位置的不確定性限制了這些方法的應用。電弧電流測量的便利性使其成為電弧故障檢測的理想參數。

傳統電弧故障的識別方法主要基于電弧電流的諧波占有率分析法，小波提取電弧電流故障特征的時頻分析法以及基于自回歸模型參數的識別方法等。其局限性在于：因為電弧故障位置不確定，電弧電壓無法測得；負載類型繁多且連接方式不同，難于可靠區分電弧故障與正常負載電弧。

本文運用小波分析提取電弧故障發生時電流過零點附近1.25 MHz～2.5 MHz 的高頻信號，以此高頻信號的小波能量熵作為識別參數，借助支持向量機對電弧故障信號進行識別，以期獲得具有適應于大多數負載及負載混聯時電弧故障識別的普適性檢測算法。

1、實驗平臺搭建

主要由以碳，石墨棒和銅棒為電極的可調式電弧故障發生裝置、隔離變壓器、電流波形傳感器、數據采集系統以及計算機。系統采樣頻率為 5MHz/s。

2.小波熵原理簡介

2.1 小波變換

傳統的在頻域分析方法是傅里葉變換，但其不能反映信號的時域特征，發生電弧故障時信號產生短時高頻沖擊和微弱的波形突變，經傅里葉變換后，這些時域特征因積分而被踢出，因此傅里葉變換難以提取電弧故障有效信息。小波變換從時域和頻域兩個方面來反映電弧故障信號時頻特征，可以用于辨別電弧故障時電流信號的微小變化。

二、采用小波熵的串聯型故障電弧檢測方法(2010.12.30)摘要：一些電氣設備正常工作時的電流特性與故障電弧電流的典型特性相似，當設備或線路發生串聯型故障電弧時，使得故障電弧的可靠診斷與檢測十分困難。提出一種利用小波熵來反應故障電弧電流信號的能量分布，并由此提取故障電弧電流中瞬變信號的方法，實現對故障電弧電流信號中低能量瞬變信號的有效提取，從而為串聯型故障電弧的診斷提供依據。

引言：故障電弧它經常發生在絕緣老化或破損的線路和設備中，或者在導體松弛連接等情況下發生。能夠描述故障電弧的物理量有很多，比如溫度、弧聲、弧光、電弧電壓等。用于測量這些物理參數的傳感器必須安裝在故障電弧發生點附近，本文提出以電弧電流作為故障電弧檢測和分析的物理參數，提取能用于快速有效診斷故障電弧的特征量。

注：線性負載與非線性負載區別

二者表現出來的區別就是：“二者都施加正弦電壓時，線性負載的電流是正弦的，非線性負載的電流是非正弦的。”

線性負載：故障電弧發生時，電弧電流會產生較明顯的“零休現象”，而故障電弧發生前電流卻不存在這種“零休現象”。可以采用小波分析算法及快速傅里葉變換實現快速診斷。

非線性負載：施加正弦交流電壓時波形將發生嚴重畸變，出現類似前述的電流“零休現象”，因此很難直接利用這一電流特征來診斷故障電弧。利用多分辨分析小波分析理論。

1.小波熵原理簡介

1.1 小波變換

在瞬變信號檢測領域中，引入小波熵的概念，用來發現信號中微小的異常變化，能夠對時頻域上能量分布特性進行定量描述。小波熵值表征了信號復雜度在時頻的變化情況。

三、低壓系統串聯故障電弧在線檢測方法(2016.4)摘要：本文首先基于居民用電系統搭建了模擬串聯故障電弧的實驗平臺，以常見家用電器為負載的實驗方案并采集到不同條件下的故障電弧信號。基于電弧電流的特性分析。

引言：國內外電弧檢測的方法大致可以歸納為三類：①建立電弧模型并通過檢測相應的參量檢測電弧；②根據電弧發生時所產生的弧光、噪聲、輻射、溫度等變化檢測電弧；③根據電弧發生時的電流、電壓波形變化檢測電弧。

在家庭供配電線路中，開關操作頻繁（正常工作電弧）、設備線路狀況復雜，容易發生觸頭松動、絕緣老

化、擊穿、接地故障（故障電弧）等問題，增加了故障電弧發生的概率。由于用電設備分散，利用電弧光、熱等物理現象來檢測電弧并不現實，適合利用線路電流的變化來檢測電弧。

1、利用線路電流檢測電弧研究現狀

目前的檢測方法可以分為三大類：一類基于電弧的某個或某些特征，如基于電弧電流畸變點的小波分析法，基于電弧電流高頻諧波的傅里葉分析方法，基于電弧電流上升率的分形法，基于電弧隨機性的差值-方均根檢測方法；二是對電弧進行整體識別，已有的算法有模型參數法，支持向量機法，神經網絡法；三是上述兩種方法的組合，基于電弧電流波形的畸變性，通過小波變換的細節系數檢測電弧電流的畸變點，進而檢測出電弧。然而某些非線性負載正常工作時也存在相似的畸變點，不同負載下的細節系數閾值不統一，需要判斷負載的類型；從整體識別的角度，使用神經網絡算法對電弧信號進行訓練，其特點是識別率較高，但是實時性差，需要對大量數據進行訓練。把小波（包）檢測和神經網絡識別進行結合，以減少模式識別的數據量，提高了檢測的實時性，然而其改善程度并不明顯。

對燃弧前后的電流數據進行波形分析，在相鄰周期波形相減的基礎上，利用小波閾值消噪提取到故障電弧特征量，并應用軟件對實驗數據進行分析，結果表明該檢測方法具有很高的識別率。

2、實驗裝置與數據采集

2.1實驗裝置

2.2數據采集

數據采集使用示波器，采樣速率選擇為 20k Hz，實驗步驟如圖 2所示，調節示波器的采樣速率和延遲時間，使采集到的波形跨越正常、起弧、燃弧、熄弧全過程。

四、電弧故障斷路器的故障電弧電流特性研究（實例）(2012.6)摘要：電弧故障斷路器能夠發現故障電弧，其工作的關鍵在于準確辨識故障電弧。研究故障電弧電流同正常電流之間的本質差異，通過不同的數學方法分析電弧和正常情況下電 流數據的特征，為識別故障電弧提供依據。

通過搭建的電弧實驗平臺，模擬線路中發生串聯電弧時的狀況，獲得了分別單獨以純電阻、調光燈、空調、計算機和調光燈組合作為負載時各自的故障弧電流和正常電流的實測數據（不同負載的故障電弧電流和正常電流）。

對于實測數據，首先進行數據指標的分析，分析了負載在故障電弧和正常兩種情形下電流有效值、平均值、峰峰值、平肩部百分比和電流上升率等數據指標之間的差異，找出同一負載兩情形下這些指標下的特征。其次，運用傅里葉變換觀察兩種情況下的頻譜特征，并比較發生故障電弧時奇次諧波含量和偶次諧波含量與正常情形時存在的差異。進一歩運用小波變換分析實驗數據，根據分解重構后的誤差值大小選擇合適的小波基函數及分解層數，依據所選擇的小波基函數對數據進行去噪聲處理，信號故障點的判斷，提取小波變換后的能量特征向量，并運用該特征向量作為小波神經網絡的輸入樣本。傅里葉分析結果和小波變化分析結果的故障電弧神經網絡辨識方法。

1、對于電弧的一般特性：

（1）電壓和電流中均包含大量的高頻噪聲信號；（2）電壓的波形類似于矩形波；

（3）電弧存在電降，因此對同一電路來講，非電弧電流幅值一般大于電弧電流，線路存在補償的情況除外；

（4）非電弧電流的上升率通常小于電弧電流；

（5）每過半個周期，電弧電流先于非電弧電流的零點前熄滅，后于非電弧電流的零點后重燃，在這個區域建立一段幅值接近零且變換不明顯的區域，被定義為“平肩部”；

（6）電弧通常也是零星的、短脈沖間穿插著部分正常的電流。對電弧的檢測可依據這些特性，研究合適的檢測方法。

故障電弧電壓電流波形

電弧普遍分為三種形式：串聯電弧、并聯電弧和對地電弧，如下圖所示。若將第三種形式產生的電弧歸納到第二類中，此時分為串聯弧和并聯電弧。

電弧發生器及測量電路圖：

電弧實驗實物圖：

安裝電極部分：

銅棒電極和碳極：

2、實測數據及其處理

比較了兩種電流數據的有效值、平均值、峰峰值、平肩部百分比及上升率的差異，即指標分析法。

一般純電阻負載，正常情形的波形與發生電弧故障時的波形差異明顯；但負載位60W和300W的調光燈時，波形變化不是特別明顯。

3、數據的小波變換

傅里葉變換是一種全局的分析，因此無法表述信號的時頻局部特性，而時頻局部特性恰好又是非平穩信號最基本且關鍵的性質，穩定信號理想的處理工具還是傅里葉變換分析。傅里葉分析：將信號分解為不同頻率的正弦波。

小波分析：將信號分解為不同尺度（比例縮放）、平移（起始位置）的小波。

連續小波變換的5個基本步驟：

1、選取一個小波，將其與原始信號的開始一段進行比較。小波基函數的選取可通過小波分解層數誤差比較。

2、計算小波系數C，其值的大小取決于小波與選取信號段的相似程度，越相似其值越大。更精確的是若信號與小波能量都等于1，則C可解釋為互相關系數。

注意：系數的大小與所選擇小波的形狀有關。

3、從左到右平移小波逐段重復步驟1、2的比較，直到完成整個信號的比較。

4、小波伸縮（尺度化），重復步驟1~3。

5、重復1~4步得到所有尺度下的小波系數。

離散小波變換：

連續小波變換的計算量非常大，費時。

第一部濾波：逼近和細節逼近成分對應大尺度低頻分量，細節成分對應小尺度高頻分量。原始信號S通過兩個互補的濾波器得到兩個信號A和D.使用的原信號為一疊加有高頻噪聲的實正弦信號,其分解原理圖如下，在離散小波分析中采用二取一的”降采樣技術”得到分別具有500點的小波系數cD和cA;

Matlab語句如下

s = sin(20.*linspace(0,pi,1000))+ 0.5.*rand(1,1000);[cA,cD] = dwt(s,'db2');db2為小波類型。

離散小波多級分解(Multiple-Level Decomposition)小波分解樹(wavelet decomposition tree)

分解時對逼近系數進行反復分解.信號的小波分解：

小波重構：小波分解是小波分析的一半,與此相對的另一半是信號的小波重構(reconstruction), 或綜合(synthesis)(無信息丟失).稱為小波逆變換(IDWT).下圖為信號的小波重構示意圖：

由小波分解得到的小波系數重構信號。信號的小波重構涉及濾波和上采樣 上采樣：

小波重構中的上采樣是在兩原數據點間插入零值。

前面所述的是由小波分解系數重構原始信號, 與此類似, 我們也可由小波分解系數重構某一級的逼近和細節信號.單級重構

多級重構

濾波器與小波形狀的聯系：

在實際使用小波中,很少直接從構造一個小波開始,而是設計適合的鏡像濾波器,進而選定小波函數計出波形.構造適合db2小波的低通重構濾波器L：

（1）低通濾波器系數可由Matlab中的dbaux命令得到;

（2）若反轉該濾波器系數向量, 并且每一偶數樣本乘以-1, 則可得到高通重構濾波器H’的系數.（3）H’上采樣(H’系數間隔插零)

（4）上采樣向量與原始低通濾波器卷乘

（5）若重復該過程幾次, 即上采樣并將結果濾波器向量與原始低通濾波器系數卷乘,則可得到以下圖案.不難看出濾波器形狀越來越接近db2小波, 這表明小波的形狀完全由重構濾波器決定.二者的重要聯系說明:

我們不能任意選擇一個形狀稱之為小波并進行小波分析.至少當需要對信號進行精確重構時,我們不能選擇任意的小波形狀.我們必須選取由積分鏡像分解濾波器所決定的形狀作為小波.通過重復上采樣并與高通濾波器進行卷積可得到小波函數（小波的波形——細節信號）;重復上采樣并與低通濾波器進行卷積可得到尺度函數的近似形狀（逼近信號）.小波的多級分解和重構可表示為

這一過程包括兩個方面: 信號分解得到小波系數, 由小波系數重構原信號.4、小波變換后的特征量提取

進一歩的分析實驗數據的特性，采用了提取特征量是比較好的方式，能使分析的結果更具普遍性。

通過對分解后的信號釆用單支重構，然后提取每層小波的能量。采用的提取各頻段能量的計算公式如下所示：

其中為分解層數，對于本文中計算機數據能量特征提取，此時取為分解重構后的數據長度，近似信號的能量只需計算分解的最后一層信號的能量，即

而總的能量計算公式為：

因此，可得到信號小波變換后的特征向量為；

小波變換最重要的是在眾多小波基函數中選擇合適的小波基函數，文中給出了常見的小波函數，重點介紹了本文使用的小波函數，并比較了函數各個系列在不同分解層數下的誤差，以此為參考，選擇合適的分解層數對信號進行了層分解。

采用小波分析統計了負載信號分解后的能量，提取能量特征向量，進一歩說明數據在小波變換后的特征，同時，為后面的進行神經網絡的判別提供訓練和測試樣本。

5、小波神經網絡的基本結構（其模型精度具有爭議）

小波神經網絡是小波分析和神經網絡相結合的產物，神經網絡與小波函數結合方式 為緊致型結構，將神經網絡隱含層中神經元的傳統激發函數用小波函數來代替。

注意：

1、理論上講任何一個連續的非多項式、常數函數都可以做為BP的激活函數，而且這都是已經在數學上證明過的問題。

2、但sigmoid函數相對其他函數有它自身的優點，比如說光滑性，魯棒性，以及在求導的時候可以用它自身的某種形式來表示。

3、這一點在做數值試驗的時候很重要，因為權值的反向傳播，要求激活函數的導數。

4、多層就有多個導數，如果用一般的連續函數，這對計算機的存儲和運算都是一個問題，此外還要考慮整個模型的收斂速度，我上面提到連續函數都可以做激活函數。

5、但是相應的Sigmoidal型函數的收斂速度還是比較快的（相同的結構前提下）。

6、還有就是BP在做分類問題的時候，Sigmoidal函數能比較好的執行這一條件，關于連續函數可以做激活函數的證明，可以在IEEE trans.on neural networks 和NeuralNetworks以及Neural Computating 和Neural Computation上找到。

五、電流型串聯電弧故障檢測（2013.10）

摘要：對低壓配電線路電弧故障的特征進行分析研究，采用 Mallat 算法對低壓線路電弧故障電流實施變換，獲得各尺度小波變換的小波分量，與正常運行分量相比其故障特征明顯，且高尺度的小波分量還可以抑制噪聲干擾。還對啟動電流和電弧故障的小波分量加以比較。引言：低壓配電線路常因接觸不良等而出現電弧故障，如果沒有及時切斷線路，可能導致火災的發生而電弧故障電流通常在額定范圍之內，傳統的斷路器無法將這類電弧加以準確檢測。美國全國電氣規程在 2008 年強制規定所有的家用線路都必須安裝防火災的 AFCI（電弧故障斷路器），為了提高 AFCI 的可靠性，國內外學者提出了多種電弧故障檢測的方法，用短時傅里葉變換分別分析了在阻性負載和計算機負載下，串聯電弧電流的基頻分量諧波分量變化的特征。采用小波變換對電弧故障電流加以分解結合 BP 神經網絡提取故障辨識模式，而 BP 神經網絡的實現需要較多的樣本數據。采用 SVM(支持向量機)對電弧故障進行識別，該方法對阻感性負載有一定的識別能力。計算了電流上升率，通過判斷相鄰電流的波動程度以辨別額定工作電流和電弧故障電流。

根據國標 GB /T 7260-3-2003，電路中可以分為線性負載和非線性負載兩類。上述這幾種檢測方法的辨識泛化能力不強，未能提出一種可適用于多類型負載的檢測方案。本研究結合多分辨率分析對配電線路的電流信號實施小波變換，提出一種可以提取電弧故障時的特征，解決配電線路電弧故障與非線性負載正常運行的有效區分，同時防止了負載設備的啟動電流引起誤判斷。

1、電弧故障檢測方案與理論分析

1.1故障檢測原理

實驗線路采用一個自制的電弧發生器來模擬線路發生電弧的現象。將它和各種負載設備串聯接入線路，以研究不同負載下發生故障電弧的特性。電弧發生器由一根可移動電極(銅棒)和一根固定電極(碳棒)組成。

1.2算法理論分析

利用 Mallat 算法實現小波變換進行電弧故障識別，即用不同的分辨率逐級逼近信號函 數：

其中: V 反映了電弧故障電流信號 f(t)的近似分量，W 反映了電流信號的細節分量，因電弧故障電流信號其頻譜是有限的，如果選擇足夠大的尺度空間，可將電流信號用各個尺度下標準正交基的組合將其展開，即：

將電弧故障電流信號 f(t)按 Mallat 算法進行逐層二抽取分解，如圖 3。d為不同尺度下分解出來的高頻分量即小波變換值，其包含著電弧故障電流噪聲和突變信號信息。而且隨著尺度的增大，噪聲引起的小波變換模的極大值迅速減少，而表征電弧故障的奇異信號的小波變換值便可突顯出來。

2、電弧故障特征的提取

常見負載下，配電線路電弧故障電流一般伴隨著幾個明顯的特征，如電流“零休”現象、電流正負半周不對稱、波形失去周期性以及具有豐富的高頻諧波等。為了有效地區分負載啟動、正常運行與電弧故障狀態，選用基于 db4 小波函數的 Mallat 算法快速分析來提取電弧故障特征值。

六、電氣火災故障電弧探測器的研究（2013）

摘要：建筑物低壓配電系統中，現有預防電氣火災的保護裝置，主要對過載、短路等引起的過電流及由接地故障產生的剩余電流起到檢測作用。當發生易引起電氣火災的串聯型故障電弧時，因故障電流值低于傳統保護裝置的動作閥值，不能全面、有效的預防電氣火災致使我國每年因電氣故障引發的火災，居其他原因引發火災的首位。

對建筑物低壓配電系統中，常引起電氣火災的故障電弧，我國目前還沒有頒布明確的標準和規范；現有預防電氣火災的預警裝置不能全面有效的檢測配電線路上的“串弧”。基于上述原因，本文對建筑物低壓配電系統中，易引起電氣火災的故障電弧檢測技術進行研究。

1、故障電弧檢測的研究現狀

為了檢測故障電弧，美國學者在年就設計研發出了一種故障電弧斷路器（AFCI），該設備可以檢測因短路，線路誤接，線路老化等引起的故障電弧。加拿大大學的等研究人員在燃弧點附近放置相應的傳感器，通過這些傳感器來檢測故障電弧所產生的電磁福射、噪聲和熱量，只有當這三種傳感器同時都檢測到故障信號時，才能確定系統中產生了電弧故障。

電弧電流的頻域特性的發現使得在頻域領域進行電弧故障的檢測成為了可能。后來電弧檢測中引入了傅里葉分解、神經網絡、小波分析等算法。

由于故障電弧發生的隨機性，對于故障電弧的檢測具有一定的難度。由于溫度，弧光，氣壓等傳統的電弧傳感器無法精準的檢測到故障電弧的發生位置。另一方面一些電弧是非常微弱和短暫的，比如通常所說的“好弧”它無法導致火災的發生，它不是本文所提出的故障電弧，這樣就會加大我們的檢測難度。

2、故障電弧的產生

故障電弧電流“零休”：當故障電弧發生時，在電弧電流過零點的前后一段時間里，故障電弧氣隙之間的阻抗會變得很大，這是限制故障電弧電流值的一個重要因素。在電弧電流 的上個周期結束與下半個周期開始的這個時間里，電弧電流并不是一般的正弦波，而是另外的一個規律，那就是電弧電流等于電弧兩端電壓與電弧阻抗的比值。在這段過零點的一小段時間內，由于阻抗變大，故障電弧電

流就會限制的非常小，幾乎為零。下一個半周期同樣也會出現相同的現象，在這段時間里我們把這種電流近乎為零的現象稱之為電弧電流的“零休現象”。

電弧的零休時間跟許多因素有著很大的關聯，一方面，它與氣隙內部相關，另一個方面，它與電路的電壓，電流以及負載的類型相關。一般情況，電弧的“零休”時間會從幾微秒到幾十微妙。故障電弧的“零休”現象為故障電弧的研究提供一定的理論基礎，也為故障電弧檢測技術指出了研究方向。

3、故障電弧實驗裝置的構建

本實驗裝置的主要構造分為以下幾塊：220V（50HZ）純凈交流電源，電弧發生裝置，數字示波器，電流傳感器。

它包括一個靜止的直徑為6.4mm碳石墨電極與一個可以移動的銅質電極，靜止電極接220V交流電，移動電極可以接至負載。首先可以將兩個電極處于一個完全接觸的狀態，即是一個線路完全閉合狀態，這樣可以觀察到接負載后供電線路的正常情況的電流特性，然后旋轉右邊的調節器，可以將活動電極慢慢移動使得它與靜止電極慢慢分離，當它們的間隙到達的了一定的距離以后電弧就會發生了，電弧發生以后立即停止移動電極確保電弧持續發生。這時候可以觀察在接入負載以后供電線路上產生故障電弧時的電流特性。

為了保證采樣精度達到實驗的要求，該數字示波器的主要參數設定如下表2.1所示:

電弧電流的波形會發生很明顯的畸變。于是必須針對這個現象展開研究，觀察在供電線路中故障電弧的電流特性會受到哪些因素的影響。本文在實驗中將不同類型的負載接入實驗的供電線路，然后觀察和分析故障電弧產生時零休現象的變化情況。

在建筑電氣中，大量的存在著阻感性的負載，所以本文在本次實驗中選用阻性，感性，阻感性三種負載進行研究，實驗的主要工作有以下幾點：

(1)在純阻性負載的情況下，故障電弧電流的基本特性；(2)在純感性負載的情況下，故障電弧電流的基本特性；(3)在阻感負載的情況下，故障電弧電流的基本特性；(4)對比以上三種負載下故障電弧的差別與相同點。

4、故障電弧電流數據處理與分析

很多專家都提到，對于故障電弧的檢測的難點就在于區分一些熱拔插或者特殊負載造成的好弧與故障電弧的差別，因為從直觀上看它們都會出現一些共同的特征，這就需要利用小波分析對這個零休時間做一個判別。

七、故障電弧檢測的關鍵技術研究及斷路器開發（2013.6）

1、故障電弧發展背景

據相關統計，僅大約電流產生的電弧溫度即可達到2000℃-3000℃，足以引燃任何可燃物，而且當電壓低至20V時，電弧也可穩定存在，難以熄滅。這種故障電弧常成為電氣火災的點火源。

發生故障電弧時，負載電流通常是非常小的，小于目前電力系統特別是廣泛安裝在低壓配電領域的設備的過電流保護設定值，線路發生故障電弧不在保護的范圍之中。所以檢測故障電弧時，必須把它和設備正常工作電弧如電焊、電機旋轉產生的電弧或開關電器、插拔電器時產生的電弧）的信號及其他相似信號區別開來，提供迅速有效保護的同時，防止誤動作的發生，做到檢測故障電弧的同時，不影響線路正常工作。

2、故障電弧實驗平臺

2.1波形儲存設備

我們采用Tektronix公司的DPO3000系列的示波器，該示波器為4條通道、100MHZ帶寬、所有通道上采樣率可以達到2.5GS/s、所有通道具有5M的記錄長度。示波器能將記錄的點以excel的格式存儲在外圍儲存設備中（如U盤、移動硬盤），如此我們就可以將采集到的數據利用Matlab等軟件進行分析。

3、故障電弧實驗數據研究分析

利用Daubechies 4階小波變換在軟件中對數據進行處理分析。

低頻系數只是重繪了原始波形，波形與原始波形一樣，電流值沒有改變，只能反映故障電弧波形的概貌，并不能反映故障電弧細節特征；高頻系數部分，正常電流和產生故障電弧時的電流波形對應的高頻系數區別很明顯：正常電流高頻系數值很小，故障電弧高頻系數在每個周期中都有很大的值，其值大小是正常電流高頻系數的十到幾十倍，我們可以通過這一特性來判斷回路是否有故障電弧發生。

然而，在實際應用中，回路連接的負載各式各樣，每種負載的內阻各不相同，這將導致回路中的電流大小也不相同，那么對應小波變換獲得的高頻系數值會因負載的不同而不同，這給研發適用于多場合、多用途的故障電弧斷路器帶來了新的挑戰。

本課題中采取的解決方案是：在某時刻，利用已經計算得到的高頻系數除以該時刻回路中的對應的電流值(等效于低頻系數)，利用獲得的比值大小來判斷回路中是否有故障電弧產生。這樣做的好處在于無需考慮回路中接了何種負載，只需計算上述的比值就能判斷回路中是否有故障電弧產生。

我們可以通過能量的角度來解釋高頻系數與低頻系數比值的物理意義：經小波變換后的低頻系數是原信號去除了高頻信號后、反應信號概貌的部分；高頻系數部分是原信號包含的突變信號、反應信號細節的部分；高頻系數與低頻系數的比值反應了在某個時刻，單位能量所含的突變信號量，即線路正常工作時，單位能量保護的突變信號很少，比值很小，而線路發生故障電弧時，單位能量中包含了較多的突變信號，比值較大。

八、故障電弧檢測技術研究（2016.3）

1、國內外研究現狀

針對故障電弧能夠造成一系列的危害，由上海電器科學研究院負責起草，中華人民共和國工業和信息化部于 2013年12月31日發布了有關故障電弧檢測裝置的準則《電弧故障檢測裝置（AFDD）》。該準則規定：自 2014 年 7 月 1 日開始實施的 JB/T11681-2013適用于在所規定的條件下能夠實現燃燒的故障電弧電流實現檢測。同時該準則還將燃燒的故障電弧電流與火災危險動作值比較，并適用于當燃燒的故障電弧電流超過動作時斷開被保護電路等功能的裝置。

另外由公安部沈陽消防科學研究所負責起草并于 2014 年 6 月 24 日發布了有關故障電弧檢測裝置的國家標準 GB14287.4-2014。該國家標準《電氣火災監控系統》的第四部分關于故障電弧探測裝置于 2015 年 6 月 1 日開始實施。

表明了故障電弧防護技術的研究及其相應的斷路器裝置的研發與應用已經引起有關科研院所以及消防部門的高度重視。

目前有關故障電弧檢測的方法大致上可以分為兩類：一類是利用故障電弧發生時所產生的一些物理現象如弧聲、高溫、弧光、電磁波等特性來識別故障電弧。

另一類故障電弧的檢測方法是利用故障電弧發生時線路中的電流、電壓等電氣特性異常來檢測故障電弧。

2、小波分析理論與模式識別算法

2.1小波分析與故障電弧檢測中的應用

（1）小波濾波和降噪處理。由于所采集的信號難免受到外界噪聲的干擾，運用小波分析的方法能有效去除信號中的干擾，提高采集信號的可信度。

（2）信號的奇異性檢測。對信號進行小波分解，小波系數的模極大值對應著信號的奇異點，利用這一性質可以檢測信號的奇異性。

（3）信號熵的提取。對采集信號進行小波包子空間分解，提取各個頻帶的能量熵。根據被測信號在不同的小波分解層次上表現為奇異點位置為對應整齊的性質。此外它還能實現在強噪聲污染情況下微弱信號的提取，并反映信號的能量分布情況。

3、故障電弧實驗與分析

3.1改進 BP 神經網絡的設計（將小波變換的模極值作為輸入）

BP 神經網絡在網絡訓練的方面還存在幾點不足，特別是一些處理時間要求比較短的場合還需要做出改進。

BP 神經網絡的缺點主要表現在：某些特殊問題訓練時間有可能過長，若在訓練過程中權值改變的幅度過大會導致激活函數趨于飽和，進而無法調節神經網絡的權值。使用 BP 神經網絡算法時，神經網絡的權值收斂到的最終值并不一定是所期望的最優解，而有可能是局部極小值。另外還有遺忘舊樣本。

九、故障電弧模式識別算法的研究（2011）

摘要：采集典型家用電器正常工作、開關斷開、開關閉合、產生故障電弧時的電流波形和數據,利用小波分析理論提取能夠描述串聯型故障電弧特性的特征量作為神經網絡的輸入量,再用神經網絡訓練和檢驗建立的網絡模型,進而實現故障電弧的模式識別。

1、小波函數的選擇（難點）

目前有幾十種小波函數,而且人們還在不斷構造新的小波函數和相應的小波濾波器來滿足不同小波分析應用的需要。各種小波函數性質各異,有的適合理論推導,如小波、高斯函數小波類有的更適合計算有的時域上有一較長的支撐有的可以得到完全重構有的則不能實現原信號的恢復。

然而,由于小波函數針對不同的工程應用表現出的特性具有復雜性,小波函數的選擇目前也是小波分析理論研究的難題,按什么樣的原則能夠選擇最優的小波函數還沒有有效的方法。

一般用枚舉法來挑選合適的小波（進行比較）,當然這種選擇不一定是最優的。合理地挑選小波基函數主要應從以下幾個方面來考慮：（1）緊支性；（2）消失矩；（3）正則性；（4）對稱性。

2、小波變換的時頻域特性分析

小波變換的高頻部分有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率,而它的低頻部分有較低的時間辨率和較高的頻率分辨率。

3、基于小波變換和神經網絡的故障電弧模式識別

3.1特征提取

從實驗所得到的電弧電流波形,我們可以看到電弧電流在過零點時有一個明顯的“零體”區間,而且由于負載和電弧燃燒情況不同,電弧電弧電流信號波形有一明顯的突變。

3.2提取特征量

本文用離散小波變換來處理數據。小波重構信號能精確地反決原始信號在時頻域上的變化情況,而小波能量譜能反映各個頻段能量在總能量中所占比例。

3.3小波函數類型選擇

小波函數類型的選擇。一般選擇與輸入波形最匹配的基木小波。提出如下選擇方法對于給定輸入信一號,首先使用不同基本小波進行小波分解然后對各尺度上的小波系數進行閾值處理,低于閾值的小波系數置零最后選取非零小波系數個數最少的基本小波作為分析用小波。本文用實驗樣本在不同的小波基函數和分解層數下分解并重構,通過比較它們重構信號和原始信號的偏差來確定最佳的小波基函數和分解層數。

十、光伏系統直流電弧故障特征及檢測方法研究（2016）

思路介紹：串聯電弧的能量大，對線路和設備危害極大，且易引發火災事故；但目前的低壓斷路器、熔斷器等裝置僅能對過流、短路等故障進行檢測和保護，不能對電弧故障起作用，由于串聯電弧故障電流較小，難以被保護裝置檢測到，所以需設置額外的故障電弧檢測裝置。

在電弧故障發生時，電弧兩端的電流會瞬間下降，而兩端的電壓會瞬間提高。電弧故障發生時，常伴隨有某一特定的高頻信號，在正常工作情況下該高頻信號并不出現，一旦該信號出現，則表明存在電弧故障。不同負載及連接方式不同通常高頻信號也會有很大差異，所以需要建立精度較高的模型。

十一、基于改進小波變換的故障電弧檢測方法的研究（2016）

1、故障電弧檢測方法

在故障電弧的研究和檢測方面，國內外主要有三類研究方法:第一類，建立相應的故障電弧數學模型；第二類，利用故障電弧產生時的物理特性作為檢測的依據；第三類，利用故障電弧的電壓、電流特性作為檢測的依據。

上述方法不足：第一類方法數學模型的建立可以使故障電弧檢測更加精密，但是需要建立純粹的數學模型，很多故障電弧的參數無法準確的獲得；第二類方法簡單易行，但是這類檢測方法有一個弊端: 需要將檢測的設備安裝在故障點的附近，這樣才能準確無誤的進行檢測；第三類方法就是對電力線路中的電流信號進行分析，用快速傅里葉變換、小波分析、小波熵等算法對電流信號進行分析。這類方法通過監測線路中的電流信號，利用不同的檢測算法提取故障電弧特征，方法簡單、實用，但是缺少故障辨識模型。

十二、基于小波變換的電弧故障檢測技術研究（2012.12）

摘要：電弧故障檢測是一項線路保護技術，其主要功能是當發生故障電弧時能及時準確地識別出故障電弧并采取一定的措施保護電路，采用這種技術的保護裝置叫故障電弧斷路器（AFCI）美國發展比較成熟，國內電弧故障檢測技術的研究起步晚，AFCI產品在國內市場幾乎一片空白。

國內低壓配電環境與國外低壓配電環境不同，電弧故障檢測方法和檢測標準不能生搬硬套。本論文針對電弧故障檢測技術展開研究，根據研究故障電弧的特性，提出電弧故障檢測技術方法，能對常見負載線路出現故障電弧時有比較準確的識別率，同時對線路正常工作時有較低的誤判率。

十三、基于小波分析和神經網絡的模擬電路故障診斷（2012.4）

1、小波包分解法

多分辨率分析和Mallat算法滿足了在某些領域里的信號處理需求，但是其對信號的時頻分析僅能在信號的低頻段以尺度函數的二進制變換進行分解重構，忽略了高頻段，使其不適合應用在有特殊需要的情況。而小波包分解對正交小波變換做了一些改進，是更為精細的一種頻帶分解與重構方法，能對信號低頻和高頻同時分解，并且能夠給出最合理的小波分解樹，自適應地呈現了信號在不同頻段應有的合理時頻分辨率。

2、多分辨率小波變換與小波包分解的比較

小波分析在高頻段的頻率分辨率較差，在低頻段的時間分辨率較差，為了克服這個缺點，人們在小波分解的基礎上提出了小波包分解。小波包分解能夠對信號高頻率做分解變換，信號的時頻分辨率得以提高，符合故障診斷特定情況的信號處理需求。

正交小波分解的過程是原始信號分解成低頻和高頻成分，然后將低頻成分再分解為兩部分，分別對應于一個近似系數向量和一個細節系數向量，繼續對低頻成分分解到具體操作者規定的層數，連續兩層的近似系數中缺失的信息由兩層中的下層細節系數補充，但是每一層的細節系數向量都不做分解。假使特征頻段在高頻信號中，則找不到特征信息了。

小波包分解不僅對低頻部分做分解變換，而且對每一層的細節系數向量也使用類似于近似系數向量分解的方式再一分為二，高頻部分分解的層數與低頻部分一樣多，便于找到高頻成分的有效特征。

3、基于多分辨率分析和小波包的特征量提取

多分辨分析：提取第一層到第N 層的高頻小波分解系數，計算總能量。

小波包：提取2個低頻到高頻系數。進行重構再計算總能量。N十四、一種基于小波變換能量與神經網絡結合的串聯型故障電弧辨識方法

（2014.6）

摘要：針對交流串聯型故障電弧發生時回路電流幅值較小、傳統線路保護裝置不能有效檢測的問題，提出一種基于小波變換能量與神經網絡結合且適用于多種典型負載的串聯型低壓交流故障電弧辨識方法。

利用自制的電弧發生裝置模擬產生低壓交流故障電弧，獲取了 6 種典型家用負載情況下電路正常運行及產生串聯型故障電弧時回路的電流信號。對采集的信號進行小波分解，將各層細節信號能量的平均值和標準差輸入 BP 神經網絡后構成小波神經網絡，實現對不同負載測試樣本的辨識。采用粒子群優化算法計算神經網絡訓練初始值，利用自適應學習率方法提高了訓練速度。算法輸出結果含義明確，輸入層特征量選取合理。實驗結果表明，采用該方法進行故障電弧辨識的準確率達到 95%以上。

正常工作電流波形、故障電流波形：線性負載（阻性）、非線性負載（開關電源、容性和感性）。

第三篇：月度故障總結分析

七、八、九月份故障分析與總結

三個月以來，預處理出現的故障較多，主要列舉以下：

一、7月1日，出現鋼丸清掃不干凈。

隨即廠家技術人員到廠調試，發現原因為吹丸管口的膠皮過長，阻止了鋼沙的回吹，后經剪短膠皮簾子后問題得到解決。

二．7月7日，四號拋丸器堵沙。

此問題是到現在為止都一直存在，并且未得到解決。在此期間，多次堵沙，也多次尋找原因，現有以下分析：

1、由于操作工在停車時會比較容易出現堵沙，故懷疑是由于拋頭電動機停止轉動后拋頭里仍存有鋼沙，所以廠家人員決定更改程序，在停止下沙后15秒，電動機才停止。情況隨即得到改善，但仍會堵沙。

2、故又懷疑為下沙管氣動控制閥關閉不嚴，但打開拋頭蓋子沒有沙子流下，故排除該原因；

3、最近察覺4#電流有所偏大，故猜想為下沙控制板的開口由于摩擦變大，故下沙量有所增大，此原因還在觀察中。

三．7月中旬到8月初噴漆系統出現各種不同的故障，如噴漆不止、噴漆中間有間斷等。

1、噴漆不止，其原因是電磁閥不回位，造成無法停止；

2、中間斷噴，起初是懷疑為傳感器出現故障，但更換傳感器后仍然出現此現象，故又懷疑為線路問題，但檢測的時候卻是正常，經過討論決定并線實驗，結果情況好轉。一段時間后，又會重新出現相同的問題，故決定換線，但由于第一次更換的線的質量問題，仍然斷噴，在更換電纜線后問題得到解決。

四．8月2日起至8月19日，預處理出現了嚴重的故障：打板質量不合格。具體處理經過為：

第一階段（2011年8月2日至4日）

1、問題：鋼板處理的不干凈，質量不合格。

2、處理情況：點檢員和工程師分析后對拋丸器進行了微調。

3、處理結果：打板質量仍未好轉，等待廠家到廠維修指導。

4、應對措施：聯系廠家到廠維修指導。第二階段（2011年8月4日至6日）

4日新加鋼丸6噸（廠家生產：****金屬制品有限公司的高耐磨合金鋼丸）

1、問題：配合廠家解決鋼板處理不干凈的問題；提升電動機報警。

2、處理情況：對7、8、9號拋丸器角度進行調整，緊固提升電動機接近開關。

3、處理結果：提升電動機正常工作，打板質量不佳。

4、應對措施：廠家人員（丁師傅）分析廢棄沙子過多所致，其打板效果會隨著打板的不斷進行越來越好。

第三階段（2011年8月6日至8日）

1、問題：試驗過程中發現橫向收丸螺旋輸送機軸發出異響。

2、處理情況：處理橫向收丸螺旋輸送機，調整鏈條松動及鏈盒摩擦現象。

3、處理結果：7日至8日受臺風影響未能正常施工。

4、應對措施：組織檢修拆卸電動機及連接軸。第四階段（2011年8月9日至11日）

1、問題：9日發現2號拋丸器主軸過熱，10日又發現收丸刮板運行不正常（連接軸）。

2、處理情況：

1）、9日聯系焊工焊接吊鼻以便于安裝主軸，更換2號拋丸器主軸。2）、10日下午電動機拆卸發現連接軸斷裂，委托集配處機加工人員重新加工連接軸，重新加工連接軸，11日處理完。

3、處理結果：2號拋丸器主軸溫度正常，收丸刮板電動機螺旋軸正常工作。第五階段（2011年8月12日至16日）

12日新加鋼丸2噸（廠家生產：****屬制品有限公司的高耐磨合金鋼丸）

1、問題：鋼板處理出現帶狀明顯未處理到，處理中發現拋丸器葉片磨損及分丸輪破裂；處理過的鋼板表面灰塵較多。

2、處理情況：

12日下午廠家人員（3人）指導調試解決鋼板處理質量問題。1）、葉片和分丸輪更換； 2）、增加“拋丸粗細二次分離器”功能； 3）、除塵器濾筒清理干凈。

3、處理結果：鋼板處理質量有很大改善，板面處理均勻、表面灰塵覆蓋較少，少數區域仍然不合格。

4、應對措施：與廠家技術人員進一步調整。第六階段（2011年8月17日至19日）

新加鋼丸（品牌名）2噸。

1、問題：噴槍噴漆不止，噴漆時有斷噴現象。

2、處理情況：拆卸噴槍，更換質量較好的電線。

3、處理結果：噴漆工作正常，預處理線處理鋼板質量和噴漆效果符合質量標準。

五、比較多的人為故障：如上下料液壓站被吊車撞壞、上料橫移電動機被砸變形、刮板被撞毀、下料輥道擋板及側滾多次被撞開焊、吹丸上風口被撞開焊等，均為可以避免的故障。

第四篇：《儀器分析》仿真實驗

儀器分析實驗仿真實驗

紫外分光光度計仿真實驗

一、實驗概述：

在分之中，除了電子相對于原子核的運動之外，還有原子核之間振動和轉動引起的相對位移。這三種運功能量都是量子化的，對應有一定的能級。分子的能量是這三種能量的總和。當用一定頻率（波長）的電磁波（光）照射分子，其能量恰好等于分子的兩個能級差時，則分子就會吸收光的能量而由較低的能級躍遷到較高的能級，同時光的強度（能量）變小。吸光度符合吸收定律：

A=lg（I0/I）=KcL 根據這一關系可以用工作曲線法來測定未知溶液中吸光物質的濃度。

二、實驗裝置：

儀器調節面板：

本實驗仿真的設備是UV-754C紫外可見光風光光度計，它具有鹵鎢燈（30W）、氘燈（2.5A）兩種光源，分別適用于360～850nm和200～360nm波段，采用平面光柵作色散元件，GD33光電管作接受器。

三、實驗操作： 第一步：選取實驗

點擊主菜單上的“實驗選取”，會出現如下的對話框：

用鼠標左鍵點中你要做的實驗，此文件名會出現在對話框的“文件名”一欄的文本框中，在此實驗文件上面雙擊左鍵或者點擊“打開”按鈕打開實驗文件。

第二步：打開電源、預熱

用鼠標點擊紫外分光光度計上的暗箱蓋，暗箱蓋會自動打開，如下圖所示：

１

然后用鼠標點擊儀器右下角的紅色電源開關接通電源，這是儀器調節面板會自動顯示，并進入開機自檢狀態,此狀態大約持續10秒左右,在這段時間里計算機出現停滯現象是正常的.隨后計算機進入預熱期, 時間大約為1分鐘（真實儀器為20分鐘）。預熱結束時會聽見蜂鳴聲,并且會看見預熱按鈕上方的燈熄滅此時儀器就進入工作狀態了。

關狀態：

開狀態：

第三步：配置試液

用鼠標點擊主菜單中的“配置試液”按鈕，出現配置試液窗口：

２

用鼠標點擊下面5個容量瓶，選擇每個容量瓶要加入的蒽醌標準溶液量，系統會自動稀釋到刻度線：

5個容量瓶的溶液都配置好以后，點擊窗口右下角的箭頭進入下一步。

第四步：確定吸收波長

點擊試液配置窗口右下角的箭頭后，系統會顯示如下窗口，自動測量完成了吸收光譜圖: ３

點擊文字中的“吸光度——波長曲線”到吸收光譜圖窗口，再點擊“繪制吸收光譜”按鈕就可以看到蒽醌的紫外吸收光譜圖：

記錄下最大的吸收波長，關閉此窗口，然后進行下一步

第五步：調節吸收波長

用鼠標點擊紫外分光光度計上的波長調節位置，出現波長調節窗口，用鼠標左鍵或者右鍵點擊波長調節旋鈕來增大或者減小波長到剛才記錄的最大波長。

４

第六步：儀器調節面板

點擊調出儀器調節面板

點擊按鈕打開氘燈，依次點擊、、按鈕關閉鎢燈，點擊到T，然后按下 按鈕，等待數字顯示平穩后，點擊到A。

調節完成后的面板如下圖：

５

第七步：將樣品裝入吸收池架

點擊主界面上的吸收池架調出吸收池畫面：

吸收池架有四個位置，在測量時分別對應儀器調節面板的上的“參考”、“1#”、“2#”、“3#”四個指示位置。把鼠標停留在上面6個容量瓶上，下面會顯示相應的說明。點擊每個位置選擇要加入的溶液：

加入溶液后，窗口右下角會出現箭頭提示放入暗箱，點擊系統會將吸收池架自動放入。

第八步：測量

點擊調出儀器調節面板以便讀取吸光度數據，然后前后拉動拉桿將不同的溶液放進光路中，從儀器調節面板上讀取吸光度數據，系統會自動記錄。

６

按照以上方法把六組數據測試完畢。

第八步：實驗數據處理

六組數據測試完畢后，點記主菜單上的“實驗數據”按鈕，調出數據處理窗口，在工作曲線頁點擊“繪制工作去先”按鈕，系統會自動繪制工作曲線，并根據工作曲線給出待測溶液的濃度。

如果計算機安裝了打印機，可以點擊右上角“打印報表”按鈕打印實驗報告。

第十步：實驗完畢

取出暗箱中的吸收池，關閉暗箱，關閉電源。然后清洗吸收池、整理現場。

７

原子吸收分光光度計仿真實驗

一、實驗概述：

原子吸收分光光度分析法又稱原子吸收光譜分析法，是根據物質產生的原子蒸氣對特定波長的光的吸收作用來進行定量分析的。

與原子發射光譜相反，元素的基態原子可以吸收與其發射波長相同的特征譜線。當光源發射的某一特征波長的光通過原子蒸氣時，原子中的外層電子將選擇性地吸收該元素所能發射的特征波長的譜線，這時，透過原子蒸氣的入射光將減弱，其減弱的程度與蒸氣中該元素的濃度成正比，吸光度符合吸收定律：

A=lg（I0/I）=KcL

根據這一關系可以用工作曲線法或標準加入法來測定未知溶液中某元素的含量。

在火焰原子吸收光譜分析中，分析方法的靈敏度、準確度、干擾情況和分析過程是否簡便快速等，除與所用儀器有關外，在很大程度上取決于實驗條件。因此最佳實驗條件的選擇是個重要的問題。本實驗在對鈉元素測定時，分別對燈電流、狹縫寬度、燃燒器高度、燃氣和助燃氣流量比（助燃比）等因素進行選擇。

二、實驗裝置：

本實驗仿真的設備是AA320型原子吸收分光光度計，主要設備參數如下： 波長范圍：190.0~900.0 nm 光柵刻線：1200 條/mm 閃躍波長：250 nm 線色散倒數：2.38 nm/mm 狹縫寬度1~6檔對應的nm數分別為：0.2，0.4，0.7，1.4，2.4，5.0 ８

原子吸收分光光度計的放大圖：

三、實驗操作： 第一步：選取實驗

點擊主菜單上的“試驗選取”，會出現如下的對話框：

用鼠標左鍵點中你要做的實驗，此文件名會出現在對話框的“文件名”一欄的文本框 中，在此實驗文件上面雙擊左鍵或者點擊“打開”按鈕打開實驗文件。

選取實驗后回到實驗主界面，窗口上面的標題欄會顯示實驗名稱+實驗文件名稱。第二步：打開電源

在主界面上用鼠標點擊原子吸收分光光度計，會出現原子吸收分光放大圖，用鼠標點擊右下角的總電源開關打開電源。

９

第三步：打開空氣壓縮機電源開關

打開原子吸收分光光度計的總電源開關后，用鼠標點擊窗口右下角的“返回”按鈕回到主界面，然后點擊空氣壓縮機，會出現空氣壓縮機窗口，如圖所示：用鼠標點擊空氣壓縮機電源開關打開電源，電源上面的指示燈會亮起來。

打開電源開關后，關閉空氣壓縮機的窗口回到主界面。

第四步：選擇陰極燈 回到主界面后，點擊原子吸收分光光度計出現原子吸收分光光度計放大圖，用鼠標點擊左上的陰極燈箱，會出現陰極燈窗口。

１０

做實驗時要根據待測元素的不同選擇相應的元素燈。用鼠標左鍵點擊左上角的陰極燈的種類，會出現陰極燈選擇畫面：

用鼠標左鍵點擊要選的陰極燈，然后點擊陰極燈電源開關接通電源，燈被點亮。關閉此窗口回到原子吸收分光光度計畫面，然后進行下一步。

１１

第五步：粗調節陰極的燈電流

點擊原子吸收分光光度計上的陰極燈電流指示位置，會出現陰極燈電流調節窗口：

在調節旋鈕上點擊鼠標左鍵增大電流，點擊右鍵減小電流。根據實驗要求，調節電流再8~11mA之間。然后關閉電流表調節窗口，回到原子吸收分光光度計畫面。

第六步：波長掃描

用鼠標點擊原子吸收分光光度計右下的波長掃描按鈕，左邊白色的按鈕是在一定范圍內自動從大到小掃描，灰色按鈕是在一定范圍內自動從小到大掃描，系統會自動掃描找到最合適的波長。

第七步：調節多功能面板

用鼠標點擊原子吸收分光光度計右上的多功能面板，出現多功能面板的放大圖。

１２

多功能面板上的調節旋鈕用鼠標左鍵點擊逆時針旋轉，用鼠標右鍵點擊順時針旋轉。調節“方式”到“調整”檔，然后關閉多功能面板窗口回到原子吸收分光光度計畫面。

第八步：調節陰極燈位置

用鼠標步左鍵點擊原子吸收分光光度計右下的能量表，會出現能量表的放大圖，用鼠標點中能量表窗口的藍色標題欄，然后按住左鍵移動鼠標，窗口就會跟隨鼠標的軌跡移動，按照此方法把能量表窗口移動到屏幕靠邊上的位置。然后用鼠標點擊原子吸收分光光度計的陰極燈箱，出現陰極燈調節窗口。此時應調節窗口的位置，使得在調節陰極燈位置的時候可以看到能量儀表。

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分別在垂直和水平方向上調節陰極燈的位置，使得獲得的能量最大，調節的時候一定要反復多試幾次，如果在最大點位置附近移動一兩下不好調準，可以先移動到最大點位置比較遠的地方再向回調，如此反復幾次，找準最大能量的位置。如果調整到最大能量后能量表指針偏出了紅色區域，可以用增益旋鈕調節使指針回到紅色范圍。調節好以后，關閉陰極燈窗口。不要關閉能量表窗口。

第九步：微調波長

用鼠標點擊原子吸收分光光度計的波長微調旋鈕，左鍵增加，右鍵減小，使獲得最大的能量輸出。如果調整到最大能量后能量表指針偏出了紅色區域，可以用增益旋鈕調節使指針回到紅色范圍。不要關閉能量儀表，進入下一步。

第十步：調節狹縫寬度

點擊原子吸收分光光度計右上的多功能面板，調整多功能面板窗口和能量窗口的位置，使得再多功能面板上操作的時候能夠看見能量窗口。

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用鼠標點擊狹縫調節旋鈕，左鍵點擊逆時針旋轉，右鍵點擊順時針旋轉，調節需要的狹縫寬度，一般情況下狹縫越小，能量越小，太小的能量不利于測定，狹縫越大，能量越大，但是可能會引起光譜通帶的增加而產生其他共振線的吸收而影響實驗結果，因此狹縫的寬度要根據具體實驗來定。選擇好狹縫寬度后，如果能量表的指針偏出紅色區域，可以用增益旋鈕調節使指針回到紅色范圍。調節好以后，關閉多功能面板和能量表，然后在原子吸收分光光度計畫面上點擊右下角的“返回”按鈕返回到主界面。

第十一步：打開乙炔鋼瓶

在主界面上點擊乙炔鋼瓶，會出現乙炔鋼瓶的放大窗口。

先打開乙炔總閥，用鼠標左鍵點擊乙炔總閥，總閥會自動打開，再次用鼠標左鍵點擊后自動關閉。然后調節乙炔支閥，左鍵點擊增加開度，右鍵點擊減小開度，調節支壓力表的壓力到足夠大。在真實實驗中，如果支閥壓力太小，可能造成火焰無法點燃，建議壓力不小于0.15Mpa。調節完成后，關閉乙炔鋼瓶窗口，回到主界面。

第十二步：接通氣路、點火

在主界面上點擊原子吸收分光光度計，出現原子吸收分光光度計放大圖。用鼠標左鍵點擊原子吸收分光光度計中間下部的氣路開關部分，出現氣路開關放大的窗口，從左到右依次點擊打開各個開關，然后關閉窗口。

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打開氣路開關以后，關閉氣路開關窗口回到原子吸收分光光度計畫面，用鼠標左鍵點住點按鈕幾秒鐘，火焰即被點燃。

注：真實實驗中，點火前要先進行室內排風，本實驗忽略了這一環節。

第十二步：調零

打開原子吸收分光光度計右上的多功能面板，點擊“方式”旋鈕使調整到“吸光度”位置后，關閉多功能面板。點擊主窗體左邊的菜單中的“溶液選取”按鈕或者右下角的溶液燒杯選取溶液

點擊“溶液選取”框內的下拉條，選取“空白樣液”，然后點擊窗口下部的“選取”按鈕，系統會將所選的溶液自動噴入霧化器。

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點擊原子吸收分光光度計右下的調零按鈕進行調零，左右兩個鍵功能相同。

第十三步：調節燃燒器位置

任意選取一份在線性范圍的標準對比樣液

點擊“選取”按鈕自動噴入霧花器后，儀器會現實一定的吸光度值，此時點擊原子分光光度計中下部的燃燒器位置調節旋鈕，兩個旋鈕中上面的是調垂直位置，左鍵點擊燃燒器向下移動，右鍵點擊向上移動，下面的旋鈕是調水平位置，左鍵點擊向右移動，右鍵點擊向左移動，調整的同時密切注意吸光度的變化，找到吸光度最大的位置。

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第十四步：微調陰極燈電流

同時打開能量表和陰極燈電流表，調整兩個窗口的位置，使得在調節電流表的時候可以看到能量表和吸光度值

微調陰極燈電流的原則是：在保證有足夠且穩定的光強輸出條件下，選擇低的工作電流，沒有特別的數量限制，根據實驗要求而定，一般是先選定大致的測量條件，然后選定一個大致的燈電流的范圍，然后噴入標準溶液，在選定的燈電流范圍內每隔1~2mA測量一次，計算 １８

平均值和標準偏差，并繪制吸光度與燈電流的關系曲線，選取靈敏度高、穩定性好的條件為工作條件。對于本實驗，10mA為最佳值，省略了選擇的過程。如果調整電流后能量表指針偏出了紅色區域，可以用增益旋鈕調節使指針回到紅色范圍。調節好以后，關閉能量表和陰極燈電流表。

注：在實驗中調節陰極燈的電壓、電流以及能量增益按鈕都可以改變能量輸出值的大小；實際上，在新式的陰極燈中，一般沒有電壓調節鈕，它的能量增益鈕能自動控制電壓。

第十三步：調節空氣和乙炔的流量

用鼠標點擊原子吸收分光光度計左下的空氣和乙炔流量調節位置出現空氣和乙炔的流量調節窗口，調整窗口位置，使得在調節空氣和乙炔流量的時候可以看到吸光度數值，左邊的轉子流量計指示空氣的流量，右邊的轉子流量計指示乙炔的流量，左邊的旋鈕調節空氣的流量，右邊的旋鈕調節乙炔的流量。首先固定空氣流量（具體值由實驗確定），改變乙炔流量，使當前液指示吸光度最大。接著固定乙炔流量，改變空氣流量，使當前液指示吸光度最大。

第十四步：樣品測試和數據記錄

前面已經把儀器調節好，不要在改變實驗條件，打開多功能面板，把“信號”旋鈕轉到“積分”位置（由于吸光度的值一直在變化，旋轉“信號”旋鈕到“信號積分”位置，這可使變化速率變慢）。點擊左邊菜單的“溶液選取”或者燒杯選擇溶液，依次測量各標準溶液和未知溶液，且在每次測試前都要用空白樣液校零。每測量一種溶液后，要記錄數據，點擊左邊菜單的“試驗數據”按鈕打開數據記錄窗口，按照所列的項目依次讀取數據并寫入數據，然 １９

后點即“取消”按鈕關閉記錄窗口。

測量并記錄完最后一組數據后，點擊數據記錄窗口上的“試驗報告”按鈕進入實驗數據處理。

第十五步：數據處理

記錄完最后一組數據后，點擊“試驗報告”按鈕，出現實驗報告界面：

２０

此時就可以根據實驗數據確定待測元素的濃度。如果計算機安裝了打印機，可以點擊右上角“打印報表”按鈕打印實驗報告。

第十六步：實驗完畢

實驗結束后，吸入去離子水2~3min，先關乙炔，再關空氣。

關閉燈電源開關及總電源開關，將儀器上各旋鈕轉至零位，最后關閉通風裝置電源。

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氣相色譜仿真實驗

一、實驗概述：

實現色譜分離的先決條件是必須具備固定相和流動相。固定相可以是一種固體吸附劑，或為涂漬于惰性載體表面上的液態薄膜，此液膜可稱作固定液。流動相可以是具有惰性的氣體、液體或超臨界流體，其應與固定相和被分離的組分無特殊相互作用（若流動相為液體或超臨界流體可與被分離的組分存在相互作用）。

色譜分離能夠實現的內因是由于固定相與被分離的各組分發生的吸附（或分配）系數的差別，其微觀解釋就是分子間的相互作用力（取向力、誘導力、色散力、氫鍵力、絡合作用力）的差別。

實現色譜分離的外因是由于流動相的不斷流動。由于流動相的流動使被分離的組分與固定相發生反復多次（達幾百、幾千次）的吸附（或溶解）、解吸（或揮發）過程，這樣就使那些在同一固定相上吸附（或分配）系數只有微小差別的組分，在固定相上的移動速度產生了很大的差別，從而達到了各個組分的完全分離。

二、實驗裝置：

本實驗仿真的設備是GC102型氣相色譜儀，該產品為實驗室用的填充相氣相色譜儀，具有熱導、氫焰二種檢測器，定溫控制恒溫槽及氣流控制裝置。主要設備參數如下： 檢測器靈敏度：熱導池：S≥1000mVml/mg；載氣H2樣品C6H6

－氫焰：Mt≤1×1010g/sec；載氣N2樣品C6H6

檢測器穩定性：基線漂移：≤0.05mV/h 層析柱恒溫室：室溫＋40℃－300℃ 恒溫精度：±0.3℃

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有效區最大溫差：2℃ 氣化室：最高400℃

氣相色譜儀各部分介紹：

三、實驗操作： 第一步：選取實驗

點擊主菜單上的“實驗選取”，會出現如下的對話框：

用鼠標左鍵點中你要做的實驗，此文件名會出現在對話框的“文件名”一欄的文本框 中，在此實驗文件上面雙擊左鍵或者點擊“打開”按鈕打開實驗文件。

選取實驗后回到實驗主界面，窗口上面的標題欄會顯示實驗名稱+實驗文件名稱。

第二步：確認操作條件

點擊主菜單上的“操作條件”，會出現如下的操作條件列表：

２３

在實驗調節過程中，請以此列表內的條件為準進行調節，否則不能正確輸出色譜峰。

第三步：開載氣

用鼠標點擊實驗主界面上三個氣體鋼瓶中的載氣鋼瓶，出現鋼瓶的調節閥畫面：

當閥關閉時，用鼠標左鍵點擊打開，當閥打開時，用鼠標左鍵點擊關閉。打開總閥和減壓閥，注意開關閥門的順序。

第四步：檢查柱前壓力

點擊氣相色譜儀上的柱前壓力表，查看柱前壓力是否符合操作條件。

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注意：在仿真實驗中，柱前壓力都默認是正確值，在真實實驗中，應該根據實驗的具體要求用鋼瓶的減壓閥調節柱前壓力。

第五步：調節載氣流量

點擊氣相色譜儀上的流量調節部分，會出現流量調節器和皂膜流量計。

一般氣相色譜儀的流量調節部分都有三個調節器，分別控制載氣、氫氣、空氣（后兩者用于FID檢測氣），但是轉子流量計的指示都不是很準確，因此都要加一個皂膜流量計來進行精確的測定。界面上的三個流量調節旋鈕，左鍵點擊增加流量，右鍵點擊減小流量，調節到一定開度后，轉子流量計中的轉子上升到了一定的高度，此時用鼠標左鍵點擊皂膜流量計的橡皮頭，產生一個皂膜，被載氣推動由下向上運動，記錄皂膜通過一定體積的時間就可以求出載氣的流量，載氣的精確流量在上面自動計算顯示出來。在仿真實驗中，為了簡便，用皂膜流量計測量過一次以后，以后再調節流量調節旋鈕時，精確流量就會自動顯示，不用反復測量，在真實實驗當中，是每次都重新測量的。

調節載氣流量到實驗操作條件要求的數值，然后進行下一步。

第六步：打開電源

用鼠標點擊打開氣相色譜儀上的電源開關。

關的狀態：

開的狀態：

第七步：調節溫度

用鼠標點擊氣相色譜儀的溫度調節步部分，出現溫度調節詳細畫面。

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調節溫度時，用鼠標點擊相應數字位上的“+”或者“—”，該數字位就會加1或者減1。按照實驗操作條件要求分別調節柱室（柱溫）、進樣器（氣化室溫）、離子室（離子室溫）的溫度，注意：柱室的溫度是X1的，而進樣器和離子室的溫度是X10的。

第八步：調節TCD參數（如果用FID檢測器，此步應該調節FID參數）

用鼠標點擊氣相色譜儀上的TCD調節面版。

首先用鼠標點擊電源開關接通電源，指示燈亮。然后根據實驗的要求選擇橋電流和衰減比。如果電流表指示的電流稍有偏差，可以用“電流微調”旋鈕調節。“零調”旋鈕可以用來調節記錄筆在記錄紙上的位置，粗調位置變化大，細調位置變化小。然后點擊落筆開始走基線。

調節好各項參數，基線走平穩后，可以進行下一步——“進樣”。

注意：對于使用FID檢測器的實驗，此步應該調節FID參數，如下圖：

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然后還要開氫氣、壓縮空氣（助燃氣），點火等步驟。

第九步：進樣

所有的實驗參數調節好之后，點擊主界面上的注射進樣器，出現如下對話框：

輸入實驗操作條件規定的進樣量，然后點擊“開始進樣”按鈕。系統會自動注射進樣，記錄儀開始畫出色譜圖。

當色譜峰輸出完成后，會出現如下對話框：

點擊“確定”按鈕關閉對話框。

第十步：數據處理

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點擊主界面上的“實驗數據”按鈕，出現實驗報告界面：

根據得出的保留時間、峰高、半峰寬等實驗數據，可以計算分離度等相關參數。如果計算機安裝了打印機，可以點擊右上角“打印報表”按鈕打印實驗報告。

第十一步：實驗完畢

在真實實樣當中，實驗完畢半小時后，按開機步驟反方向關機：

1、關閉記錄儀電源，臺起記錄筆

2、將橋電流關至最小，關閉熱導電源和氫火焰離子放大器電源

3、依次將柱室、進樣器、離子室的溫度調節至常溫

4、關閉總電源

5、打開柱室，等柱溫接近室溫時，關閉載氣。

6、最后清洗進樣器。

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高效液相色譜仿真實驗

一、實驗概述：

以液體做流動相的色譜稱為液相色譜。人們把已經比較成熟的氣相色譜理論應用于液相色譜，使液相色譜得到了迅速的發展。隨著其他科學技術的發展，出現了新型的高壓輸液泵、高效的固定相和柱填充技術、高靈敏度的檢測器，加上計算機的應用，使得液相色譜實現了高效率和高速度。這種分離效率高、分析速度快的液相色譜稱為高效液相色譜（High performance liquid chromatography, HPLC）。

二、實驗裝置：

Agilent(安捷倫)1100系列液相色譜系統簡介：

Agilent1100系列HPLC組件和系統，將Agilent長期的化學分析經驗與領先的計算機技術結合，把網絡技術引入了實驗室。從1996年以來，在全球已經安裝了超過130,000臺1100組件和55,000多套化學工作站數據處理系統，成為目前單一型號市場占有率最高的液相色譜系統。

本仿真軟件是模擬用Agilent化學工作站的數據處理系統進行樣品分析和數據采集（色譜圖）的過程。

注：本軟件只是模擬分析的過程和內容，并不涉及其原理，所以實驗中的參數調節對結果并沒有影響，而真實實驗結果是隨參數的變化而變化的，這一點需要特別注意！

實驗主界面：

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化學工作站界面：

三、實驗操作： 第一步：選取實驗

點擊主菜單上的“實驗選取”，會出現如下的對話框：

用鼠標左鍵點中你要做的實驗，此文件名會出現在對話框的“文件名”一欄的文本框 中，在此實驗文件上面雙擊左鍵或者點擊“打開”按鈕打開實驗文件。

３０

第二步：確認操作條件

點擊主菜單上的“操作條件”，會出現如下的操作條件列表：

第三步：加入試劑

點擊儀器上的自動進樣器部分（當鼠標移到儀器的各部分時會出現相應的說明），出現如下畫面：

在實驗調節過程中，請以此列表內的條件為準進行調節，否則不能正確輸出色譜峰。

點擊下面的試劑小瓶，會自動放置到自動進樣器的托盤中。

完成后，點擊主界面上的電腦啟動化學工作站。

第四步：編輯方法

擊主界面上的電腦啟動化學工作站開始編輯方法。

所謂方法就是一個參數集，它包括分析一個樣品所需要的所有的參數：數據采集參數、數據分析參數和命令行或者宏指令。

點擊菜單“方法→編輯方法”開始編輯方法（注意：此時不可以改變方法的參數，可改變的參數將在下面特別說明）：

３１

然后會出現下面的窗口讓你選擇編輯方法的內容：

用鼠標點擊復選框選擇要編輯的方法的內容，然后點擊“確定”按鈕開始方法編輯，點擊“取消”按鈕終止方法編輯。

開始方法編輯后，系統會根據你選擇的內容分別依次顯示每一部分的具體內容，點擊“確定”按鈕進入下一部分，點擊“取消”按鈕終止方法編輯。

完成方法編輯后，系統會回到主操作界面，此時色譜柱已經開始升溫，在圖形界面中會有顯示，如下圖中紅色圓圈標示區域所示：

３２

特別說明：

對于本實驗要改變的參數，可以點擊化學工作站軟件界面中央的圖示的進樣器、溶劑系統、色譜柱、檢測器等部分，會彈出各部分參數窗口，此時可以按照實驗要求的參數進行調節（實驗參數可以點擊主界面上左邊菜單中的“實驗數據”按鈕察看）。進樣器：

溶劑系統：

３３

色譜柱：

檢測器：

編輯方法完成后，在啟動系統之前，請返回液相色譜儀，打開二元泵系統，調節Purge閥，觀察使回路無汽泡。

第五步：調節Purge閥

點擊儀器上的二元泵系統部分（當鼠標移到儀器的各部分時會出現相應的說明），出現如下畫面：

３４

圖中藍色方框部分就是Purge閥，此時是關閉的，用鼠標點擊藍色方框部分，會出現Purge閥的放大畫面，然后點擊Purge閥會自動逆時針方向旋轉打開Purge閥。

打開Purge閥后，右邊的試劑瓶的導管當中會有氣泡流出，待沒有氣泡再流出之后，再次點擊Purge閥會自動逆時針方向旋轉關閉Purge閥。然后進行下一步“啟動系統”。

第六步：啟動系統

完成方法編輯后，點擊菜單“設備→系統開”或者圖中紅色圓圈指示的按鈕“開啟系統”:

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啟動系統后，在圖形界面中會有顯示，如下圖中紅色圓圈標示區域所示：

同時在色譜峰顯示區域開始走基線，開始的時候系統不穩定，基線變化很厲害，等到基線走平穩表示系統穩定后，可以開始進樣運行方法。

第七步：進樣、運行方法

等到狀態指示欄顯示“Ready”后，表明系統已經準備完畢。點擊菜單“運行控制→運行方法”開始進樣和分析，或者點擊圖中紅色圓圈所指示的“Start”按鈕或者按“F5”鍵：

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開始進樣后，在圖形界面中會有顯示，如下圖中紅色圓圈標示區域所示：

３７

待色譜圖出完后，樣品分析完畢。

第八步：完成實驗報告

樣品分析完成后，點擊化學工作站界面上的紅色方框部分，或者點擊主界面左邊菜單中的“實驗數據”調出實驗報告：

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根據得出的保留時間、峰高、半峰寬等實驗數據，可以計算分離度等相關參數。如果計算機安裝了打印機，可以點擊右上角“打印報表”按鈕打印實驗報告。

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第五篇：機電——變壓器故障分析范文

變壓器故障的統計分析及預防方法

摘要：

隨著經濟科技發展，當前世界上對于電能的需求與日俱增。保證不間斷的為生活、生產、國防、軍事、航天、通信供電已成為建設生產的重中之重。要連續不間斷的供給用戶高質量的電能，就要在發電，輸電，分電，用電各個環節中有堅強的技術保障。而在這一系列的過程中，變壓器始終起著很重要的作用。所以要保證變壓器的故障盡可能的小。

通過近十幾年對變壓器故障的統計和維修經驗，對引起變壓器故障的原因進行討論。給變壓器的操作、維護、檢查提出建議性的結論。涉及到：延長其使用壽命的維護方法，故障的起因、類型、頻率等。關鍵詞：變壓器 故障統計 分析 預防

變壓器故障不僅損壞當時運行的變壓器，而且影響電力系統的正常運行，甚至損壞其它設備，引起火災等嚴重事故。因此如何確保變壓器的安全運行受到了世界各國的廣泛關注。

在我國近現代話電力技術的展中，電力工業的安全運行是一個永久的重要主題。本文從介紹變壓器故障的統計結論，為國內進一步的智能電網的建設提供參考及可借鑒的科學統計方法，以達到為電力部門，為國家服務的目的。

一、有關故障統計的結果

不同的部門有不同的變壓器，故障不同。為了便于分析可將變壓器分成以下類型：?水泥與采礦業變電變壓器；?化工、石油與天然氣業變壓器；?電力部門變壓器，食品加工業變壓器；?醫療業變壓器；?制造業變壓器；?冶金工業變壓器；?印刷業業變壓器；?商業建筑業變壓器；?紙漿與造紙業業變壓器。

經過長期監測統計得知，要同時考慮頻率和程度時，電力部門變壓器故障的風險是最高的，冶金工業變壓器的故障及制造業變壓器故障分別列在第二和第三位。

按照廠家給出的參數看，一般來說在“理想狀態下”各種變壓器的平均使用時間為30～40年。但是在實際中并非如此。時有故障發生的變壓器平均壽命為10~15年，以X軸代表時間，以Y軸代表故障情況通常有盆形曲線顯示使用初期壽命結果，用遞減波形曲線顯示后期衰老曲線。這些曲線所能給出的意義在于在以后的使用過程中確定對變壓器進行周期檢查維修的時間和深度。

應該指出的是電力工業中的變壓器，他的使用壽命在關系到很多部門的設備的安全和正常使用。我國在改革開放后經歷了一個工業飛速發展的階段，而且現在還正在處于一個轉型的階段，這期間帶來了基礎工業快速發展，特別是電力工業大規模的擴大。這些自70年代到90年代安裝的電力設備，按照它設計與運行的狀況，到現在為止大部分都已到了老化更換的階段。有關部門應對于這些時間已安裝的變壓器給予特別的關注。

二、變壓器故障原因分析

經過多方面的研究和多年的經驗，盡管變壓器的用途種類不同、老化趨勢不同，但故障的基本原因仍然相同。

1、雷擊

對于雷擊的研究比較少，因為很多時候不是直接的雷擊事故就會把沖擊故障歸為“線路涌流”。防止雷擊最好的方法當然是加裝避雷裝置，不僅可以保護變壓器，還可以減少電力系統中的沖擊電流，減少暫態波動。

2、線路涌流 線路涌流，是應該被列入首要的故障因素。線路涌流（或稱線路干擾）包括：合閘過電壓、電壓峰值疊加、線路短路故障、閃絡以及震蕩方面的大電流、電壓的不正常現象。這類故障對變壓器的損害最為嚴重的原因是電流、電壓過大，因此須在大電流沖擊保護充分性的方面給與更多的關注。安裝過流保護監視裝置，可以對變壓器進行實時的測量檢測報告。并把這個結果送入電力系統自動化運行的整體系統中作為安全運行的指標。

3、質量疏漏問題 一般情況下，以前的變壓器在這方面的問題并不是很大，只是偶爾的一些不可避免的。例如接線出線端松動或無支撐、墊塊不緊、焊接不良、鐵心絕緣度不高、抗大電流強度不足以及油箱中的油不純凈等。加強測試檢測，在未安裝時盡早的發現問題。

4、絕緣老化

在過去的很多變壓器故障中，由于絕緣老化造成的故障在所有故障中位列第二，由于絕緣老化，大部分的變壓器都嚴重的縮短了服役時間，使用壽命都早20年左右。制定一定的制度，確保老化的速度是達到額定的使用年限。

5、過載

由過負荷引起，變壓器長期處于大于規定的額定功率運行。隨著經濟和科技的發展，用電負荷在增多，發電廠、用電部門在不斷的持續緩慢提升負荷。直接導致越來越多的變壓器超負荷運行，過高的溫度導致了變壓器的絕緣紙板過早的老化，使得整個絕緣強度下降。在這種狀態下，若有一定的沖擊電流，發生故障的可能性將會很高。確保負荷在變壓器的額定運行條件下，不要長時間的過負荷運行，這樣得不償失。在油冷變壓器中需要經常的仔細監視頂層油溫。發現溫度高是要及時的做處理。

6、受潮

受潮是不可避免的，由于種種外部自然原因，常常使管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。變壓器的設計和建造的標準應與安裝地點相配套。若置于戶外，確定該變壓器適于戶外運行。變壓器油的介電強度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強度降低近一半。所有變壓器（除小型配電變壓器）的油樣應經常作擊穿試驗，以確保正確地檢測水分并通過過濾將其去除。

7、不正當的維護 經過調查的結果是，不正當的維護引起變壓器故障的概率排在引起變壓器故障概率的第四位。主要是由于，保養不夠、未裝控制或控制裝的裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢堆積和自然界的電氣化學腐蝕。

8、破壞及故意損壞

這類主要是認為的外在破壞，常常發生在線路末端直接連接用戶的變壓器，不過這種破壞是很不常見的。

9、連接松動

這一類問題引起故障的可能性也是很小的，并且可以盡大限度的避免，但是在實際中卻時有這方面的事故發生，與往的研究也有所不同。這一類事故包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養情況，最為突出的問題就是不同性質金屬之間不當的配合，但是這種情況在慢慢的減少，另一個問題就是螺栓連接間的緊固不恰當。

三、結語： 參考以上統計分析結果及提出的一些建議，在以后的建設運行中可制訂一個整體的維護、檢查和試驗的規劃。這樣就能盡最大限度的減少變壓器故障，從而減少由于變壓器故障帶來的一系列不良影響。還能節約因為故障檢修而花費的巨大人力、財力、物力，變壓器的使用壽命也會隨之增加。

[1]國網運行有限公司 組編.高壓直流輸電崗位培訓教材.中國電力出版社2009，（4）

[2]姚志松，姚磊.新型節能變壓器選用、運行.中國電力出版社，2010（1）[3]趙家禮.圖解變壓器修理操作技能.化學工業出版社，2007（10）