導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本功能，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】圖像分割；細(xì)胞特征；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各種癌癥中，子宮頸癌對(duì)婦女的威脅僅次于乳腺癌。全世界每年因子宮頸癌死亡的人數(shù)為30萬(wàn)，確診和發(fā)現(xiàn)早期癥狀者各為45萬(wàn)。雖然確診病人的年齡一般都在35歲以上，但存在這種疾病誘因的婦女卻往往遠(yuǎn)在這一年齡以下。如果及時(shí)得到診斷，早期子宮頸癌是可以治愈的。因此借助于現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合病理專家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出計(jì)算機(jī)輔助細(xì)胞學(xué)診斷系統(tǒng)，才是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

本文從圖像識(shí)別領(lǐng)域出發(fā)，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)子宮頸癌細(xì)胞圖像診斷進(jìn)行探索。首先，對(duì)獲取的子宮頸癌圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換。由原來(lái)的24位彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。在對(duì)灰度圖像進(jìn)行分割，主要采取基于門限閾值化的分割方法。分別對(duì)細(xì)胞，細(xì)胞核進(jìn)行了分割。分割后轉(zhuǎn)化成為二值圖像，采用八向鏈碼算法對(duì)包括周長(zhǎng)，面積似圓度，矩形度，核漿比等15個(gè)主要形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。在取得了大量的數(shù)據(jù)樣本后進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在對(duì)人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，從信息處理的角度對(duì)人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，用數(shù)理方法建立起來(lái)的某種簡(jiǎn)化模型[1]。通過(guò)模仿腦神經(jīng)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)以及某些活動(dòng)機(jī)理，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以呈現(xiàn)出人腦的許多特征，并具有人腦的一些基本功能[2]。1988年，Rinehart等人提出了用于前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練的誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ǎ˙ack propagation，簡(jiǎn)稱BP算法），成功解決了多層網(wǎng)絡(luò)中隱含層神經(jīng)元連接權(quán)值的學(xué)習(xí)問(wèn)題[3]。BP算法是由教師指導(dǎo)的，適合于多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，是建立在梯度下降算法基礎(chǔ)上的。主要思想是把學(xué)習(xí)過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一階段（信號(hào)正向傳播過(guò)程），輸入信號(hào)通過(guò)輸入層經(jīng)隱含層逐層處理并計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際輸出值；第二階段（誤差修正反向傳播過(guò)程），若在輸出層未得到期望的輸出值，則逐層遞歸地計(jì)算實(shí)際輸出與期望輸出之間的誤差，并已據(jù)此誤差來(lái)修正權(quán)值。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)于每一個(gè)輸入樣本逐次修正權(quán)值向量，若有n個(gè)樣本，那么一次學(xué)習(xí)過(guò)程中修正n次權(quán)值。

但是BP算法也存在一定的缺陷，如多解問(wèn)題、學(xué)習(xí)算法的收斂速度慢以及網(wǎng)絡(luò)的隱含節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的選取尚缺少統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)。為了優(yōu)化BP算法，我們采用加入動(dòng)向量的方法對(duì)BP算法進(jìn)行改進(jìn)?；贐P算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要不斷地改變權(quán)值，而權(quán)值是和權(quán)值誤差導(dǎo)數(shù)成正比的。通常梯度下降方法的學(xué)習(xí)速率是一個(gè)常數(shù)，學(xué)習(xí)速率越大，權(quán)值的改變?cè)酱?。所以要不斷地修改學(xué)習(xí)速率，使它包含有一個(gè)動(dòng)向量，在每次加權(quán)調(diào)節(jié)量上加上一項(xiàng)正比例與前次加權(quán)變化量的值（即本次權(quán)值的修改表達(dá)式中引入前次的權(quán)值修改量）。設(shè)計(jì)模型時(shí)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出變量是兩個(gè)重要的參數(shù)。輸入變量的選擇有兩個(gè)基本原則：其一必須選擇對(duì)輸出影響大并且能夠檢測(cè)或提取的變量，其二要求各個(gè)輸入變量之間互不相關(guān)或相關(guān)性很小。我們將細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征值作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量。輸出變量代表系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能目標(biāo)，這里以TBS分類法為依據(jù)，確定了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)輸出變量NORMAL（正常細(xì)胞），LSIL（低度鱗狀上皮內(nèi)病變），HSIL（高度鱗狀上皮內(nèi)病變）[4]。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出確定后，就可以得到網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖，從而對(duì)測(cè)得的細(xì)胞特征值進(jìn)行分類。

本文中所設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器，輸入層15個(gè)節(jié)點(diǎn)、隱含層30個(gè)節(jié)點(diǎn)、輸出層2個(gè)節(jié)點(diǎn)。細(xì)胞樣本共161例，使用87例細(xì)胞樣本數(shù)據(jù)對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練。當(dāng)誤差小于規(guī)定值后，再用剩余的74例數(shù)據(jù)樣本對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試。主要采取的算法是增加動(dòng)量的BP算法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別每張圖片每個(gè)細(xì)胞，選出128個(gè)最有可能的異常細(xì)胞圖。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)對(duì)比訓(xùn)練樣本識(shí)別率最高達(dá)96.6%，測(cè)試樣本識(shí)別率最高達(dá)87.8%，總體樣本識(shí)別率最高達(dá)92.5%。

由實(shí)驗(yàn)可以看出增加動(dòng)量的BP算法（BP標(biāo)準(zhǔn)算法）的學(xué)習(xí)次數(shù)適中，分類基本準(zhǔn)確。增加學(xué)習(xí)速率可以加快收斂的速度，但同時(shí)也看到由于學(xué)習(xí)速率過(guò)大，而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，引起震蕩。所以在增加學(xué)習(xí)不長(zhǎng)的同時(shí)，動(dòng)向量不能夠過(guò)大，否則會(huì)引起震蕩，影響分類的準(zhǔn)確率。使用增加動(dòng)量的BP算法對(duì)子宮頸癌細(xì)胞的識(shí)別效果比較理想，這在醫(yī)學(xué)研究以及臨床診斷方面具有一定的現(xiàn)實(shí)意義及比較廣闊的應(yīng)用背景。

參考文獻(xiàn)

[1]何苗.徑向基人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在宮頸細(xì)胞圖像識(shí)別中的應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，35（1）.

[2]刑仁杰.計(jì)算機(jī)圖像處理[M].浙江：浙江大學(xué)出版社，1990：32-67.

[3]時(shí)淑舫.計(jì)算機(jī)輔助細(xì)胞檢測(cè)方法在宮頸細(xì)胞學(xué)檢查中的應(yīng)用價(jià)值[J].臨床和實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志，2003，2（2）.

篇2

關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；Matlab軟件；溫升預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：TM303.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）17-0042-02

電動(dòng)機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、冶金、化工、紡織、礦山、交通運(yùn)輸?shù)葒?guó)名經(jīng)濟(jì)各部門。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)使用的中型電機(jī)大約有2 000萬(wàn)臺(tái)，然而每年燒毀的電機(jī)約為320萬(wàn)臺(tái)，平均每臺(tái)的維修費(fèi)用1 000元，總費(fèi)用為32億元左右。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是多方面的，除了管理措施不完善等因素外，關(guān)鍵的問(wèn)題是電機(jī)過(guò)熱載保護(hù)尚有不盡人意之處，傳統(tǒng)的熱過(guò)載保護(hù)方案可以分為直接測(cè)溫法和間接測(cè)溫法，但是直接測(cè)溫法需要改變電機(jī)生產(chǎn)工藝，而間接測(cè)溫法又無(wú)法建立數(shù)學(xué)模型。因此，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論以其組織結(jié)構(gòu)、高度非線性映射性、高度并行處理的方式等優(yōu)點(diǎn),為預(yù)測(cè)和計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)的繞組溫度提供了快捷、方便、準(zhǔn)確的可能。文章主要通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)機(jī)溫升預(yù)測(cè),從而進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)的智能熱過(guò)載保護(hù)的探討研究。

1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和BP網(wǎng)絡(luò)

概論

1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)并行，分布處理結(jié)構(gòu)。它由處理單元及稱為聯(lián)接的無(wú)向信號(hào)通道互連而成。這些處理單元（PE-processing element）具有局部?jī)?nèi)存，并可以完成局部操作。每個(gè)處理單元有一個(gè)單一的輸出聯(lián)接，這個(gè)輸出可以根據(jù)需要被分支成希望個(gè)數(shù)的許多并行聯(lián)接，且這些并行聯(lián)接都輸出相同的信號(hào)，即相應(yīng)處理單元的信號(hào)，信號(hào)的大小因分支的多少而變化。處理單元的輸出信號(hào)可以是任何需要的數(shù)學(xué)模型，每個(gè)處理單元中進(jìn)行的操作必須是完全局部的。

1.2 BP網(wǎng)絡(luò)概念及應(yīng)用

1986年，由Rumelhart和Hinton 和Williams 完整而簡(jiǎn)明地提出一種ANN的誤差反向傳播訓(xùn)練算法（簡(jiǎn)稱BP算法）。當(dāng)前，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用中，絕大部分人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型采用BP網(wǎng)絡(luò)，它是前向網(wǎng)絡(luò)的核心部分，體現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最精華的部分。

目前BP網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在函數(shù)逼近。即使用輸入矢量和相對(duì)應(yīng)的輸出矢量訓(xùn)練一個(gè)網(wǎng)絡(luò)逼近一個(gè)函數(shù)。其中模式識(shí)別，使用一個(gè)特定的輸出矢量將它與輸入矢量聯(lián)系起來(lái)。其算法是多層前饋型網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)不但有輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，而且還有一層或多層隱含節(jié)點(diǎn)。

2 MATLAB軟件在BP網(wǎng)絡(luò)的重要函數(shù)應(yīng)用

MATLAB語(yǔ)言使人們從繁多的程序代碼中解放出來(lái)。開(kāi)發(fā)者使用其豐富函數(shù)可無(wú)需重復(fù)編程，只要簡(jiǎn)單地調(diào)用和使用。MATLAB語(yǔ)言最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單和直接

MATLAB的BP網(wǎng)絡(luò)工具箱包含了大量的BP網(wǎng)絡(luò)分析和設(shè)計(jì)的許多工具函數(shù)，表1羅列了主要的函數(shù)的名稱和基本功能。

3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電動(dòng)機(jī)繞組溫升預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)溫升實(shí)驗(yàn)

異步電動(dòng)機(jī)的電流和溫度的變化，可以反映出它在運(yùn)行中是否正常。當(dāng)有故障時(shí)，大多會(huì)引起定子電流增大和電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。因此，對(duì)運(yùn)行中的異步電動(dòng)機(jī)，監(jiān)視它的電流和溫度是極其重要的。電動(dòng)機(jī)銘牌上對(duì)電機(jī)的額定電流和允許溫升都有規(guī)定。允許溫升是指在環(huán)境溫度40℃及在海拔1 000 m高度以下的條件下定子繞組的穩(wěn)定溫升。電機(jī)的溫升是由電機(jī)內(nèi)部的損耗（主要是繞組的銅損耗和鐵心的損耗，它們是電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱的熱源）和散熱通風(fēng)的條件所決定，它的允許值是被電機(jī)繞組的絕緣材料的等級(jí)所限制。以下采用電阻法測(cè)異步電動(dòng)機(jī)溫升。

繞組溫升的計(jì)算公式為：

Δt=（R2-R1）/R1×（Ka+t1）-（t2-t1）

式中，Δt為繞組溫升；R2為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的繞組電阻；R1為實(shí)驗(yàn)結(jié)束的繞組電阻；Ka當(dāng)繞組為銅制導(dǎo)線時(shí)取234.5，當(dāng)繞組為鋁制導(dǎo)線時(shí)取228；t1為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的室溫；t2為實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的室溫。

①實(shí)驗(yàn)進(jìn)行依據(jù)。異步電動(dòng)機(jī)繞組溫升的測(cè)量主要是為了檢驗(yàn)異步電動(dòng)機(jī)在正常工作狀態(tài)下各部位的溫升是否正常。在測(cè)試的過(guò)程中，使用了溫度計(jì)和萬(wàn)用表，并利用上文所提到的各種公式，計(jì)算了繞組的溫升。當(dāng)前這種測(cè)試方法的主要依據(jù)為：隨著溫度的改變導(dǎo)體的電阻將改變的原理。即同一段導(dǎo)體，在不同的溫度下，其具有不同的電阻值。

②實(shí)驗(yàn)步驟。在不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，使用溫度計(jì)量出異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的環(huán)境溫度t2，并且在異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，使用用萬(wàn)用表測(cè)量異步電動(dòng)機(jī)單相繞組的電阻R。啟動(dòng)后，異步電動(dòng)機(jī)配以額定負(fù)載運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行30 min以后，依然使用溫度計(jì)量出此時(shí)繞組的溫度T, 當(dāng)溫度計(jì)的溫升刻度保持穩(wěn)定時(shí)馬上停機(jī)，并立刻測(cè)出此時(shí)電動(dòng)機(jī)單相繞組的電阻值R。異步電動(dòng)機(jī)溫升實(shí)驗(yàn)電路接線圖如圖1所示。

3.2 實(shí)驗(yàn)樣本的數(shù)據(jù)處理

采集實(shí)驗(yàn)樣本并且進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理是實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)電機(jī)繞組溫升預(yù)測(cè)關(guān)鍵的一步。通過(guò)對(duì)三相異步電機(jī)進(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn)，采集了14組數(shù)據(jù)。其中12組用于訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，其余兩組用于測(cè)試訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)正確性與適用性，將采集到的12組訓(xùn)練數(shù)據(jù)，其中用MATLAB分別對(duì)從1.5A和5A的2組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

由于采集的數(shù)據(jù)是一些離散的點(diǎn)，所以存在一定的誤差，曲線不夠光滑，因此不能直接用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，需要經(jīng)過(guò)擬合才能應(yīng)用。可以采用三層BP網(wǎng)絡(luò)來(lái)擬合各條實(shí)驗(yàn)曲線，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，擬合后的溫升曲線見(jiàn)圖3。從圖中可以看出擬合后的溫升曲線比實(shí)測(cè)光滑很多。

為了提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練效率，還需要對(duì)“輸入——目標(biāo)”樣本集數(shù)據(jù)作必要的預(yù)處理，即進(jìn)行歸一化處理，使輸入和目標(biāo)數(shù)據(jù)落入[-1,1]區(qū)間。歸一化公式為：

Pn=2×（P-minp）（maxp-minp）-1

Tn=2×（T-mint）（maxt-mint）-1

式中：P為原始輸入數(shù)據(jù)；minp,maxp為P中的最小值和最大值；Pn為歸一化后的輸入數(shù)據(jù)；mint，maxt分別為T中的最小值和最大值；Tn為歸一化后的目標(biāo)數(shù)據(jù)。

3.3 結(jié)合BP網(wǎng)絡(luò)，電機(jī)負(fù)載運(yùn)行繞組溫升預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)

影響電動(dòng)機(jī)繞組溫升的因素有發(fā)熱和散熱兩個(gè)過(guò)程。發(fā)熱的主要影響因素有電流、電壓、電源頻率、功率、轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)散熱與當(dāng)前電機(jī)溫度和環(huán)境溫度相關(guān)聯(lián)。其中電壓、電流及環(huán)境溫度可分別通過(guò)電壓、電流互感器及溫度傳感器直接測(cè)得，電源頻率和功率因數(shù)則是利用以測(cè)得的電壓、電流通過(guò)計(jì)算獲得。一旦BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)到某一時(shí)刻的溫升可能超過(guò)長(zhǎng)期使用的允許溫升，就發(fā)送時(shí)間參數(shù)到保護(hù)器，經(jīng)過(guò)延時(shí)時(shí)間，切斷電動(dòng)機(jī)電源，從而達(dá)到保護(hù)的電機(jī)的目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文的重點(diǎn)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電動(dòng)機(jī)繞組溫升預(yù)測(cè)中的使用。通過(guò)電機(jī)的溫升實(shí)驗(yàn)，證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對(duì)電機(jī)繞組溫升的預(yù)測(cè)是可行的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)，充分發(fā)揮了電機(jī)的作用，其保護(hù)效果明顯優(yōu)于其它傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置，并且具有研究意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣宗禮.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)論[M].北京:高等教育出版社,2001.

[2] 魏海坤.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論與方法[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[3] 郭晶. MATLAB6.5輔助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

篇3

關(guān)鍵詞：電阻點(diǎn)焊；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；消音鋸片

0序言

電阻點(diǎn)焊過(guò)程是一個(gè)高度非線性，既有多變量靜態(tài)疊加又有動(dòng)態(tài)耦合，同時(shí)又具有大量隨機(jī)不確定因素的復(fù)雜過(guò)程。這種復(fù)雜性使得傳統(tǒng)方法確定最佳工藝參數(shù)存在操作復(fù)雜、精度低等缺陷。

本文通過(guò)深入研究提出了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化消音鋸片電阻點(diǎn)焊工藝參數(shù)方法。以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為樣本，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立焊接工藝參數(shù)與焊接性能之間的復(fù)雜模型，充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力。為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)點(diǎn)焊質(zhì)量提高依據(jù)。在運(yùn)用試驗(yàn)手段、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高度非線性擬合能力結(jié)合的方式，能在很大程度上克服傳統(tǒng)方法的缺陷，完成網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練、檢驗(yàn)和最優(yōu)評(píng)價(jià)，為電阻點(diǎn)焊過(guò)程的決策和控制提供可靠依據(jù)。

1原理

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是用物理模型模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本功能和結(jié)構(gòu)，可以在未知被控對(duì)象和業(yè)務(wù)模型情況下達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高度并行的信息處理能力，較強(qiáng)的非線性映射能力及自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力，同時(shí)為消除復(fù)雜系統(tǒng)的制約因素提供了手段。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在足夠多的樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以很好地比較任意復(fù)雜的非線性函數(shù)。另外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行結(jié)構(gòu)可用硬件實(shí)現(xiàn)的方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)。目前應(yīng)用最成熟最廣泛的一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是前饋多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP），通常稱為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的基本思想是：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)輸入與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)學(xué)關(guān)系用以表示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)之間的復(fù)雜的物理關(guān)系，即訓(xùn)練。我們發(fā)現(xiàn)利用經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的模型進(jìn)行權(quán)值和閾值的再修改和優(yōu)化（稱之為學(xué)習(xí)）時(shí)，其計(jì)算速度要大大快于基于其他優(yōu)化計(jì)算的速度。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般由大量的非線性處理單元——神經(jīng)元連接組成的。具有大規(guī)模并行處理信息能力和極強(qiáng)的的容錯(cuò)性。每個(gè)神經(jīng)元有一個(gè)單一的輸出，但可以把這個(gè)輸出量與下一層的多個(gè)神經(jīng)元相連，每個(gè)連接通路對(duì)應(yīng)一個(gè)連接權(quán)系數(shù)。根據(jù)功能可以把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分為輸入層，隱含層（一或多層），輸出層三個(gè)部分。設(shè)每層輸入為ui(q)輸出為vi(q)。同時(shí)，給定了P組輸入和輸出樣本 ，dp（p=200）。

（6）

該網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是對(duì)任意非線性映射關(guān)系的一種逼近，由于采用的是全局逼近的方法，因而BP網(wǎng)絡(luò)具有較好的泛化的能力。

我們主要是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性自適應(yīng)能力，將它用于消音鋸片的電阻點(diǎn)焊過(guò)程。訓(xùn)練過(guò)程是：通過(guò)點(diǎn)焊實(shí)驗(yàn)獲得目標(biāo)函數(shù)與各影響因素間的離散關(guān)系，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱式來(lái)表達(dá)輸入輸出的函數(shù)關(guān)系，即將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為樣本輸入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立輸入輸出之間的非線性映射關(guān)系，并將知識(shí)信息儲(chǔ)存在連接權(quán)上，從而利用網(wǎng)絡(luò)的記憶功能形成一個(gè)函數(shù)。不斷地迭代可以達(dá)到sse（誤差平方和）最小。

我們這次做的消音金剛石鋸片電焊機(jī)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)采用雙隱層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以很好的反應(yīng)輸入輸出參數(shù)的非線性關(guān)系。輸入神經(jīng)元為3，分別對(duì)應(yīng)3個(gè)電阻點(diǎn)焊工藝參數(shù)。輸出神經(jīng)元為1，對(duì)應(yīng)焊接質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)。設(shè)第1隱含層神經(jīng)元取為s1，第2隱含層神經(jīng)元取為s2。輸入層和隱含層以及隱層之間的激活函數(shù)都選取Log-Sigmoid型函數(shù)，輸出層的激活函數(shù)選取Pureline型函數(shù)。

2點(diǎn)焊樣本的選取

影響點(diǎn)焊質(zhì)量的參數(shù)有很多，我們選取點(diǎn)焊時(shí)的控制參數(shù)，即點(diǎn)焊時(shí)間，電極力和焊接電流，在固定式點(diǎn)焊機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選用鋼種為50Mn2V，Φ600m的消音型薄型圓鋸片基體為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)需要優(yōu)化的參數(shù)為點(diǎn)焊時(shí)間，電極力和焊接電流3個(gè)參數(shù)進(jìn)行的訓(xùn)練。最后的結(jié)果為焊接質(zhì)量，通常以鋸片的抗拉剪載荷為指標(biāo)。

建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，選擇樣本非常重要。樣本的選取關(guān)系到所建立的網(wǎng)絡(luò)模型能否正確反映所選點(diǎn)焊參數(shù)和輸出之間的關(guān)系。利用插值法，將輸入變量在較理想的區(qū)間均勻分布取值，如果有m個(gè)輸入量，每個(gè)輸入量均勻取n個(gè)值（即每個(gè)輸入量有m個(gè)水平數(shù)）， 則根據(jù)排列組合有nm個(gè)樣本。對(duì)應(yīng)于本例，有3個(gè)輸入量，每個(gè)變量有5個(gè)水平數(shù)，這樣訓(xùn)練樣本的數(shù)目就為53=125個(gè)。

我們的實(shí)驗(yàn)，是以工人的經(jīng)驗(yàn)為參考依據(jù)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊時(shí)間范圍為2~8s，電極力范圍為500~3000N，點(diǎn)焊電流范圍為5~20kA時(shí)，焊接質(zhì)量比較好。我們先取點(diǎn)焊電流，電極力為定量，在合理的范圍內(nèi)不斷改變點(diǎn)焊時(shí)間，得到抗拉剪載荷。如此，可以得到不同點(diǎn)焊電流和電極力的抗拉剪載荷。根據(jù)點(diǎn)焊數(shù)據(jù)的情況，我們共選用200組數(shù)據(jù)。部分測(cè)試數(shù)據(jù)如表1：

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的關(guān)鍵是訓(xùn)練，而訓(xùn)練時(shí)隨著輸入?yún)?shù)個(gè)數(shù)的增加樣本的排列組合數(shù)也急劇增加，這就給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模帶來(lái)了很大的工作量，甚至于無(wú)法達(dá)到訓(xùn)練目的。

3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

我們用200組訓(xùn)練樣本對(duì)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，以err_goal=0.01為目標(biāo)。調(diào)用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的函數(shù)編程計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，訓(xùn)練完成后便得到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型。

程序

x1=[2.1 2.5 3 3.5 4……]； %點(diǎn)焊時(shí)間輸入，取200組

x2=[1.3 1.5 1.9 2.1 2.3……]；%電極力輸入，取200組

x3=[9 10 11 12 13……];%點(diǎn)焊電流輸入，取200組

y=[2756 3167 3895 3264 2877……]； %輸出量，取200組

net=newff([1 10;0.5 3;5 20]，[10 10 1]，{‘tansig‘‘tansig‘‘purelin‘});

%初始化網(wǎng)絡(luò) 轉(zhuǎn)貼于

net.trainParam.goal = 0.01;%設(shè)定目標(biāo)值

net=train(net，[x1;x2;x3]，y);%訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)

figure； %畫出圖像

選取不同的s1，s2，經(jīng)過(guò)不斷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)當(dāng)s1=8，s2=6時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到要求。工具箱示意圖如下圖1。

圖 1工具箱示意圖

工具箱示意圖非常清晰地表示了本實(shí)驗(yàn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，輸出以及訓(xùn)練的過(guò)程。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練結(jié)果，如圖2所示:

圖2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過(guò)程

圖中可以看出雙層網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的sse在訓(xùn)練100次時(shí)，已經(jīng)接近0.0001，效果較理想。

為了驗(yàn)證經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)模型的泛化能力，在輸入變量所允許的區(qū)域內(nèi)又另選多個(gè)樣本進(jìn)行了計(jì)算。發(fā)現(xiàn)：利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算的測(cè)試輸出與期望輸出值相符，誤差小于2％。

在已經(jīng)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)中找出最大值：

for i=2:10 %點(diǎn)焊時(shí)間選擇

for j=0.5:0.1:3%電極力選擇

fork=5:0.1:20%點(diǎn)焊電流選擇

a=sim(net，[i，j，k])；%仿真

ifan %比較仿真結(jié)果與最大值，取最大值n=a；

i(1)=i；%最大值的時(shí)間

j(1)=j；%最大值的電極力

k(1)=k； %最大值的電流

end

end

end

end

將i（1），j（1），k（1）以及n輸出，n為最大值。得到點(diǎn)焊時(shí)間為3.4s，電極力為12.7kN，點(diǎn)焊電流為11.8kA，此時(shí)的抗剪拉剪載荷為4381N，為訓(xùn)練結(jié)果的最大值。將點(diǎn)焊時(shí)間為3.4s，電極力為12.7kN，點(diǎn)焊電流為11.8kA在點(diǎn)焊機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)果為4297N。并且通過(guò)與實(shí)際的結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)誤差也在2%以內(nèi)。

4結(jié)論

1）本文采用了插值法作為選取BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本的方法。并且在數(shù)據(jù)變化劇烈的地方多選取了75組數(shù)據(jù)，這樣可以得到較高精度的網(wǎng)絡(luò)模型，使點(diǎn)焊模型的可行性。

2）基于此方法建立了三個(gè)點(diǎn)焊參數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，而且所建的BP模型具有較高的精度，可以很好的描述了這三個(gè)點(diǎn)焊參數(shù)與點(diǎn)焊質(zhì)量的映射關(guān)系。

3）由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)之間的物理關(guān)系，反映為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)輸入與網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型上進(jìn)行結(jié)構(gòu)修正與優(yōu)化比在其他模型上更直接，簡(jiǎn)單與高效。

本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法優(yōu)化復(fù)合消音鋸片的點(diǎn)焊工藝參數(shù)，為分析點(diǎn)焊質(zhì)量提供了很好的輔助手段。通過(guò)與以前工藝相比較，提高了點(diǎn)焊質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 方平，熊麗云.點(diǎn)焊電流有效值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)計(jì)算方法研究.[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004（11）.148-152.

篇4

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源；個(gè)性化推薦；推薦系統(tǒng)

伴隨現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育及MOOC的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源日趨豐富。一方面，海量學(xué)習(xí)資源使學(xué)習(xí)者有了更多的選擇余地，可以根據(jù)個(gè)人的興趣愛(ài)好、知識(shí)結(jié)構(gòu)的積累，選擇更適合自己的學(xué)習(xí)資源。另一方面，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源是異質(zhì)的，有文本、音頻、視頻等多種形式，學(xué)習(xí)者在紛繁復(fù)雜的學(xué)習(xí)資源中，并不總是能夠完全及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)自己想要的資源，這也使得很多網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)無(wú)法得到充分有效的應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源個(gè)性化推薦系統(tǒng)是一個(gè)基于REST架構(gòu)的分布式資源庫(kù)系統(tǒng)。主要包括管理員、用戶、學(xué)習(xí)資源。管理員可以創(chuàng)建、修改、刪除學(xué)習(xí)資源；用戶可以瀏覽、下載、評(píng)價(jià)和獲得推薦學(xué)習(xí)資源。用戶在利用傳統(tǒng)的類目、搜索學(xué)習(xí)資源的同時(shí)，系統(tǒng)還能夠根據(jù)用戶的個(gè)性化信息向用戶提供個(gè)性化的推薦。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源個(gè)性化推薦系統(tǒng)的基本功能如下：

（1）用戶智能化管理：收集用戶的興趣偏好，根據(jù)學(xué)習(xí)資源的特征對(duì)用戶進(jìn)行推薦。

（2）分類瀏覽：將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源以傳統(tǒng)的類目和Tag方式加以組織，從而有利于信息的進(jìn)一步挖掘。

（3）個(gè)性化檢索：依照用戶的檢索內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源的匹配度，加入用戶的個(gè)性化的興趣偏好，向用戶反饋個(gè)性化的檢索結(jié)果。

（4）個(gè)性化推薦：構(gòu)建個(gè)性化推薦模型，基于協(xié)同過(guò)濾、知識(shí)庫(kù)等不同的推薦模型向用戶推薦學(xué)習(xí)資源。

根據(jù)以上分析，從應(yīng)用角度設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了推薦系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。前端開(kāi)發(fā)工具采用ASPnet Web API，它是Microsoft的REST架構(gòu)平臺(tái)，基于REST的架構(gòu)能使應(yīng)用程序獨(dú)立于操作系統(tǒng)和程序語(yǔ)言，方便地與移動(dòng)設(shè)備、數(shù)據(jù)分析平臺(tái)等無(wú)縫銜接，同時(shí)也可以調(diào)用其他應(yīng)用程序的功能。數(shù)據(jù)分析及推薦算法采用Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的sklearn機(jī)器學(xué)習(xí)模塊和TensorFlow實(shí)現(xiàn)的深度學(xué)習(xí)模塊。整個(gè)系統(tǒng)分為四大部分：前端用戶接口、推薦系統(tǒng)核心功能、學(xué)習(xí)資源管理系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2個(gè)性化推薦引擎

目前主流的推薦技術(shù)包括以下幾種：基于內(nèi)容的推薦、基于用戶統(tǒng)計(jì)信息的推薦、基于協(xié)同過(guò)濾的推薦、基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的推薦以及基于知識(shí)庫(kù)的推薦。基于用戶、物品的協(xié)同過(guò)濾算法是推薦系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最成功的算法。協(xié)同過(guò)濾算法，通過(guò)分析用戶與物品間的關(guān)系，計(jì)算物品、用戶間的相似度，根據(jù)用戶過(guò)往的評(píng)價(jià)行為利用分類、聚類的手段向用戶提供推薦列表。

21用戶偏好分析

用戶偏好分析是個(gè)性化推薦準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，建立以用戶歷史行為為標(biāo)準(zhǔn)的用戶模型是做好用戶偏好分析的關(guān)鍵。結(jié)合用戶歷史行為和物品信息，可以得到用戶每種行為下的用戶偏好數(shù)據(jù)，建立偏好的維度和偏好程度。

將各種行為的偏好數(shù)據(jù)合并，從而得到用戶在物品、類別、標(biāo)簽等各個(gè)維度上的偏好程度。在對(duì)不同維度的數(shù)據(jù)合并計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮用戶對(duì)于不同行為類型的用戶偏好程度，從而賦予不同的權(quán)重。

利用機(jī)器學(xué)習(xí)中的Random Forest算法，在使用人工標(biāo)記后的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)模型的訓(xùn)練、測(cè)試，從而將用戶劃分到不同的群體。在處理用戶的偏好數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮時(shí)間因素的影響，根據(jù)不同的時(shí)間間隔，劃分成長(zhǎng)期、中期、短期和實(shí)時(shí)四個(gè)時(shí)間維度，從而解決用戶因?yàn)闀r(shí)間的推移、興趣愛(ài)好發(fā)生變化產(chǎn)生的影響。

22協(xié)同過(guò)濾

協(xié)同過(guò)濾的推薦方法，主要利用用戶過(guò)去的行為或意見(jiàn)預(yù)測(cè)當(dāng)前用戶對(duì)物品的可能喜好，可以推]一些物品內(nèi)容上差異較大但用戶又感興趣的物品，以近鄰算法為主?；诮彽姆椒ǎ跀?shù)據(jù)預(yù)測(cè)中直接使用已有數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，將用戶的所有數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)算。通常劃分為基于用戶的系統(tǒng)過(guò)濾和基于物品的協(xié)同過(guò)濾?；谟脩舻膮f(xié)同過(guò)濾是，獲取和當(dāng)前用戶相似的用戶列表，將這些用戶喜歡的物品推薦給當(dāng)前用戶；基于物品的協(xié)同過(guò)濾，獲取當(dāng)前用戶偏好的物品列表，將和這些物品相似的物品加入到推薦的候選列表中。

23深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

“深度學(xué)習(xí)”（Deep Learning）的概念源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，于2006年由Hinton等人提出。含多隱層的多層感知機(jī)就是一種深度學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)。深度學(xué)習(xí)通過(guò)組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性類別或特征，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式特征表示。比較常用的深度學(xué)習(xí)算法有，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及LSTM長(zhǎng)短時(shí)記憶等算法。

Tensor Flow是谷歌于2015年11月9日正式開(kāi)源的深度學(xué)習(xí)計(jì)算框架。Tensor Flow使用數(shù)據(jù)流式圖來(lái)規(guī)劃計(jì)算流程，可以將計(jì)算映射到不同的硬件和操作平臺(tái)，大大簡(jiǎn)化了真實(shí)場(chǎng)景中應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)的難度。

本系統(tǒng)利用Tensor Flow平臺(tái)設(shè)計(jì)了兩個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：第一個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)生成候選學(xué)習(xí)資源列表；第二個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)對(duì)輸入的候選學(xué)習(xí)資源列表打分排名，以便將排名靠前的學(xué)習(xí)資源推薦給用戶。候選學(xué)習(xí)資源的列表并不完全依賴于第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果，也可以使用其他來(lái)源產(chǎn)生的候選學(xué)習(xí)資源。

3結(jié)論

利用傳統(tǒng)的類目式導(dǎo)航和簡(jiǎn)單的信息檢索手段，用戶很難在紛繁復(fù)雜的學(xué)習(xí)資源中準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)自己需要的學(xué)習(xí)資源，并且用戶之間無(wú)法共享有價(jià)值的學(xué)習(xí)資源。采用本文設(shè)計(jì)的模型，在幫助用戶快速獲取大量的有價(jià)值的學(xué)習(xí)資源的同時(shí)，還能夠根據(jù)其他用戶已經(jīng)獲取的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)提高用戶的學(xué)習(xí)效率，這種個(gè)性化的推薦方式有助于提高用戶學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)資源的使用效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊露基于協(xié)同過(guò)濾算法的鶴崗師專多媒體教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2016

[2]裴艷基于學(xué)習(xí)分析的學(xué)習(xí)資源個(gè)性化推薦研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2015

[3]江周峰面向個(gè)性化學(xué)習(xí)資源共享的混合推薦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2015

[4]應(yīng)中運(yùn)基于用戶情境的論壇個(gè)性化推薦模型研究[D].重慶：西南大學(xué)，2014

[5]胡小豐面向科研用戶的個(gè)性化推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2013

篇5

關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)；新型保護(hù)；繼電保護(hù)裝置

中圖分類號(hào)：TM922 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）11-0000-00

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，我國(guó)的供電量不斷攀升，電力工程承受的負(fù)荷也是空前巨大，電網(wǎng)的容量增大，且正朝著遠(yuǎn)距離、高電壓的方向前進(jìn)，各電網(wǎng)之間的關(guān)系越來(lái)越緊密，同時(shí)也變得更為復(fù)雜。有鑒于此，電力系統(tǒng)的安全問(wèn)題引起了全社會(huì)的高度重視，如若發(fā)生故障，能夠及時(shí)關(guān)閉故障元件是最好的解決方法，而繼電保護(hù)無(wú)疑是最理想的選擇。一旦繼電保護(hù)失去效用，引起的后果不堪設(shè)想，因此，必須加強(qiáng)其可靠性以及安全性，保證其能夠穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)，且在許多新技術(shù)的帶動(dòng)下不斷地完善。

1 繼電保護(hù)技術(shù)的歷史和現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展過(guò)程

我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)開(kāi)始于上世紀(jì)60、70年代，發(fā)展初期采用的是晶體管的繼電保護(hù)器，因符合當(dāng)時(shí)需求，得到了大力普及。接著研發(fā)出的是集成電路保護(hù)，該技術(shù)的前提是集成運(yùn)算放大器。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，微機(jī)保護(hù)繼電裝置開(kāi)始興起，并得到廣泛使用。結(jié)合目前具體情況對(duì)其發(fā)展過(guò)程進(jìn)行分析，可大概推測(cè)出其以后的發(fā)展方向，即朝著電子化、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控化的方向發(fā)展。

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

1）如何做好設(shè)備選型。在繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用中，要想使其功能得到最大發(fā)揮，首要任務(wù)是做好設(shè)備選型工作。如何做好設(shè)備選型的工作，需注意以下幾點(diǎn)：繼電保護(hù)裝置應(yīng)與系統(tǒng)需求相適應(yīng)，且能夠正常履行其該有的義務(wù)功能。利用繼電保護(hù)裝置能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有故障出現(xiàn)，能在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)出警報(bào)并根據(jù)自動(dòng)選擇進(jìn)行切除故障。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，也被引進(jìn)了繼電保護(hù)領(lǐng)域，從而形成了現(xiàn)代自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的模式。因此，在設(shè)備選型時(shí)，需從繼電保護(hù)的基本功能入手，并對(duì)其可靠性、靈敏性以及速度性等多方面都做詳細(xì)的考慮，不管是品牌還是型號(hào)，都要與系統(tǒng)需求相符，這樣才能保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）繼電保護(hù)功能的應(yīng)用探討。就現(xiàn)代繼電保護(hù)應(yīng)用而言，較為常用的功能主要包括線路保護(hù)、主變保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)以及電容器保護(hù)功能等。在輸變電過(guò)程中應(yīng)用繼電保護(hù)功能，能避免因故障而帶來(lái)的損害，或?qū)p失減到最低。一般來(lái)說(shuō)，繼電保護(hù)裝置多采用二段式或者三段式的電流保護(hù)，對(duì)短路諸故障能起到很好的防范作用。而且，主變保護(hù)和母聯(lián)保護(hù)也能保護(hù)輸變電的設(shè)備，減輕了故障造成的損失?，F(xiàn)代繼電保護(hù)裝置大都具備微電腦處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控、快速保護(hù)斷開(kāi)等功能，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。

3）繼電保護(hù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化。當(dāng)前社會(huì)，各種技術(shù)都有了不同程度的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)在不斷發(fā)展中也吸收借鑒了許多技術(shù)，涉及面很廣，如計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代自動(dòng)化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等。在多種技術(shù)的結(jié)合下，繼電保護(hù)技術(shù)開(kāi)始朝網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)的引入就是很好的見(jiàn)證，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化的保護(hù)應(yīng)用，不但提高了其工作率的準(zhǔn)確度，結(jié)合快速數(shù)據(jù)處理功能，還能對(duì)變電設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)起到良好的保護(hù)作用。利用網(wǎng)絡(luò)通信，有利于監(jiān)控人員對(duì)故障信息進(jìn)行全面而正確的接受?？梢赃@么說(shuō)，在現(xiàn)代繼電保護(hù)應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)技術(shù)起著關(guān)鍵性的作用，很大程度上決定著系統(tǒng)能否穩(wěn)定供電。

如今，智能化技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域得以應(yīng)用，使得繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性智能性都有了一定的提高。 智能化技術(shù)不僅為繼電保護(hù)裝置提供了更新的技術(shù)支持，還為現(xiàn)代電力系統(tǒng)智能化控制與保護(hù)奠定了基礎(chǔ) 。集智能化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及單片機(jī)技術(shù)于一體，有利于促進(jìn)現(xiàn)代屯力系統(tǒng)繼電保護(hù)與輸變電的綜合自動(dòng)化。

2 網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)與控制技術(shù)

該技術(shù)主要是在通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，將電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以數(shù)字化的形式發(fā)送至繼電保護(hù)控制系統(tǒng)，一旦有故障出現(xiàn)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)其分析判斷，然后發(fā)送控制命令，以完成繼電保護(hù)工作。

2.1 構(gòu)成

該系統(tǒng)的構(gòu)成部分主要包括數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)、測(cè)控裝置、人機(jī)對(duì)話界面以及網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)控制服務(wù)器等。其中，測(cè)控裝置主要負(fù)責(zé)各個(gè)設(shè)備交流信息機(jī)信號(hào)的采集工作，將收集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)發(fā)送至控制系統(tǒng)。當(dāng)繼電保護(hù)器和控制子系統(tǒng)都處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則對(duì)變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控；如果有故障發(fā)生，將替代完成系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能。而繼電保護(hù)器和子系統(tǒng)都只是和某一個(gè)變電站相對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)，它們只能對(duì)與其相應(yīng)的變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)收集工作。以至于系統(tǒng)服務(wù)器雖有故障發(fā)生，繼電保護(hù)裝置仍能夠保護(hù)其相對(duì)應(yīng)的變電站。數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)起著橋梁作用，主要負(fù)責(zé)與系統(tǒng)服務(wù)器相連接，以及數(shù)字信息的傳遞工作，包括服務(wù)器和子系統(tǒng)之間的信號(hào)交換。網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收信號(hào)的分析整理工作，它將固定的邏輯關(guān)系提前設(shè)置好，以方便對(duì)信號(hào)做出判斷，并通過(guò)數(shù)據(jù)指令的形式來(lái)完成對(duì)各個(gè)設(shè)備的保護(hù)工作。人機(jī)對(duì)話界面是控制者和系統(tǒng)交流的有效途徑。

2.2 數(shù)據(jù)流的運(yùn)行模式

對(duì)網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)器而言，數(shù)據(jù)流主要是靠分散采集、集中處理的形式運(yùn)轉(zhuǎn)的。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由測(cè)控裝置對(duì)各個(gè)變電站進(jìn)行信號(hào)收集，然后借助數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送至服務(wù)器，然后做分析處理。在這個(gè)過(guò)程中，可將原件分成網(wǎng)外原件、網(wǎng)間原件以及網(wǎng)內(nèi)原件三種。網(wǎng)外原件是指至少有一個(gè)端點(diǎn)是位于電路接線圖中的，其收集不到端電外的信號(hào)；網(wǎng)間原件的端點(diǎn)在接線圖之外，但從中能夠獲得有效信息；網(wǎng)內(nèi)原件則是指所有的端點(diǎn)都能在電路接線圖中找到。使用這種運(yùn)行模式，不用對(duì)每個(gè)原件設(shè)置專門的信號(hào)通道，就能夠得到原件兩端的參數(shù)，以便于進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)做出判斷，同時(shí)還利于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。

3 電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)

電力系統(tǒng)非常龐大復(fù)雜，具有強(qiáng)非線性和時(shí)變性，因此，其各項(xiàng)參數(shù)也都在不斷地變化中，且含有大量未建模動(dòng)態(tài)部分。由于電力系統(tǒng)覆蓋的面積較廣，很多軟件的物理特性都存在缺陷，這就加大了控制難度。隨著科技的不斷進(jìn)步，專業(yè)人士積極探索，使得電力系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展，以下介紹幾種智能控制技術(shù)。

3.1 線性最優(yōu)控制

在現(xiàn)代控制理論中，線性的最優(yōu)控制成功地將優(yōu)化理論同實(shí)際相結(jié)合，有效地應(yīng)用在控制問(wèn)題中，是控制理論系統(tǒng)不可或缺的一部分?，F(xiàn)代控制理論五花八門，線性最優(yōu)控制是應(yīng)用范圍最廣的一種，除此外，還顯得很成熟。有人提出了利用最優(yōu)勵(lì)磁控制手段提高遠(yuǎn)距離輸電線路輸電能力和改善動(dòng)態(tài)品質(zhì)的問(wèn)題，取得了一系列重要的研究成果。在此項(xiàng)研究中，針對(duì)大型機(jī)組，主要是對(duì)傳統(tǒng)的勵(lì)磁方式的一種改進(jìn)，用現(xiàn)代的最優(yōu)勵(lì)磁控制方式取而代之。除了這一方面，最優(yōu)控制理論還可應(yīng)用在水輪發(fā)電機(jī)中，能夠很好的對(duì)其制動(dòng)電阻的最優(yōu)時(shí)間進(jìn)行合理控制，而且取得了很好的效果。電力系統(tǒng)線性最優(yōu)控制器目前已在電力生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，作用越來(lái)越突出，影響也越來(lái)越大。不過(guò)有一點(diǎn)需要注意，由于這種控制器是針對(duì)電力系統(tǒng)的局部線性化模型來(lái)設(shè)計(jì)的，在強(qiáng)非線性的電力系統(tǒng)中對(duì)大干擾的控制效果不理想。

3.2 模糊控制

這種方法有許多優(yōu)點(diǎn)，不但實(shí)用性較強(qiáng)，而且操作起來(lái)十分方便簡(jiǎn)單。在家用電器中表現(xiàn)出良好的性能。在目前，為實(shí)現(xiàn)有效控制，較為常用的方法就是建立模型，不過(guò)在實(shí)際中，要建立數(shù)學(xué)模型是有一定的難度的。與其相比，模糊關(guān)系模型的建立相對(duì)會(huì)容易些，而其優(yōu)勢(shì)也在大量的應(yīng)用中得以充分發(fā)揮。除了模型，其相應(yīng)的理論也在日常生活中多個(gè)領(lǐng)域得到利用，如電風(fēng)扇等一些家用電器。以恒溫器為例，對(duì)于普通的恒溫器，可借助模糊控制器加以改進(jìn)。多數(shù)情況下，電熱爐或其他電器在不同狀態(tài)中溫度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，恒溫器的作用就是對(duì)其進(jìn)行合理調(diào)節(jié)并保存記錄，為以后的使用提供方便。這是從理論上說(shuō)的，在實(shí)際操作中往往會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，通常表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是在恒溫應(yīng)用中，可能會(huì)出現(xiàn)圍繞恒溫?cái)[動(dòng)振蕩的情況，二是在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生溫度過(guò)高的狀況。為了盡量避免這些問(wèn)題的出現(xiàn)，減小其發(fā)生率，可選用模糊控制器加以有效控制。至于具體的操作方法，則很容易掌握，只需輸入兩個(gè)語(yǔ)言變量，分別為溫度、溫度變化，各自論域通常會(huì)用5組語(yǔ)言變量互相跨接進(jìn)行描述即可。采取這個(gè)措施，雖然方法簡(jiǎn)單，卻能起到很不錯(cuò)的節(jié)電效果，一旦杜絕了冷態(tài)加熱時(shí)的超溫現(xiàn)象，熱態(tài)中圍繞恒溫值擺動(dòng)的情況也不復(fù)存在。

3.3 專家系統(tǒng)控制

在電力系統(tǒng)中，該方法有著很廣泛的應(yīng)用，且取得的效果也都十分良好，如在辨識(shí)危險(xiǎn)信號(hào)、對(duì)故障加以隔離以及系統(tǒng)恢復(fù)控制等方面都發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。不過(guò)由于受各方面條件的影響，在應(yīng)用中還有一定局限性，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①掌握的大多只是基礎(chǔ)知識(shí)和表面功能，對(duì)其更深度的探析則有所不夠；②沒(méi)有健全系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)，碰到很多陌生問(wèn)題會(huì)束手無(wú)策；③缺乏獨(dú)立的創(chuàng)造性，而且驗(yàn)證問(wèn)題做的十分復(fù)雜，容易耗費(fèi)時(shí)間。由分析可知，在應(yīng)用此方法時(shí)，需對(duì)其效益問(wèn)題做重點(diǎn)考慮。

3.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最早是開(kāi)始于上世紀(jì)四十年代，在六十年代曾一度出現(xiàn)研究低潮，然而發(fā)展到今天，不管是學(xué)習(xí)算法，還是模型結(jié)構(gòu)，都取得了比較不錯(cuò)的成效。其結(jié)構(gòu)組成是大量的神經(jīng)元，按照一定的規(guī)律相連接起來(lái)的，其連接權(quán)值上隱含著大量未知信息，因此，采取適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法對(duì)權(quán)值進(jìn)行合理調(diào)整，有利于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從m維空間到n維空間復(fù)雜的非線性映射的實(shí)現(xiàn)。它本身具有非線性的特點(diǎn)，魯棒性、自主學(xué) 習(xí)以及并行處理的能力都比較強(qiáng)，在全球范圍受到了廣泛重視。就目前而言，此方法受到了足夠的重視，有許多相關(guān)專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行了理論研究，但大都集中在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及結(jié)構(gòu)的研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件實(shí)現(xiàn)問(wèn)題等。

3.5 綜合智能系統(tǒng)

綜合智能控制既包含了智能控制與現(xiàn)代控制方法，又包含了各種智能控制方法之間的交叉結(jié)合，對(duì)電力系統(tǒng)這樣一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)來(lái)講，綜合智能控制更有巨大的應(yīng)用潛力。目前，專家系統(tǒng)與模糊控制的結(jié)合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的結(jié)合等是電力系統(tǒng)中的主要研究對(duì)象。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適合于處理非結(jié)構(gòu)化信息，而模糊系統(tǒng)對(duì)處理結(jié)構(gòu)化的知識(shí)更有效。因此，模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。這兩種技術(shù)從不同角度服務(wù)于智能系統(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在低層的計(jì)算方法上，模糊邏輯則用以處理非統(tǒng)計(jì)性的不確定性問(wèn)題，是高層次的推理，這兩種技術(shù)正好起互補(bǔ)作用。因此將二者結(jié)合起來(lái)的研究成果較多。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析我們可知，繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中占據(jù)著相當(dāng)重要的位置，對(duì)輸變電設(shè)備的安全起著關(guān)鍵性的作用。隨著用電量的急劇增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行問(wèn)題成了關(guān)注焦點(diǎn)，為解決這一潛在的危害，必須采取繼電保護(hù)技術(shù)。近些年來(lái)，繼電保護(hù)技術(shù)有了很大進(jìn)步，相應(yīng)的設(shè)備也發(fā)生很大變化，為保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要將該技術(shù)進(jìn)一步完善，即朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及自動(dòng)化方向再邁進(jìn)一步。

參考文獻(xiàn)

[1]李玲，劉闖，張振興，張文奎，馮學(xué)蘭[J].科技致富向?qū)В?012，36（15）：152-154.

[2]高翔.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制策略概述[J].北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012，29（1）：237-239.

[3]黃永紅，楊澤斌.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制課程改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2009.21（6）：149-151.

[4]趙彩宏，鄒貴斌，田立軍，江世芳.一種新型保護(hù)——故障限流器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2000，25（6）：127-130.

[5]戴列峰，劉浩，俞波.新型電力系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控裝置硬件平臺(tái)的研制[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2007，25（S1）：261-263.

[6]姚朝賢.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的探討[J].科技致富向?qū)В?012，38（35）.

[7]龍艷紅，蘭蔚，鄧海鷹.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)方案與實(shí)施[J].中國(guó)電力教育，2011，23（4）：109-111.

[8]李妍淺.論電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2010，29（8）：276-279.

[9]趙憲文.計(jì)算機(jī)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合[J].科技傳播，2011，26（10）：231-234.

篇6

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

一、前言

電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)提出了新的要求,電子技術(shù)及通信技術(shù)等的迅速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,隨著微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用普及,繼電保護(hù)二次系統(tǒng)的自動(dòng)化水平得到不斷提高,許多當(dāng)前由人工處理的模擬信息轉(zhuǎn)化為大量的數(shù)字信息,而技術(shù)管理人員也有許多用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的資料和試驗(yàn)記錄文檔。因此,繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚, 在余年的發(fā)展時(shí)間里經(jīng)歷了個(gè)歷史階段,現(xiàn)在是微機(jī)保護(hù)階段。

二、繼電保護(hù)技術(shù)

繼電保護(hù)裝置是指：當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí),能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào),或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備,一般通稱為繼電保護(hù)裝置。其基本任務(wù)是：當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí),應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令, 使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi), 以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞, 降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響, 并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求。反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況, 并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同（例如有無(wú)經(jīng)常值班人員）發(fā)出信號(hào),以便值班人員進(jìn)行處理, 或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整, 或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。其基本要求是應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏牲和速動(dòng)性。這四“性”之間緊密聯(lián)系, 既矛盾又統(tǒng)一。

三、微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)特點(diǎn)

研究和實(shí)踐證明, 與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比較, 徽機(jī)保護(hù)有許多優(yōu)點(diǎn),其主要特點(diǎn)如下：

1、改善和提高繼電保護(hù)的動(dòng)作特征和性能, 動(dòng)作正確率高。

其主要是在能得到常規(guī)保護(hù)不易獲得的特性；很強(qiáng)的記憶力能夠更好地實(shí)現(xiàn)故障分量保護(hù)；可引進(jìn)自動(dòng)控制、新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù)如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等, 其運(yùn)行正確率很高也已在運(yùn)行實(shí)踐中得到證明。

2、可以方便地?cái)U(kuò)充其他輔助功能。

例如故障錄波、波形分析等, 能夠方便地附加低頻減載、自動(dòng)重合閘、故障錄波、故障測(cè)距等功能。

3、工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。

體現(xiàn)了硬件比較通用, 制造容易統(tǒng)一而且標(biāo)準(zhǔn)裝置體積小, 減少了盤位數(shù)量功耗低。

4、可靠性容易提高。

體現(xiàn)了數(shù)字元件的特性不容易受溫度變化、電源波動(dòng)、使用年限的影響, 不易受元件更換的影響且自檢和巡檢能力強(qiáng), 可用軟件方法檢測(cè)主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。

5、使用靈活方便, 人機(jī)界面越來(lái)越友好。

其維護(hù)調(diào)試也比較方便, 從而縮短了維修時(shí)間同時(shí)依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn), 在現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)軟件方法改變特性、結(jié)構(gòu)。

6、可以進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。

其實(shí)微機(jī)保護(hù)裝置是具有串行通信功能,與變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信聯(lián)絡(luò)使微機(jī)保護(hù)具有遠(yuǎn)方監(jiān)控的特性。

四、如何保證繼電保護(hù)的可靠性

繼電保護(hù)的可靠是由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置與正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來(lái)保證, 任何電力設(shè)備都不允許在無(wú)繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。微機(jī)保護(hù)在全國(guó)電力系統(tǒng)的普及率已相當(dāng)高, 其可靠性、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)不言而喻就徽機(jī)保護(hù)的特殊性而言, 還有一些現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題值得我們注意, 這就是要采用有針對(duì)性的技術(shù)措施把微機(jī)保護(hù)的誤動(dòng)作限制在最小范圍以內(nèi)以下是筆者近年來(lái)工作中體會(huì)，供同行參考。

（一）繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題

當(dāng)在繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)過(guò)程中一定要注意將整組試驗(yàn)和電流回路升流試驗(yàn)放在本次檢驗(yàn)最后進(jìn)行, 這兩項(xiàng)工作完成后, 嚴(yán)禁再拔插件、改定值、改定值區(qū)、改變二次回路接線等工作。

〔二）定值區(qū)問(wèn)題

微機(jī)保護(hù)主要優(yōu)點(diǎn)是可以有多個(gè)定值區(qū), 這極大方便了電網(wǎng)運(yùn)行方式變化和代路情況下的定值更改問(wèn)題?，F(xiàn)在必須注意的是定值區(qū)的錯(cuò)誤對(duì)繼電工作來(lái)說(shuō)是一大忌, 必須采用嚴(yán)格的管理和相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)確保定值區(qū)的正確性措施是, 在修改完定值后, 必須打印定值單及定值區(qū)號(hào),注意日期、變電站、修改人員及設(shè)備名稱, 并重點(diǎn)在繼電保護(hù)工作記錄中注明定值編號(hào)。

（三）一般性檢查

無(wú)論哪種保護(hù), 一般性檢查都是非常重要的, 但是在現(xiàn)場(chǎng)也是容易被忽略的項(xiàng)目, 至少是沒(méi)有認(rèn)真去做。一般性檢查大致包括以下幾個(gè)方面清潔、連接件是否緊固、焊接點(diǎn)是否虛焊、機(jī)械特性等。其次是應(yīng)該將裝置所有的插件拔下來(lái)檢查一遍, 將所有的芯片按緊, 螺絲擰緊并檢查虛焊點(diǎn)。在檢查中, 也必須將各元件、保護(hù)屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項(xiàng)重要工作來(lái)落實(shí)。

（四）接地問(wèn)題

繼電保護(hù)工作中接地問(wèn)題是非常突出的, 可以分以下兩點(diǎn)說(shuō)明保護(hù)屏的各裝置機(jī)箱、屏障等的接地, 必須接在屏內(nèi)的銅排上, 一般生產(chǎn)廠家已做得較好, 只需認(rèn)真檢查。電流、電壓回路的接地也存在可靠性問(wèn)題, 如接地在端子箱, 那么端子箱的接地是否可靠, 這些都是嚴(yán)重影響設(shè)備安全和人身安全的因素。

（五）工作記錄和檢查習(xí)慣

工作記錄一定要認(rèn)真、詳細(xì), 真實(shí)地反映工作一部分的重要環(huán)節(jié), 這樣的工作記錄應(yīng)該說(shuō)是一份技術(shù)檔案, 在日后的工作中是非常有用的。繼電保護(hù)工作記錄應(yīng)在規(guī)程限定的內(nèi)容以外, 認(rèn)真記錄每一個(gè)工作細(xì)節(jié)、處理方法。

五、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電力企業(yè)是一個(gè)“三密企業(yè)資產(chǎn)密集型、技術(shù)密集型、人才密集型”, 知識(shí)管理應(yīng)該成為電力行業(yè)發(fā)展的靈魂, 繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化, 網(wǎng)絡(luò)化, 智能化, 保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化等方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)蛛申。保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用, 新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中,以期取得更好的效果, 從而使徽機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展, 出現(xiàn)了一些引人注目的新趨勢(shì)。

（一）計(jì)算機(jī)化

緊隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅速發(fā)展, 微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高, 除了保護(hù)的基本功能外, 還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間, 快速的數(shù)據(jù)處理功能, 強(qiáng)大的通信能力, 與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力, 高級(jí)語(yǔ)言編程等。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求, 如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性, 如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益, 尚需進(jìn)行具體深入的研究。

（二）網(wǎng)絡(luò)化

當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已經(jīng)成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱,使人類生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域, 也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái),亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性, 這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

（三）智能化

近些年來(lái), 人工智能技術(shù)例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用, 在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開(kāi)始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜的非線性問(wèn)題, 應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解?？梢灶A(yù)見(jiàn), 人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用, 以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。

(四)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的前提下, 保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī), 是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù), 也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此, 每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能, 而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能, 亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。

（五）變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)

現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為改變變電站目前監(jiān)視、控制、保護(hù)、故障錄波、緊急控制裝置和計(jì)量裝置及系統(tǒng)分割的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。高壓、超高壓變電站正面臨著一場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新。繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化的緊密結(jié)合已成為可能, 它表現(xiàn)在集成與資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享。以遠(yuǎn)方終端單元、微機(jī)保護(hù)裝置為核心, 將變電所的控制、信號(hào)、測(cè)量、計(jì)費(fèi)等回路納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 取代傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏, 能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資, 提高二次系統(tǒng)的可靠性。隨著微機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高, 現(xiàn)代通信技術(shù)的迅速發(fā)展, 以及標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)約的陸續(xù)推出, 變電站綜合自動(dòng)化成了熱門話題。競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)將促進(jìn)新的自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用, 在經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)下,變電站將向集成自動(dòng)化方向發(fā)展。根據(jù)變電站自動(dòng)化集成的程度, 可將未來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)分為協(xié)調(diào)型自動(dòng)化和集成型自動(dòng)化。協(xié)調(diào)型自動(dòng)化仍然保留間隔內(nèi)各自獨(dú)立的控制、保護(hù)等裝置, 各自采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的輸出功能, 通過(guò)統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)與站級(jí)相連, 在站級(jí)建立一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 進(jìn)行各個(gè)功能的協(xié)調(diào)。而集成型自動(dòng)化既在間隔級(jí), 又在站級(jí)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行優(yōu)化組合, 是現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合應(yīng)用所謂集成型自動(dòng)化系統(tǒng)是將間隔的控制、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能集成在一個(gè)統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置內(nèi), 間隔內(nèi)部和間隔間以及間隔同站級(jí)間的通信用少量的光纖總線實(shí)現(xiàn), 取消傳統(tǒng)的硬線連接。

篇7

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)化，一體化，智能化

 

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。免費(fèi)論文，智能化。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過(guò)各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。

1 繼電保護(hù)的作用

電力系統(tǒng)運(yùn)行中常會(huì)出現(xiàn)故障和一些異常運(yùn)行狀態(tài)，而這些現(xiàn)象會(huì)發(fā)展成事故，使整個(gè)系統(tǒng)或其中一部分不能正常工作，從而造成對(duì)用戶少送電、停止送電或電能質(zhì)量降低到不能容許的地步，甚至造成設(shè)備損壞和人身傷亡。免費(fèi)論文，智能化。而電力系統(tǒng)各元件之間是通過(guò)電或磁建立的聯(lián)系，任何一元件發(fā)生故障時(shí)，都可能立即在不同成度上影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。免費(fèi)論文，智能化。因此，切除故障元件的時(shí)間常常要求短到1/10s甚至更短。而這個(gè)任務(wù)靠人完成是不可能的，所以要有一套自動(dòng)裝置來(lái)執(zhí)行這一任務(wù)。

繼電保護(hù)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(wù)），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確，大大提高保護(hù)性能和可靠性。

2 繼電保護(hù)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)現(xiàn)狀

1984年原東北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，關(guān)于發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)——變壓器組保護(hù)、微機(jī)線路保護(hù)裝置、微機(jī)相電壓補(bǔ)償方式高頻保護(hù)、正序故障分量方向高頻保護(hù)等也相繼通過(guò)鑒定，至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路保護(hù)裝置為電力系統(tǒng)提供了新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。

到9O年代，隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，此時(shí)，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

2.2 國(guó)外繼電保護(hù)現(xiàn)狀

國(guó)外的繼電保護(hù)已經(jīng)走過(guò)了一個(gè)多世紀(jì)的歷程。上世紀(jì)9 0 年代，隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，不斷有新的改善繼電保護(hù)性能的原理和方案出現(xiàn)，這些原理和方案同時(shí)也對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置硬件提出了更高的要求。由于集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置硬件的發(fā)展也十分迅速，結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加完善。

近年來(lái)與微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域密切相關(guān)的其它領(lǐng)域的飛速發(fā)展給微機(jī)保護(hù)帶來(lái)了全新的革命。國(guó)外微機(jī)保護(hù)發(fā)展了近十五年，經(jīng)歷了三代保護(hù)設(shè)計(jì)上的更新?lián)Q代，并以微處理器技術(shù)與多種己被提出并被可靠證明和廣泛應(yīng)用的算法相結(jié)合為基礎(chǔ)，不斷為新型微機(jī)保護(hù)的開(kāi)發(fā)和完善創(chuàng)造著良好的實(shí)現(xiàn)條件。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)展望

在未來(lái)，微機(jī)保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)集中體現(xiàn)在硬件上高度的集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、性能上高度的開(kāi)放化，軟件上的多功能化。其目的是使微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)功能日益完善的軟硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行及性能價(jià)格比的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

3. 1 計(jì)算機(jī)化

隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件得到了有力的技術(shù)支持，取得了迅速發(fā)展。免費(fèi)論文，智能化。

電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高， 除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。

現(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)。免費(fèi)論文，智能化。因此，用成套工控機(jī)做成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)己經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。繼電保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求， 如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱。由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段，目前的繼電保護(hù)裝置只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量，切除故障元件，縮小事故影響范圍。于是，人們提出了系統(tǒng)保護(hù)的概念，將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)能保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，即每個(gè)保護(hù)單元都能分享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。免費(fèi)論文，智能化。要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。

3.3 保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端，它可以從網(wǎng)上獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心的任一終端，因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可以完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可以完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。

3.4 智能化

近年以來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域的研究也已開(kāi)始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜非線性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可是求解速度更快?？梢灶A(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

鑒于電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)、迅速，有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障件免于繼續(xù)遭受損害的特點(diǎn)，如何在今后確保繼電保護(hù)的更可靠運(yùn)行，牽涉繼電保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的重要課題，因此全面研究繼電保護(hù)發(fā)展趨勢(shì)，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

【1】吳斌，劉沛，陳德樹。繼電保護(hù)中德人工智能及其應(yīng)用電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995。

【2】陳德樹。計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M]。北京：水利電力出版社， 1992。

【3】王維儉。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本原理[M]。北京：清華大學(xué)出版社， 1991。

【4】段玉清，賀家李?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)方法德微機(jī)變壓器保護(hù)。中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1998。

【5】許建安。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中國(guó)水力水電出版社，2005。

篇8

我們?cè)谝惶焯斐砷L(zhǎng)，電腦也在成長(zhǎng)嗎？明天的電腦將變成什么樣？

未來(lái)的電腦將會(huì)完全超出我們的想象，朝更高速、更智能、更小巧、更人性化發(fā)展，變得更加可愛(ài)。

與光賽跑，光學(xué)計(jì)算機(jī)真不賴

與光賽跑，光學(xué)計(jì)算機(jī)可不簡(jiǎn)單。

光學(xué)計(jì)算機(jī)用光子輸送信息，傳送的速度幾乎等于光速（每秒30萬(wàn)千米），是電腦傳送速度的500多倍。而且，它處理信息的頻率為每秒10億次，因而傳載信息的能力非常強(qiáng)。

與現(xiàn)在的電腦相比，光學(xué)計(jì)算機(jī)還有更多的優(yōu)勢(shì)。

超高速的電腦只能在低溫環(huán)境下工作，而光學(xué)計(jì)算機(jī)就不用時(shí)不時(shí)地給自己降降溫了，它可以在通常的室溫下正常工作，完全不用擔(dān)心全身“發(fā)燒”呢。

光信號(hào)傳輸不需要導(dǎo)線，即使在光線交會(huì)時(shí)，它們也不會(huì)互相干擾，所以光學(xué)計(jì)算機(jī)的抗干擾能力很強(qiáng)，在任何惡劣的環(huán)境下都可以開(kāi)展工作。

光學(xué)計(jì)算機(jī)將模擬人腦，它具有一種能夠像人腦那樣工作的存儲(chǔ)器，同時(shí)容錯(cuò)性與人腦相似，即系統(tǒng)中如某一元件遭到損失或運(yùn)算出現(xiàn)局部錯(cuò)誤時(shí)，并不影響整個(gè)計(jì)算的最終結(jié)果。

10多年前，美國(guó)率先推出了世界上第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性光學(xué)計(jì)算機(jī)，但是真正的光學(xué)計(jì)算機(jī)還沒(méi)有問(wèn)世。

目前，光學(xué)計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，如光的存儲(chǔ)技術(shù)、光存儲(chǔ)器以及其他光電子集成電路等都已經(jīng)取得重大突破。我們相信，光學(xué)計(jì)算機(jī)很快就會(huì)跟我們見(jiàn)面的。

效仿大神——神經(jīng)元計(jì)算機(jī)能“聯(lián)想”

計(jì)算機(jī)界的效仿大神，非神經(jīng)元計(jì)算機(jī)莫屬。它就是人類試圖讓計(jì)算機(jī)模擬人腦部分功能的產(chǎn)物，其智能水平與人類的智能水平更加接近。

它是由許許多多人工神經(jīng)元、一定數(shù)量的輸入、一個(gè)或多個(gè)輸出構(gòu)成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)神經(jīng)元，實(shí)際上就是數(shù)據(jù)處理單元或微處理器。

神經(jīng)元計(jì)算機(jī)與我們目前使用的電腦不同，它不采用傳統(tǒng)的按序方式，而是依靠人工神經(jīng)元的相互連接和信息傳遞、處理進(jìn)行工作。

它會(huì)“聯(lián)想”，如果它“見(jiàn)”到紅的、圓的、有芬香味的東西，便會(huì)聯(lián)想到這是蘋果。同時(shí)它具有自我組織能力，它通過(guò)多次處理同類問(wèn)題，能夠把各神經(jīng)元連接成最適用于處理該問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)。

神經(jīng)元計(jì)算機(jī)就像是眾多神經(jīng)元建立起來(lái)的“家”，這些神經(jīng)元有序和諧地工作著，彼此相處融洽。

今后，我們?cè)诠I(yè)、國(guó)防、交通、金融、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，都將可以看到神經(jīng)元計(jì)算機(jī)的身影。

生物計(jì)算機(jī)以蛋白質(zhì)為芯

生物計(jì)算機(jī)的本領(lǐng)真大，竟然能將“蛋白質(zhì)”拉過(guò)來(lái)為己所用。

生物計(jì)算機(jī)又稱仿生計(jì)算機(jī)，是用生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子作為生物芯片而制成的計(jì)算機(jī)。

鑒于蛋白質(zhì)的特性，生物計(jì)算機(jī)擁有其他計(jì)算機(jī)不可能有的一些特性。

它的運(yùn)算速度很快，比目前最新一代的電腦快10萬(wàn)倍，大大超過(guò)人腦的思維速度。用蛋白質(zhì)制成的計(jì)算機(jī)芯片，它的一個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)只有一個(gè)分子大，所以生物計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量很大，可以達(dá)到普通電腦的10億倍。

另外，生物計(jì)算機(jī)的體積小，占用的空間很小，可以隱藏在桌角、墻壁或地板等地方。而且它的能量消耗小，僅相當(dāng)于普通電腦的十分之一。

當(dāng)然，最特別的是，它具有自我修復(fù)功能。當(dāng)內(nèi)部芯片發(fā)生故障時(shí)，不需要人工修理，它能夠自我修復(fù)。

目前，生物計(jì)算機(jī)仍處于研制階段。不過(guò)，它一問(wèn)世，必將成為計(jì)算機(jī)界的新寵。

情感計(jì)算機(jī)也有情感

計(jì)算機(jī)也有情感。

情感計(jì)算機(jī)被賦予了豐富的情感能力，它不僅有邏輯、運(yùn)算等基本功能，而且還善解人意、有人情味，能夠根據(jù)自身的情感做出相應(yīng)的反應(yīng)。

人們?nèi)绻趯W(xué)習(xí)和工作中犯了錯(cuò)誤，都會(huì)感到懊惱，從而認(rèn)真地吸取教訓(xùn)，下次再遇到同類問(wèn)題時(shí)，就會(huì)調(diào)整自己的思路和做法，避免重蹈覆轍。目前沒(méi)有感情的電腦在犯過(guò)一次錯(cuò)誤后，會(huì)不斷地犯同一個(gè)錯(cuò)誤，還屢犯不改。而情感計(jì)算機(jī)在犯了一次錯(cuò)誤之后，就會(huì)感到羞恥，痛改前非，不會(huì)再犯同樣的錯(cuò)誤。

人們?cè)诠ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中取得成功時(shí)，心情愉悅，身心處于極佳的狀態(tài)，就能工作和學(xué)習(xí)得更好，從而心情更好，工作和學(xué)習(xí)更上一層樓，形成一種良性循環(huán)，情感計(jì)算機(jī)也是如此。

根據(jù)情感感知，情感計(jì)算機(jī)還能輕松地避過(guò)病毒和黑客的騷擾。

現(xiàn)在的電腦一般都能在受到病毒或黑客的侵襲時(shí)發(fā)出信號(hào)，但是它卻不能感知何時(shí)會(huì)出現(xiàn)麻煩，并且不會(huì)在這種侵襲剛開(kāi)始時(shí)就立即調(diào)動(dòng)自己的一切力量進(jìn)行反擊。而情感計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)病毒或黑客的侵襲表現(xiàn)出深惡痛絕之感，并且立即做出反應(yīng)，自動(dòng)調(diào)整自己的程序予以狙擊。

篇9

（遼寧東煤基本建設(shè)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110112）

【摘要】伴隨國(guó)內(nèi)工業(yè)的迅速發(fā)展，許多生產(chǎn)安全事故也頻頻見(jiàn)諸報(bào)端，尤其是在煤炭行業(yè)。為了全面提升煤礦井下作業(yè)的安全性，全面數(shù)字化的瓦斯監(jiān)控十分關(guān)鍵，需要將電子信息遠(yuǎn)程化系統(tǒng)應(yīng)用至瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中，保證安全救護(hù)的高效運(yùn)作。所以，本文文介紹了構(gòu)建瓦斯原廠聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的基本要素及要求，分析其重要功能，并闡述數(shù)字化瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)具備的設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞 瓦斯；安全監(jiān)控；數(shù)字化

作者簡(jiǎn)介：李成祥（1964.09.26—），男，遼寧人，本科，管理專業(yè)，研究方向?yàn)槊旱V建設(shè)。

作為一種新型的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視系統(tǒng)主要應(yīng)用于煤礦井下作業(yè)的安全監(jiān)測(cè)。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要有三部分組成，即煤炭井下作業(yè)采集系統(tǒng)、采集傳輸系統(tǒng)、煤炭井上處理系統(tǒng)。當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤炭行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)多種參數(shù)對(duì)井下作業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，能夠快速有效的處理井下安全事故，保障地下施工作業(yè)人員的安全。

1瓦斯遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

1．1瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的組成要素

瓦斯煤炭監(jiān)控系統(tǒng)主要有四個(gè)部分組成，主要有：傳輸器系統(tǒng)，瓦斯井下數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，信息傳輸系統(tǒng)，地上瓦斯信息控制機(jī)處理系統(tǒng)。每部分在系統(tǒng)中都起到了關(guān)鍵性的作用。對(duì)于地上系統(tǒng)而言，主要包括打印機(jī)，顯示器，主機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)備。井下設(shè)備作為收集數(shù)據(jù)的終端，其主要設(shè)備為89C51 型單片機(jī)。此類設(shè)備內(nèi)安裝有隔爆和本質(zhì)安全電源，在低濃度瓦斯的條件下也可以施行正?；╇?。傳感器類型為KG9701型，此種傳感器在第一時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到瓦斯的含量。將實(shí)際的瓦斯?jié)舛纫詳?shù)字的形式進(jìn)行顯示，隨后將其大小傳輸至整個(gè)模塊中。此類瓦斯傳感器功能較多。除了一些基本功能外，可以將現(xiàn)場(chǎng)的斷電信號(hào)進(jìn)行輸出，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?/p>

瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為樹形，以便在井下安裝。同時(shí)，在需要的情況下，可以將這種樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓展，即將瓦斯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為一種多級(jí)分布系統(tǒng)。地上模塊與地下模塊的連接只是通過(guò)一根電纜就可以完成，將地下各個(gè)模塊以并聯(lián)的方式聯(lián)接至電纜中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)正常化的傳輸。

1.2瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的要求

1．2．1保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c保真性

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，要將安全性與保真性放在首要位置。信息安全在網(wǎng)絡(luò)中凸顯出了十分重要的作用，同樣對(duì)井下作業(yè)的安全生產(chǎn)中也具有十分重要的作用。根據(jù)井下作業(yè)的具體情況，建立一套完善的瓦斯監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，考慮到實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行成本，一般采用專線接入的方式，使用SHD 傳輸平臺(tái)來(lái)使相關(guān)信息能夠得到有效的控制。

1．2．2保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的穩(wěn)定性

除了上述安全性與保證性之外，要使用E1線路以此保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)，同時(shí)傳輸線路中的各項(xiàng)誤碼率較小，使數(shù)據(jù)能夠在系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定的傳輸。利用DSH數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，可以提升數(shù)據(jù)的傳輸速度。如果第一傳輸平臺(tái)出現(xiàn)故障，那么系統(tǒng)將會(huì)啟動(dòng)第二傳輸平臺(tái)。

1．2．3發(fā)揮B2112傳輸平臺(tái)的作用

對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸， B2112傳輸平臺(tái)能發(fā)揮非常好的功能。此種平臺(tái)的主要特點(diǎn)為模塊化。如果某個(gè)板卡或端口出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以使用另一模塊進(jìn)行替代，這樣就可以提升了整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性。在電源系統(tǒng)中，可以使用雙電源模塊進(jìn)行系統(tǒng)性的混插。如果整個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題，但是系統(tǒng)仍然可以正常化運(yùn)行。

1．2．4實(shí)現(xiàn)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)的延展化

對(duì)于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要應(yīng)用一些基本的模塊對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，組建多種配置口延展方式，保證數(shù)據(jù)傳輸模塊與網(wǎng)絡(luò)巧妙結(jié)合，進(jìn)而使整個(gè)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系有效的聯(lián)系在一起。

1．2．5保證監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)管的集中統(tǒng)一

對(duì)于井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，主要應(yīng)采用集中統(tǒng)一的網(wǎng)管。如果網(wǎng)管與整個(gè)傳輸監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系在一起，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備帶動(dòng)內(nèi)網(wǎng)管，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。此外，?yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可降低整個(gè)煤礦企業(yè)在安全管理方面的資金投入。

2瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能介紹

當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)等在煤炭行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。對(duì)于瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)而言，主要有以下幾方面的功能：

2.1全面有效的收集煤炭井下作業(yè)的相關(guān)瓦斯數(shù)據(jù)

對(duì)于煤炭井下監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)可以利用瓦斯傳感器將井下出現(xiàn)的不同瓦斯情況進(jìn)行分類。隨后根據(jù)收集的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)間的相互轉(zhuǎn)換，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而制定相關(guān)的解決措施。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，瓦斯傳感器獲取的數(shù)據(jù)可作為一種物理參數(shù)，結(jié)合井下工作的實(shí)際特點(diǎn)，計(jì)算出實(shí)際瓦斯傳感器數(shù)量。

2．2完成瓦斯數(shù)據(jù)的預(yù)處理

進(jìn)行此項(xiàng)工作的主要目的是降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑胍?，以此?lái)獲取更為有效的信息。預(yù)處理同樣也屬于信息凈處理。它可以根據(jù)實(shí)際情況將多余，冗雜的信息及時(shí)地進(jìn)行清除，以此來(lái)保證整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中高效性。在此項(xiàng)處理過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些退化現(xiàn)象。如果出現(xiàn)瓦斯事故，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)較多的干擾因素，各種數(shù)據(jù)在單位中得到進(jìn)一步顯示。所以，如果影響因素確定，在應(yīng)用模式識(shí)別前需將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

2．3判斷瓦斯的閥值，測(cè)算數(shù)字量信號(hào)

此功能也是監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能。在一般情況下，通過(guò)空氣中分布的瓦斯就可以確定瓦斯的閾值。通常，空氣中瓦斯的含量在5%-12%時(shí)，就可能會(huì)引起爆炸。所以，瓦斯的最大值應(yīng)為5%。應(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將多種數(shù)值作出比較，以此來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)間的暢通。另一方面，將瓦斯傳感器獲取的數(shù)據(jù)與最大閾值進(jìn)行對(duì)比，得出一些基本的數(shù)字量信號(hào)，增強(qiáng)對(duì)象的識(shí)別能力。

2．4歸類識(shí)別對(duì)象，方便進(jìn)行分析決策

在監(jiān)控系統(tǒng)中，有一部分可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將識(shí)別的對(duì)象進(jìn)行歸類，并根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練得到實(shí)際的決策規(guī)則。隨后，將決策規(guī)則中的一些被識(shí)破的對(duì)象作出進(jìn)一步分類，將實(shí)際瓦斯的最大值與數(shù)字信號(hào)進(jìn)一步的分析處理。這樣就可以獲得實(shí)際的井下瓦斯是否超出標(biāo)準(zhǔn)，一旦確立超出標(biāo)準(zhǔn)的情況，就應(yīng)當(dāng)立刻采取相關(guān)措施，保障煤炭井下作業(yè)的安全。

3瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)字化要求

3．1瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)傳感器的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)傳感器主要分布在井下，不同的構(gòu)成部分能夠分別進(jìn)行有效、合理化的控制。從內(nèi)容上來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)傳感器主要有控制及通信傳輸系統(tǒng)、瓦斯傳感器系統(tǒng)、電源系統(tǒng)。此類傳感器為KG9701型，即便在3V的電壓下也能判斷井下的環(huán)境，確定瓦斯的閥值，同時(shí)還具備自動(dòng)化調(diào)節(jié)功能?？刂埔约巴ㄐ疟O(jiān)控系統(tǒng)為JENNIC－5139 模塊，此模塊在待機(jī)狀態(tài)下的電流可以達(dá)到30uA，并應(yīng)用嵌入式的（下轉(zhuǎn)第362頁(yè)）（上接第351頁(yè)）模塊，將多種模式結(jié)合在一起，把瓦斯含量的模擬信號(hào)可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。而系統(tǒng)傳感器可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出井下溫度，如果超出預(yù)定設(shè)定的最大溫度，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)警。同時(shí)，地面模塊中的UART將CAN聯(lián)系在一起，同時(shí)也具備其他多種的功能。

3.2瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)模擬量輸入通道設(shè)計(jì)

模擬量轉(zhuǎn)換是在應(yīng)用多選一方式進(jìn)行操作模式，進(jìn)而可以完成整個(gè)模擬樣的采用。根據(jù)CD4067多路轉(zhuǎn)換器的原理，將多路模擬進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作。此種模擬器應(yīng)用的電流較小，這樣就將電導(dǎo)阻控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，保持一種穩(wěn)定的狀態(tài)。對(duì)于瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)模擬器信號(hào)為SHA1144。此種轉(zhuǎn)換器主要包括兩部分，即數(shù)字芯片與模擬芯片。對(duì)于數(shù)字芯片而言，它們分別為邏輯控制電路、逐次比較邏輯寄存器等。對(duì)于模擬芯片而言，其原理主要是應(yīng)用12位單品而組成一種數(shù)字信息轉(zhuǎn)換器。

3．3瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到井下作業(yè)的實(shí)際情況，同時(shí)也要考慮到實(shí)際運(yùn)行情況。只有這樣才能保證數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)合理性與安全性。對(duì)于煤礦數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，應(yīng)將動(dòng)態(tài)化作為首要考慮的因素，將模擬量作為一種實(shí)際的參考數(shù)據(jù)。通過(guò)現(xiàn)代化設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)用SQL程序語(yǔ)句建立動(dòng)態(tài)管理數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)也要注意，在正式運(yùn)行前，要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行預(yù)先測(cè)試，以此來(lái)在正常運(yùn)行時(shí)各個(gè)部分都能正常化運(yùn)行。連接測(cè)試是整個(gè)正式運(yùn)行前最為重要的測(cè)試環(huán)節(jié)，要每隔12s進(jìn)行一次測(cè)試，以此來(lái)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的保真性。

4結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，電子信息技術(shù)在快速發(fā)展，將這些現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用至煤炭瓦斯事故的防范工作中具有十分重要的意義。瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的日趨數(shù)字化，不僅能提升系統(tǒng)的調(diào)節(jié)周期，在最短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確獲取最為有效的數(shù)據(jù)信息，還能實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)的安全化生產(chǎn)，保證煤炭工人能夠在安全條件下進(jìn)行正?；鳂I(yè)，全面帶動(dòng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］倪冠華,張超.中小型煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].煤礦安全,2011(3).

［2］常利銘,胡淑霞,戴劍波.煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化,2011(8).

篇10

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；光纖通訊；設(shè)計(jì)方案；風(fēng)光互補(bǔ)路燈

引 言

隨著我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò).能源需求的快速增漲以及新能源的開(kāi)發(fā)和利用，能源和電力行業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)與挑戰(zhàn)。在供用電的基礎(chǔ)上建設(shè)數(shù)字化智能電網(wǎng)，為抵御不可預(yù)見(jiàn)性地自然災(zāi)害，構(gòu)建數(shù)字化.信息化.自動(dòng)化和互動(dòng)化特點(diǎn)的新型電網(wǎng)。

1.智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本理念

智能堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)具有較強(qiáng)的資源優(yōu)化配置能力和有效抵御各類故障的能力，能夠適應(yīng)各類電源.用戶資源的協(xié)調(diào)互動(dòng).高效率共享以及利用各類信息實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度，顯著提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和用戶服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無(wú)碳經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)和諧發(fā)展。智能電網(wǎng)的基本框架如下圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)基本框架

根據(jù)智能電網(wǎng)的基本框架結(jié)構(gòu)可知：在子站層，引入智能化變電站.互動(dòng)用戶(智能電表).自愈型配電網(wǎng)絡(luò).風(fēng)光互補(bǔ)路燈及電動(dòng)汽車智能充電站等等；在通信層，采用光纖環(huán)網(wǎng)方式，做到信息共享網(wǎng)絡(luò)化；在主站層，建設(shè)包括智能可視化監(jiān)視及優(yōu)化功能在內(nèi)的智能型調(diào)度控制中心。

2.智能電網(wǎng)建設(shè)性設(shè)計(jì)方案分析

2．1一次設(shè)計(jì)

在輸電線路設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)勘測(cè)數(shù)字化.信息標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化；全面實(shí)施狀態(tài)檢修，對(duì)在運(yùn)桿塔.導(dǎo)地線.絕緣子.金具等部件和通道環(huán)境進(jìn)行安全狀態(tài)與預(yù)期剩余壽命評(píng)估；進(jìn)行全壽命周期管理，通過(guò)對(duì)典型環(huán)境條件下輸電線路設(shè)計(jì)部件性能退化規(guī)律的研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，建立設(shè)施壽命分析模型，提出設(shè)施預(yù)測(cè)維修策略；建設(shè)輸電線路安全狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)中心，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).專家系統(tǒng)和遺傳算法等評(píng)估與決策技術(shù)，實(shí)時(shí)分析輸電線路微風(fēng)振動(dòng)(舞動(dòng)).絕緣子泄露電流.地基沉陷.桿塔傾斜.架空線張力與覆冰.氣象環(huán)境等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，對(duì)線路健康狀況.電氣與力學(xué)安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能診斷評(píng)估和趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析，為輸電線路智能化監(jiān)控與維護(hù)決策提供科學(xué)有效的技術(shù)支撐。

在110 kV變電站設(shè)計(jì)中采用智能化電站方案：使用電子式互感器，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到一次設(shè)備上，適應(yīng)系統(tǒng)數(shù)字化.智能化和網(wǎng)絡(luò)化的要求；實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，每個(gè)間隔配置過(guò)程層設(shè)備合并單元(實(shí)現(xiàn)電壓并列切換與故障錄波等功能)及智能終端(實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息及操作數(shù)字化)，而間隔層保護(hù)及自動(dòng)化裝置則通過(guò)光纖以太網(wǎng)(代替電纜連接)與對(duì)應(yīng)間隔的合并單元與智能終端連接；標(biāo)準(zhǔn)上應(yīng)用IEC 61850模型，確保整站數(shù)據(jù)一致性，GOOSE機(jī)制使二次設(shè)備控制操作由硬接線方式轉(zhuǎn)向通信方式，增強(qiáng)系統(tǒng)配置靈活性。

2．2二次設(shè)計(jì)

在110 kV變電站.縣調(diào)和智能配電網(wǎng)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)滿足高速.雙向.實(shí)時(shí)以及集成等四大特征，這將使智能電網(wǎng)成為動(dòng)態(tài)信息和電力交換互動(dòng)的大型基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)這樣的通信系統(tǒng)建成后，可以提高電網(wǎng)供電可靠性和資產(chǎn)利用率，繁榮電力市場(chǎng)，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價(jià)值。

在系統(tǒng)主站設(shè)計(jì)中采用智能化的調(diào)配一體化，調(diào)度.集控.配網(wǎng)管理功能于一體，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)對(duì)輸.配電網(wǎng)及變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)視.協(xié)調(diào)及其控制功能。

2．3用電部分

2．3．1智能電表與用戶管理系統(tǒng)

智能電表是適用于家庭用戶用電信息監(jiān)測(cè).電度計(jì)量及控制的智能終端。而用戶管理系統(tǒng)配合智能電表的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)大用戶遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和負(fù)荷現(xiàn)場(chǎng)管理，提高用電監(jiān)測(cè)及負(fù)荷管理水平，為加強(qiáng)電力需求側(cè)管理提供重要技術(shù)支持。

2．3．2風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)

節(jié)能.環(huán)保.自動(dòng)化程度高及可作為清潔可利用再生能源的風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)將成為未來(lái)路燈的新選擇。

3.智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3．1 自愈的配電網(wǎng)

（1）需要建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的配電網(wǎng)絡(luò)，為其智能化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，重要負(fù)荷冗雜電源配置，全部采用電纜下地敷設(shè)方式，并埋設(shè)于地下排管中。

（2）為及時(shí)掌握電纜各種運(yùn)行狀態(tài)，確保電纜安全運(yùn)行以及科學(xué)合理地調(diào)度電力負(fù)荷輸送，在主干線上同期建設(shè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其功能主要包括：

①環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜外部火災(zāi).淹沒(méi).人為故障位置信息；

②靈活負(fù)荷調(diào)度。根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，預(yù)估電纜負(fù)荷能力，過(guò)載能力，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷輸送的靈活調(diào)度；

③運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)顯示沿電纜線路上的溫度分布曲線.各點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線。出現(xiàn)異常現(xiàn)象及時(shí)報(bào)警，并反映報(bào)警畫面及故障信號(hào)所在區(qū)域的分布圖，顯示故障區(qū)域最高溫度或其他相關(guān)報(bào)警指標(biāo)；

④建立與綿陽(yáng)電業(yè)局調(diào)度中心的通信聯(lián)系，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給電業(yè)局調(diào)度中心。

（3）與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配套，智能化調(diào)配一體化系統(tǒng)主站中設(shè)計(jì)負(fù)荷轉(zhuǎn)供與故障處理兩類功能，前者在系統(tǒng)正常狀態(tài)下，根據(jù)各種限制條件，如負(fù)荷容量.開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)等，基于局部拓?fù)渌阉魉惴?，給出較現(xiàn)有方式更優(yōu)的負(fù)荷供應(yīng)方案，目的是提高系統(tǒng)供電可靠性，減少可能停電的影響范圍；后者是在實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的區(qū)域，根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)識(shí)別各種故障，獲得最優(yōu)故障處理方案和最高的安全保證，并進(jìn)行快速隔離和恢復(fù)。

在實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化中必須要考慮投入與產(chǎn)出比例，不應(yīng)該過(guò)多強(qiáng)調(diào)所有點(diǎn)的饋線自動(dòng)化，而是應(yīng)該根據(jù)線路重要性合理分布一遙.二遙.三遙點(diǎn)，只有重點(diǎn)線路才布置三遙點(diǎn)，而相應(yīng)的故障恢復(fù)策略也需要根據(jù)一遙.二遙.三遙點(diǎn)的分布進(jìn)行考慮，得出結(jié)合實(shí)時(shí)信息點(diǎn)分布的故障隔離和恢復(fù)方案，如一遙模式進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的故障處理方案，二遙模式進(jìn)行基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和量測(cè)數(shù)據(jù)的故障處理方案，三遙模式可以進(jìn)行在故障處理方案基礎(chǔ)上的遙控執(zhí)行。

（4）接納足夠容量的分布式可再生能源及分散儲(chǔ)能裝置也是配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈的重要措施之一。由于有些地區(qū)不具備大規(guī)模建設(shè)分布式可再生電源的條件，但可選取調(diào)度大樓，開(kāi)發(fā)光伏建筑一體化項(xiàng)目，利用建筑的屋頂或幕墻進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，并接入電網(wǎng)。此外，在低壓用戶側(cè)，規(guī)劃建設(shè)智能化小區(qū)，通過(guò)構(gòu)建在智能家居中的即插式混合動(dòng)力汽車充電站實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能。

3．2智能化的調(diào)度系統(tǒng)

除實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的配電管理信息化功能(含業(yè)務(wù)定制.工作流管理.檢修計(jì)劃.操作票管理等)之外，智能化的調(diào)配一體化系統(tǒng)主站還可通過(guò)采集各終 端數(shù)據(jù)，結(jié)合配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制.管理和配網(wǎng)自愈.用戶互動(dòng).高效運(yùn)行.分布式電源靈活接入等智能化功能。

3．2．1智能監(jiān)視及優(yōu)化

①智能化監(jiān)視與告警。能根據(jù)上傳信息發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)運(yùn)行薄弱點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)，并以專家知識(shí)庫(kù)為依據(jù)對(duì)電網(wǎng)越限等告警信息實(shí)現(xiàn)在線判別過(guò)濾，按照類型和輕重緩急分頁(yè)面顯示，并提供處理方案。

②智能可視化顯示。配網(wǎng)可視化技術(shù)可以提高配調(diào)人員警覺(jué)性，快速.準(zhǔn)確掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提高電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行水平，同時(shí)減少調(diào)度員腦力勞動(dòng)，為調(diào)度員運(yùn)行值班提供更高效的監(jiān)視方式。

③視頻監(jiān)視。在變電站.開(kāi)閉所.環(huán)網(wǎng)柜等區(qū)域安裝攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)視，即時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并防火防盜等。

3．2．2 智能自愈

對(duì)于沒(méi)有安裝配電終端的地區(qū)，可以根據(jù)用戶打來(lái)的電話進(jìn)行故障定位.隔離和恢復(fù)，這應(yīng)作為饋線自動(dòng)化功能的重要補(bǔ)充。詳細(xì)的用戶信息支持可以提高供電可靠性和減少停電時(shí)間，同時(shí)可與95598結(jié)合，更好地服務(wù)用電客戶。

3．2．3用戶智能化管理

①防竊電分析。采用電能和電流平衡法兩種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)防竊電。

②負(fù)荷控制。改善電網(wǎng)負(fù)荷曲線形狀，使負(fù)荷均衡地使用，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性.安全性和投資效益。

③WEB信息網(wǎng)建設(shè)?？蛻艨梢栽赪EB上實(shí)現(xiàn)用電信息查詢.用電業(yè)務(wù)辦理.用戶信息錄入等功能，實(shí)現(xiàn)電子營(yíng)業(yè)廳。

④智能電表采集分析。具有智能電表的采集.統(tǒng)計(jì).分析.控制等功能，能以W EB的方式顯示每個(gè)電表的電量曲線，統(tǒng)計(jì)分時(shí)電量.分時(shí)計(jì)費(fèi).設(shè)備用電特性等，并可以基于因特網(wǎng)遠(yuǎn)程查看。

⑤用電信息采集。實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)與用戶之間的雙向信息互動(dòng)功能，提高電能計(jì)量.自動(dòng)抄表.預(yù)付費(fèi)等業(yè)務(wù)的自動(dòng)化程度，為電力用戶提供用電信息查詢和電費(fèi)交納服務(wù)，為開(kāi)展其他增值服務(wù)奠定基礎(chǔ)，也為促進(jìn)智能家居.智能樓宇和智能小區(qū)的全面發(fā)展創(chuàng)造條件。

3．3 新型供用電設(shè)施的利用

風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)具備風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)。它是一套獨(dú)立供電系統(tǒng)，在風(fēng).光任一或同時(shí)具備時(shí)都可以發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池，由蓄電池向負(fù)載提供電力。路燈開(kāi)關(guān)無(wú)須人工操作，由智能時(shí)控器自動(dòng)感應(yīng)天空亮度進(jìn)行控制。