检测基础电气工程石波课件

检测基础

电气工程石

波3/31/20252一、电力系统电力系统由发电、输变电、变配电、用电等环节构成。1.电力系统的基本特征1）电力系统运行特点(1)电能不能大量存储。(2)电力系统的暂态过程非常短促，从一种运行状态到另一种运行状态的过渡极为迅速，以毫秒甚至微秒计。2）电力系统运行的基本要求(1)保证安全可靠供电。(2)保证电能的质量（电压、频率、谐波）。(3)要有良好的经济性（降低电压网损、降低能耗）。3/31/20253(4)电能生产要符合环境保护标准（限制二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放）。3）电能质量各项指标(1)电压幅值对于35kV及以上电压允许变化范围为额定值的±5%，l0kV及以下电压级允许变化范围为±7%。(2)频率我国电力系统的额定频率为50Hz，正常运行时允许的偏移为±0.2~±0.5Hz。(3)谐波为保证电压质量，要求电压为正弦波形，但由于种种原因总会产生一些谐波，会造成电压波形的畸变。3/31/20254为此，对电压正弦波形畸变率也有限制，对于6kV~lOkV供电电压不超过4%，0.38kV电压不超过5%。畸变率：谐波含量与基波分量比值的百分数。谐波源：电弧炉、整流或换流电子设备。3/31/202551、电能质量一般包括（）指标。A.电压B.电阻C.频率D.谐波3/31/202564）电力系统常用接线方式按可靠性分为无备用和有备用两类：(1)无备用接线是指每一个负荷只能靠一条线路取得电能。优点是设备费用小，缺点是可靠性差。(2)有备用接线是指负荷可以从两条及以上线路取得电能。优点是可靠性高，缺点是设备费用高。3/31/202572.有功功率、无功功率、视在功率、功率因素1）电磁感应定律当闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。3/31/202582）正弦量正弦量是指随时间呈正弦规律变化的物理量。3）有效值在正弦交流电中根据热等效原理，定义电流和电压的有效值为其瞬时值在一个周期内的均方根值。4）瞬时功率对一个正弦交流端口电路，它的瞬时功率p为端口电压的瞬时值u与端口电流的瞬时值i的乘积。3/31/202595）有功功率（平均功率）将电能转换为其他能量（机械能、光能、热能等）而直接被消耗掉的电功率。其值为端口处的电压有效值U、电流有效值I和阻抗角的余弦值cosφ三者的乘积，用P表示，单位为W（瓦），即：P=UIcosφ。6）无功功率凡是有电磁线圈的设备（变压器、电动机），需要建立磁场才能工作，而建立磁场所消耗的功率即为无功功率。将正弦交流电路端口处的电压有效值U、电流有效值I和阻抗角的正弦值sinφ三者的乘积定义为交流电路的无功功率Q，单位为Var(无功伏安)，即：Q=UIsinφ。3/31/2025107）视在功率将正弦交流电路端口处的电压有效值U、电流有效值I的乘积定义为交流电路的视在功率S，单位为V.A（伏安），即：S=UI。有功功率、无功功率和视在功率三者的关系为：S2=P2+Q2。8）功率因数交流电路中阻抗角的余弦值，用ℷ表示，它的物理意义是交流电路中的有功功率与视在功率的比值，即：ℷ=cosφ=P/S。9）三相功率三相电路的有功功率为各相有功功率之和，即：P=PU+PV+PW。三相电路的无功功率为各相无功功率之和，即：Q=QU+QV+QW。3/31/2025113.低压配电系统接线1)低压配电系统接线的基本要求(l)保证电能质量。(2)供电要可靠。(3)保护电器的设置、选型有利于故障时动作灵敏度和选择性。(4)适应未来的发展、变化和负荷增加，有利于用电设备的调整、移动。(5)接线简单，经济合理。(6)施工、安装和操作、管理、维修方便。3/31/2025122)低压配电系统接线方式及特点(l)放射式接线优点：①较容易满足故障防护要求；②较容易实现选择性动作，切断故障范围小；③易寻找故障部位，便于检查、维修。缺点：①灵活性稍差；②需要电线、电缆和导管的数量较多。3/31/202513(2)树干式接线优点：①灵活性好，适应用电设备的变化、移动或增加；②需要的电线、电缆和导线较少。缺点：干线及其分支线（分支点到保护电器之间的线段）故障时停电范围大。3/31/202514(3)变压器-干线组接线变压器-干线组接线是树干式的一种形式，当变压器全部或大部分都给该干线供电时采用。3/31/202515(4)链式接线主要适用于：可靠性要求不高、小功率用电设备；插座式回路；多层建筑照明配电箱。优点：主要是节省电线、电缆和导线用量；缺点：链接电路故障时，扩大停电范围。3/31/2025164.低压配电系统接地类型3/31/202517系统接地的形式有：TN、TT、IT三种类型，TN系统按中性线（N线）与保护线（PE线）的组合情况还分为TN-S、TN-C-S和TN-C三种类型。第一个字母表示电源端与大地的关系：T：表示电源变压器中性点直接接地；I：表示电源变压器中性点不接地，或通过高阻抗接地；第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与大地的关系：T：电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。3/31/202518N：电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接；C：表示中性线N和保护线PE合并为PEN线；S：表示中性线N和保护线PE分开；C-S：表示电源侧为PEN线，从某点分开N为及PE线。公路系统接地形式通常为TN或TT系统，其中，TN-S或TN-C-S系统多用于室内电子信息、通信网络等系统的配电线路；TT系统则常用于野外（外场）设备的配电系统一。19二、防雷与接地防雷，是指通过拦截、疏导最后泄放入地的一体化系统方式以防止由直击雷或雷电电磁脉冲对建筑物本身或设备造成损害的防护技术。防雷系统通常由接闪器（避雷针、避雷带、避雷线和避雷网）、引下线、接地装置（包括接地极和接地体）组成。202、防雷系统通常由接闪器、引下线和（）组成。A.避雷线B.避雷针C.避雷网D.接地装置211.雷电的形成与危害1）雷电的形成雷击的形式：（1）直接雷击（直击雷）（2）感应雷击（感应雷）①静电感应雷②电磁感应雷（3）球形雷击（球形雷）2）雷电的危害热效应、电磁效应、机械力效应。222.接地接地是将电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该节点与大地保持等电位（零电位）。从定义上可以将接地分为：人工接地、自然接地；从工作性质上可分为两大类：①保护接地（如防雷接地、防静电接地、设备接地等）；②工作接地（如电力设施的发、送、配电接地等工作接地，还有不需要实际物理连接的电子线路逻辑接地）。233.接地电阻接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。常见的四种接地电阻如下：(1)工作（系统）接地：接地电阻值在0.5~l0Ω范围内，对于计算机场地的接地电阻要求≤4Ω。(2)保护接地：接地电阻值要求在l~10Ω范围内。(3)防雷电接地：接地电阻值一般在1~30Ω范围内。(4)防静电接地：接地电阻值不大于30Ω。244.电线线缆1）分类裸电线与导体分类绕组线用于各种信号传输及远距离通信传输的线缆电力电缆252)电线电缆的基本特性电性能力学性能热性能耐腐蚀和耐气候性能耐老化性能其他性能263)电线电缆生产的工艺特点“拉”通常使用拉制工艺将粗的导体拉成细的“包”是绕包、挤包、涂包、编包、纵包等多种工艺的总称，往往用于绝缘层的加工和护套的制作“绞”是导线扭绞和绝缘线芯绞合成缆，目的是保证足够的柔软性274)电线电缆材料及其特点金属材料：绝大部分为铜、铝、铅及其合金，主要用作导体、屏蔽和护层。银、锡、镍主要用于镀层，以提高导体金属的耐热性和抗氧化性。黑色金属在电线产品中以钢丝和钢带为主体，主要用作电缆护层中的铠装层，以及作为架空输电线的加强芯或复合导体的加强部分。塑料：几乎都是以合成树脂为基本成分，辅以配合剂如防老剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、阻燃剂、着色剂以及其他特种用途的药剂而制成。由于塑料具有优良的电气性能、物理力学性能和化学性能，因此，无论是作为绝缘材料还是护套材料，都得到广泛应用。28橡胶和橡皮：在各类电线电缆产品中广泛用于绝缘和护套材料。电磁线漆：用于制造漆包线和胶黏纤维绕包线绝缘层的一种专用绝缘漆料，用于电磁线的绝缘材料还有纸带、玻璃丝带、复合带等。光纤：光纤主要用作光波传输介质进行信息传输。光纤的主要材质可分为石英玻璃光纤和塑料光纤。石英玻璃光纤主要由二氧化硅或硅酸盐材质制成，塑料光纤主要由高透光聚合物制成的一类光纤。各种辅助材料：包括纸、纤维、带材、油料、涂料、填充材料、复合材料等。294、电线电缆选用及敷设选择产品要合理线路设计要正确安装敷设要认真维护管理要加强301.消息

消息是信息源所产生的，是信息的物理表现形式。如：气象中的温度、天气的变化、语音、图像、画面、文字及计算机数据等。

消息是对事件的物理状态变化进行描述的一种具体形式，具有人们能感知的物理特性。2.信息

信息是指对受信者来说，消息中包含的有效或有用的内容。通信工程313.信号信号是由消息转换来的可以被传输和处理的具体形式，是消息的运载工具（载体）。消息通常不能直接传输。信号分为：模拟信号和数字信号。1）模拟信号是指代表消息的信号参量（幅度、频率或相位）随消息连续变化的信号，但在时间上是可以连续也可以离散的。2）数字信号是指代表消息的信号参量不仅在时间上是离散的，在幅度取值上也是离散的信号。3233二、信号处理与传输1.位、字节1）位（bit）二进制数中的一个“0”或者一个“1”称为1位，为信息量的最小单位。例如二进制数0100就为4个bit。2）字节（Byte）计算机信息技术中用于计量存储容量的一种计量单位。1Byte=8bit。342.脉冲编码调制PCM把模拟信号变换为数字信号的最常用的技术为脉冲编码调制(PCM)，其最大特征是把连续的输入信号变换为在时间域和振幅域上都离散的量，然后把它变换为代码进行传输，一般包括三个步骤：抽样、量化和编码。1）抽样抽样又称采样，是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。2）量化把信号变换为取值域（振幅域）上离散值的操作。3）编码量化信号经过模／数变换可以变换成各种各样的编码信号的过程，也是把量化后的样值变换为表示量化电平大小的二进制或多进制代码的操作。编码后的数字信号可以在信道中传输。353.基带传输任何信号都可以分解为不同频率、不同振幅的简谐波分量，这些分量的最高频率与最低频率所覆盖的频率范围，称为信号的频带宽度，简称带宽或基带。一般信源信息直接转换成电信号就包含有多种多样的频率和振幅，这种信号称为“基带”信号。基带信号包含有很低的频率分量甚至直流分量。将基带信号原封不动送入信道，称为基带传输（如音频市内电话）。364.频带传输恒频恒幅的简谐波可以作为信号传输的载体，称“载波”。把信号叠加到载波上的过程称为“调制”，从载波上把信号分离出来复原的过程称为“解调”。对各种信号进行调制后再传输称为频带传输。调制和解调通常有三种方式：调幅、调频和调相。375.数据电路数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后，形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路通信设备DCE组成。数据电路是一条通信双方的物理电路（可以是含线传输媒体）段，中间不包含任何交换节点，又称为物理链路或简称链路。它与数据链路是两个不同的概念。386.数据链路数据链路是在数据电路已建立的基础上，是除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。数据链路通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后，方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置与互联线路的组合体。数据链路包括物理链路和实现链路协议的硬件和软件。7.传输信道传输信道是数据传输的通道，其定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。一般分为两类：专用信道和公共信道。398.调制与解调计算机在发送数据时，先由调制解调器(Modem)把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的调制解调器负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程称为“解调”。9.同步在数字通信系统中，传送的信号都是数字化的脉冲序列，这些数字信号流在数字交换设备之间传输时，其速率必须完全保持一致，才能保证信息传送的准确无误，这叫“同步”。4010.差错控制差错控制是一种保证接收的数据完整、准确的方法。由于通信线路上总有噪声存在，噪声和有用信息中的结果，就会出现差错。差错控制方式基本上分为两类，一类称为“反馈纠错”，另一类称为“前向纠错”。在这两类基础上又派生出一种，称为“混合纠错”。1）反馈纠错反馈纠错方式是发信端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法，对所传信息进行编码，加入少量监督码元，在接收端则根据编码规则收到的编码信号进行检查，一旦检测出（发现）有错码时，即向发信端发出询问的信号，要求重发。反馈纠错用于双向数据通信。412）前向纠错前向纠错方式是发信端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法，使接收端在收到信码中不仅能发现错码，还能够纠正错码。前向纠错用于单向数字信号的传输。3）混合纠错混合纠错方式是少量纠错在接收端自动纠正，差错较严重，超出自行纠正能力时，就向发信端发出询问信号，要求重发。因此，“混合纠错”是“前向纠错”及“反馈纠错”两种方式的混合。4211.并行通信与串行通信并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。并行通信比串行通信所用的电缆多，故常用在传输距离较短（几米至几十米）、数据传输率较高的场合。串行通信是指数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度，适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位地传送的，每一位为1或者为0。435.数据电路数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后，形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路通信设备DCE组成。数据电路是一条通信双方的物理电路（可以是含线传输媒体）段，中间不包含任何交换节点，又称为物理链路或简称链路。它与数据链路是两个不同的概念。4412.单工、半双工、全双工单工数据传输只支持数据在一个方向上传输，即只能发送或者只能接收数据。半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，既可以接收也可以发送数据，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信。全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输，能同时接收数据和发送数据，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。45五、光通信系统检测基础1.光纤通信中的测量量纲1）dBdB，是表征功率比值的一个单位。两个功率比值以10为底取对数的10倍，是一个相对值单位。dB常用于损耗和增益的计算和表示。对数运算中“负号”表示衰减，“正号”表示增强。2）dBmdBm是相对于1mW的dB数，即当参考功率P2为1mW，功率的对数值量纲单位是dBm。462.光通信系统中的测量参数1）光功率光功率是指光在单位时间内所做的功，包括：发送光功率：指发送光端机光源的发送光功率；接收光功率：指接收光端机接收到的光功率；光接收灵敏度：指在给定的误码率条件下，光接收机所能接收的最小平均功率。2）光纤接头损耗光纤接头损耗主要包括光纤本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗及活动接头损耗。472）光纤接头损耗(l)光纤固有损耗光纤固有损耗的产生主要原因：①光纤模场直径不一致、②光纤芯径失配、③纤芯截面不圆、④纤芯与包层同心度不佳四方面。其中影响最大的是模场直径不一致。(2)熔接损耗熔接损耗主要由轴向错位、轴心（折角）倾斜、端面分离（间隙）、光纤端面不完整、折射率差、光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。48(3)活动接头损耗活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。3）误码误码，又称差错。对于数字传输系统而言，发送和接收序列中对应单个数字的不一致叫作差错。4）误比特率（BER）在数字传输过程中，错误的比特数与传输的总比特数之比，叫作误比特率。495)抖动抖动是指数字信号各个有效瞬时相对理想时间位置的短时间偏离。这里所谓短时间偏离，是指频率高于10Hz的相位变化，而频率低于10Hz的相位变化称为漂移：抖动可能在以下三方面降低通信质量：(l)引起再生判决过程产生误码；(2)引起缓冲存储器溢出和空读，形成不可受控的滑动；(3)包含抖动的信号经数字／模拟信号转换器后，恢复的模拟信号产生失真。6）输出抖动输出抖动是在设备、数字段和系统的输出端所测量的整个抖动。507）输入抖动容限输入抖动容限是指被测设备或系统在接收端所能容许的最大幅度抖动而不会产生比特误码的能力。8）漂移漂移是指数字信号的特定时刻相对其理想时间位置的长时间偏移。这里所谓长时间是指变化频率低于10Hz的相位慢变化。漂移的存在将引起传输信号延时的缓慢变化，使得传输比特偏离时间上的理想位置，结果使输入信号比特在判决电路中不能正确地识别，产生误码。5112)光信噪比（OSNR）在WDM系统中，每通路信号的光信噪比定义为通路内信号功率与噪声功率的比值；光信噪比的定义是在0.1nm带宽内光信号功率和噪声功率的比值。13）差分群时延（DGD）差分群时延是指一个给定波长的两个偏振主态模式经过一个给定的传输通道的时间差。14）偏振模色散(PMD)单模光纤中，如果光纤不圆、存在应力等因素，当输入光脉冲激励了两个正交偏振分量，并以不同的群速度沿光纤传输时，将导致光脉冲的展宽，这种现象称为偏振模色散。偏振模色散是两个正交偏振模之间的差分群时延，它在数字系统中引起脉冲展宽，在模拟系统中引起信号失真。522）光纤接头损耗(l)光纤固有损耗光纤固有损耗的产生主要原因：①光纤模场直径不一致、②光纤芯径失配、③纤芯截面不圆、④纤芯与包层同心度不佳四方面。其中影响最大的是模场直径不一致。(2)熔接损耗熔接损耗主要由轴向错位、轴心（折角）倾斜、端面分离（间隙）、光纤端面不完整、折射率差、光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。5315）色散(l)色度色散(CD)色度色散是指光在光纤中传播时，不同波长的光波群时延不一样所表现出脉冲展宽的物理现象，简称色散。54五、光通信系统测试基础1.测试仪器及使用方法1）光功率计光功率计的主要用途就是测量光功率的大小和变化，一般都是通过能进行光电变换的探测器把光信号变为电信号再处理，同时进行相应的修正。(l)发送光功率测试①适用范围：本方法适应于SDH、IP等光纤传输系统光链路发送光功率的测量。②仪器设备：光功率计。55(2)接收光功率测试①适用范围：本方法适应于SDH、IP等光纤传输系统光链路接收光功率的测量，以确定光链路的功率损耗情况。②仪器设备：光功率计。(3)光接收灵敏度测试①适用范围：本方法适应于SDH、IP等光纤传输系统光链路接收灵敏度的测量，以验证光传输系统容错能力的大小。②仪器设备：误码测试仪（测试SDH光纤传输系统时）、IP网络性能测试仪（测试IP光纤传输系统时）、光功率计、可调光衰减器。562)光谱分析仪3）光时域反射计(OTDR)光时域反射计现已成为对光链路特性进行单端测量的基本仪器之一，除了能进行光纤衰减、连接器和接头损耗、链路器件反射损耗和色度色散的单项测试外，OTDR最大的优点在于能够给出光纤特性沿长度的分布，可以一览光纤链路的总体情况，能够快速准确地确定光纤中各个事件的位置。光时域反射计原理：瑞利后向散射和菲涅尔反射。57六、以太网测试基础1、组成网络设备有集线器、交换机、路由器、网关、调制解调器和网卡、网桥等。OSI七层参考模型（数据层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）。58一、软件测试概论1.概述软件测试的目的：发现软件中存在的错误，其根本目的是为了提高软件质量，降低软件项目的风险。软件测试只能证明软件存在错误，而不能证明软件没有错误。软件工程59软件的质量风险：①内部风险在即将销售的时候发现有重大的错误，从而延迟发布日期，失去市场机会。②外部风险用户发现了不能容忍的错误，引起索赔、法律纠纷