能量計量論文精選(九篇)

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第1篇：能量計量論文范文

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡性能測量技術(shù)性能指標分析與研究

1.引言

隨著Internet技術(shù)和網(wǎng)絡業(yè)務的飛速發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡資源的需求空前增長，網(wǎng)絡也變得越來越復雜。不斷增加的網(wǎng)絡用戶和應用，導致網(wǎng)絡負擔沉重，網(wǎng)絡設(shè)備超負荷運轉(zhuǎn)，從而引起網(wǎng)絡性能下降。這就需要對網(wǎng)絡的性能指標進行提取與分析，對網(wǎng)絡性能進行改善和提高。因此網(wǎng)絡性能測量便應運而生。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡瓶頸,優(yōu)化網(wǎng)絡配置,并進一步發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中可能存在的潛在危險，更加有效地進行網(wǎng)絡性能管理，提供網(wǎng)絡服務質(zhì)量的驗證和控制，對服務提供商的服務質(zhì)量指標進行量化、比較和驗證，是網(wǎng)絡性能測量的主要目的。

2.網(wǎng)絡性能測量的概念

2.1網(wǎng)絡性能的概念

網(wǎng)絡性能可以采用以下方式定義[1]:網(wǎng)絡性能是對一系列對于運營商有意義的，并可用于系統(tǒng)設(shè)計、配置、操作和維護的參數(shù)進行測量所得到的結(jié)果。可見，網(wǎng)絡性能是與終端性能以及用戶的操作無關(guān)的，是網(wǎng)絡本身特性的體現(xiàn)，可以由一系列的性能參數(shù)來測量和描述。

2.2網(wǎng)絡性能參數(shù)的概念

對網(wǎng)絡性能進行度量和描述的工具就是網(wǎng)絡性能參數(shù)。IETF和ITU-T都各自定義了一套性能參數(shù)，并且還在不斷的補充和修訂之中。

2.2.1性能參數(shù)的制定原則

網(wǎng)絡性能參數(shù)的制定必須遵循如下幾個原則：

1)性能參數(shù)必須是具體的和有明確定義的；

2)性能參數(shù)的測量方法對于同一參數(shù)必須具有可重復性，即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測量結(jié)果應該相同；

3)性能參數(shù)必須具有公平性，即對同種網(wǎng)絡的測量結(jié)果不應有差異而對不同網(wǎng)絡的測量結(jié)果則應出現(xiàn)差異；

4)性能參數(shù)必須有助于用戶和運營商了解他們所使用或提供的IP網(wǎng)絡性能；

5)性能參數(shù)必須排除人為因素；

2.2.2ITU-T定義的IP網(wǎng)絡性能參數(shù)

ITU-T對IP網(wǎng)絡性能參數(shù)的定義[2]包括：

1)IP包傳輸延遲(PacketTransferDelay,IPTD)

2)IP包時延變化(IPPacketDelayVariation,IPDV)

3)IP包誤差率(IPPacketErrorRateIPER)

4)IP包丟失率(IPPacketLassRate,IPLR)

5)虛假IP包率(SpuriousIPPacketRate)

6)流量參數(shù)(Flowrelatedparameters)

7)業(yè)務可用性(IPServiceAvailability)

2.2.3IETF定義的IP網(wǎng)絡性能參數(shù)

IETF將性能參數(shù)[3]稱為“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作組來負責網(wǎng)絡性能方面的研究及性能參數(shù)的制定。IETF對IP網(wǎng)絡性能參數(shù)的定義包括：

1)IP連接性

2)IP包傳送時延

3)IP包丟失率

4)IP包時延變化

5)流量參數(shù)

2.3網(wǎng)絡性能結(jié)構(gòu)模型

從空間的角度來看，網(wǎng)絡整體性能可以分為兩種結(jié)構(gòu)：立體結(jié)構(gòu)模型和水平結(jié)構(gòu)模型。

2.3.1立體結(jié)構(gòu)模型

IP網(wǎng)絡就其協(xié)議棧來說是一個層次化的網(wǎng)絡，因此，對IP網(wǎng)絡性能的研究也可以按照一種自上而下的方法進行。可以以IP層的性能為基礎(chǔ)，來研究IP層不同性能與上層不同應用性能之間的映射關(guān)系。

2.3.2水平結(jié)構(gòu)模型

對于網(wǎng)絡的性能，用戶主要關(guān)心的是端到端的性能，因此從用戶的角度來看，可以利用水平結(jié)構(gòu)模型來對IP網(wǎng)絡的端到端性能進行分析。

3.網(wǎng)絡性能測量的方法

網(wǎng)絡性能測量涉及到許多內(nèi)容，如采用主動方式還是被動方式進行測量；發(fā)送測量包的類型；發(fā)送與截取測量包的采樣方式；所采用的測量體系結(jié)構(gòu)是集中式還是分布式等等。

3.1測量包

網(wǎng)絡性能測量中，影響測量結(jié)果的一個重要因素就是測量數(shù)據(jù)包的類型。

3.1.1P類型包

類型P是對IP包類型的一種通用的聲明。只要一個性能參數(shù)的值取決于對測量中采用的包的類型，那么參數(shù)的名稱一定要包含一個具體的類型聲明。

3.1.2標準形式的測量包

在定義一個網(wǎng)絡性能參數(shù)時，應默認測量中使用的是標準類型的包。比如可以定義一個IP連通性度量為：“IP某字段為0的標準形式的P類型IP連通性”。在實際測量中，很多情況下包長會影響絕大多數(shù)性能參數(shù)的測量結(jié)果，包長的變化對于不同目的的測量來說影響也會不一樣。3.2主動測量與被動測量方式

最常見的IP網(wǎng)絡性能測量方法有兩類:主動測量和被動測量。這兩種方法的作用和特點不同，可以相互作為補充。

3.2.1主動測量

主動測量是在選定的測量點上利用測量工具有目的地主動產(chǎn)生測量流量，注入網(wǎng)絡，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)流的傳送情況來分析網(wǎng)絡的性能。主動測量的優(yōu)點是對測量過程的可控性比較高，靈活、機動，易于進行端到端的性能測量；缺點是注入的測量流量會改變網(wǎng)絡本身的運行情況，使得測量的結(jié)果與實際情況存在一定的偏差，而且測量流量還會增加網(wǎng)絡負擔。主動測量在性能參數(shù)的測量中應用十分廣泛，目前大多數(shù)測量系統(tǒng)都涉及到主動測量。

要對一個網(wǎng)絡進行主動測量，需要一個測量系統(tǒng)，這種主動測量系統(tǒng)一般包括以下四個部分:測量節(jié)點（探針）、中心服務器、中心數(shù)據(jù)庫和分析服務器。有中心服務器對測量節(jié)點進行控制，由測量節(jié)點執(zhí)行測量任務，測量數(shù)據(jù)由中心數(shù)據(jù)庫保存，數(shù)據(jù)分析則由分析服務器完成。

3.2.2被動測量

被動測量是指在鏈路或設(shè)備(如路由器，交換機等)上利用測量設(shè)備對網(wǎng)絡進行監(jiān)測，而不需要產(chǎn)生多余流量的測量方法。被動測量的優(yōu)點在于理論上它不產(chǎn)生多余流量，不會增加網(wǎng)絡負擔；其缺點在于被動測量基本上是基于對單個設(shè)備的監(jiān)測，很難對網(wǎng)絡端到端的性能進行分析，并且可能實時采集的數(shù)據(jù)量過大，另外還存在用戶數(shù)據(jù)泄漏等安全性和隱私問題。

被動測量非常適合用來進行流量測量。

3.2.3主動測量與被動測量的結(jié)合

主動測量與被動測量各有其優(yōu)、缺點，而且對于不同的性能參數(shù)來說，主動測量和被動測量也都有其各自的用途。因此，將主動測量與被動測量相結(jié)合將會給網(wǎng)絡性能測量帶來新的發(fā)展。

3.3測量中的抽樣

3.3.1抽樣概念

抽樣，也叫采樣，抽樣的特性是由抽樣過程所服從的分布函數(shù)所決定的。研究抽樣，主要就是研究其分布函數(shù)。對于主動測量，其抽樣是指發(fā)送測量數(shù)據(jù)包的過程；對于被動測量來說，抽樣則是指從業(yè)務流量中采集測量數(shù)據(jù)的過程。

3.3.2抽樣方法

依據(jù)抽樣時間間隔所服從的分布，抽樣方法可分為很多種，目前比較常用的抽樣方法是周期抽樣、隨機附加抽樣和泊松抽樣[4]。周期抽樣是一種最簡單的抽樣方式，每隔固定時間產(chǎn)生一次抽樣。因為簡單，所以應用的很多。但它存在以下一些缺點:測量容易具有周期性、具有很強的可預測性、會使被測網(wǎng)絡陷入一種同步狀態(tài)。隨機附加抽樣的抽樣間隔的產(chǎn)生是相互獨立的，并服從某種分布函數(shù)，這種抽樣方法的優(yōu)劣取決于分布函數(shù)：當時間間隔以概率1取某個常數(shù)，那么該抽樣就退化為周期抽樣。隨機附加抽樣的主要優(yōu)點在于其抽樣間隔是隨機產(chǎn)生的，因此可以避免對網(wǎng)絡產(chǎn)生同步效應，它的主要缺點是由于抽樣不是以固定間隔進行，從而導致頻域分析復雜化。

在RFC2330中，推薦泊松抽樣，它的時間間隔符合泊松分布，它的優(yōu)點是：能夠?qū)崿F(xiàn)對測量結(jié)果的無偏估計、測量結(jié)果不可預測、不會產(chǎn)生同步現(xiàn)象。但是，由于指數(shù)函數(shù)是無界的，因此泊松抽樣有可能產(chǎn)生很長的抽樣間隔，因此，實際應用中可以限定一個最大間隔值，以加速抽樣過程的收斂。

4.性能指標的測量與分析

4.1連接性

連接性[5]也稱可用性、連通性或者可達性，嚴格說應該是網(wǎng)絡的基本能力或?qū)傩?，不能稱為性能，但ITU-T建議可以用一些方法進行定量的測量。目前還提出了連通率的概念，根據(jù)連通率的分布狀況建立擬合模型。

4.2延遲

延遲的定義是[6]：IP包穿越一個或多個網(wǎng)段所經(jīng)歷的時間。延遲由固定延遲和可變延遲兩部分組成[7][8]。固定延遲基本不變，由傳播延遲和傳輸延遲構(gòu)成；可變延遲由中間路由器處理延遲和排隊等待延遲兩部分構(gòu)成。對于單向延遲測量要求時鐘嚴格同步，這在實際的測量中很難做到，許多測量方案都采用往返延遲，以避開時鐘同步問題。

往返延遲的測量方法是：入口路由器將測量包打上時戳后，發(fā)送到出口路由器。出口路由器一接收到測量包便打上時戳，隨后立即使該數(shù)據(jù)包原路返回。入口路由器接收到返回的數(shù)據(jù)包之后就可以評估路徑的端到端時延。4.3丟包率

丟包率的定義是[9]：丟失的IP包與所有的IP包的比值。許多因素會導致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上傳輸時被丟棄，例如數(shù)據(jù)包的大小以及數(shù)據(jù)發(fā)送時鏈路的擁塞狀況等。

為了評估網(wǎng)絡的丟包率，一般采用直接發(fā)送測量包來進行測量。對丟包率進行準確的評估與預測則需要一定的數(shù)學模型。目前評估網(wǎng)絡丟包率的模型主要有貝努利模型、馬爾可夫模型和隱馬爾可夫模型等等[10]。貝努利模型是基于獨立同分布的，即假定每個數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上傳輸時被丟棄的概率是不相關(guān)的，因此它比較簡單但預測的準確度以及可靠性都不太理想。但是，由于先進先出的排隊方式的采用，使得包丟失之間有很強的相關(guān)性，即在傳輸過程中，包被丟失受上一個包丟失的影響相當大。假定用隨機變量Xi代表包的丟失事件，Xi=0表示包丟失，而Xi=1表

示包未丟失。則第i個包丟失的概率為P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的組合情況。當N=2時，該Markov鏈退化為著名的Gilbert模型。隱馬爾可夫模型是對馬爾可夫模型的改進。

MayaYajnik等人所作的172小時的測量試驗[11]結(jié)果表明，在不同的數(shù)據(jù)采樣間隔下（20ms,40ms,80ms,160ms）采用三種不同的丟包率分析模型進行分析得到的結(jié)果完全不同，在不同的估計精確度的要求下實驗結(jié)果也各有不同。因此，目前需要能夠精確描述丟包率的數(shù)學模型。

4.4帶寬

帶寬一般分為瓶頸帶寬和可用帶寬。瓶頸帶寬是指當一條路徑（通路）中沒有其它背景流量時，網(wǎng)絡能夠提供的最大的吞吐量。對瓶頸帶寬的測量一般采用包對(packetpair)技術(shù)，但是由于交叉流量的存在會出現(xiàn)“時間壓縮”或“時間延伸”現(xiàn)象，從而會引起瓶頸帶寬的高估或低估。另外，還有包列等其它測量技術(shù)。

可用帶寬是指在網(wǎng)絡路徑（通路）存在背景流量的情況下，能夠提供給某個業(yè)務的最大吞吐量。因為背景流量的出現(xiàn)與否及其占用的帶寬都是隨機的，所以可用帶寬的測量比較困難。一般采用根據(jù)單向延遲變化情況可用帶寬進行逼近。其基本思想是：當以大于可用帶寬的速率發(fā)送測量包時，單向延遲會呈現(xiàn)增大趨勢，而以小于可用帶寬的速率發(fā)送測量包時，單向延遲不會變化。所以，發(fā)送端可以根據(jù)上一次發(fā)送測量包時單向延遲的變化情況動態(tài)調(diào)整此次發(fā)送測量包的速率，直到單向延遲不再發(fā)生增大趨勢為止，然后用最近兩次發(fā)送測量包速率的平均值來估計可用帶寬

瓶頸帶寬反映了路徑的靜態(tài)特征，而可用帶寬真正反映了在某一段時間內(nèi)鏈路的實際通信能力，所以可用帶寬的測量具有更重要的意義。

4.5流量參數(shù)

ITU-T提出兩種流量參數(shù)作為參考：一種是以一段時間間隔內(nèi)在測量點上觀測到的所有傳輸成功的IP包數(shù)量除以時間間隔，即包吞吐量；另一種是基于字節(jié)吞吐量：用傳輸成功的IP包中總字節(jié)數(shù)除以時間間隔。

Internet業(yè)務量的高突發(fā)性以及網(wǎng)絡的異構(gòu)性，使得網(wǎng)絡呈現(xiàn)復雜的非線性，建立流量模型越發(fā)變得重要。早期的網(wǎng)絡流量模型，是經(jīng)典流量模型，也即借鑒PSTN的流量模型，用poisson模型描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的流量,以及后來的分組火車模型，Markov模型等等。隨著網(wǎng)絡流量子相似性的發(fā)現(xiàn)，基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少進展和得到了廣泛的應用,譬如分形布朗運動模型和分形高斯噪聲模型以及小波理論分析等等。高速網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展使得對巨大的網(wǎng)絡流量進行直接測量幾乎不可能，同時，大量的流量日志也使流量分析變得相當困難。為了解決這一問題，近幾年，流量抽樣測量研究已成為高速網(wǎng)絡流量測量的研究重點。

5．網(wǎng)絡性能測量的展望

網(wǎng)絡性能測量中還有許多關(guān)鍵技術(shù)值得研究。例如：單向測量中的時鐘同步問題；主動測量與被動測量的抽樣算法研究；多種測量工具之間的協(xié)同工作；網(wǎng)絡測量體系結(jié)構(gòu)的搭建；性能指標的量化問題；性能指標的模型化分析[12]～[16]；對網(wǎng)絡未來狀況進行趨勢預測；對海量測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘或者利用已有的模型(Petri網(wǎng)、自相似性、排隊論)研究其自相似性特征[17]~[19]；測量與分析結(jié)果的可視化，以及由測量所引起的安全性問題等等都是目前和今后所要研究的重要內(nèi)容。隨著網(wǎng)絡性能相關(guān)理論、測量方法、分析模型研究的逐漸深入、各種測量工具的不斷出現(xiàn)以及大型測量項目的不斷開展，人們對網(wǎng)絡的認識會越來越深刻，從而不斷地推動網(wǎng)絡技術(shù)向前發(fā)展。6．結(jié)束語：

本文對目前網(wǎng)絡性能測量技術(shù)的主要方面進行了介紹和分析并對未來網(wǎng)絡性能測量的研究重點進行了展望。

參考文獻

[1]ITU-T建議1.350

[2]ITU-T，建議Y1540

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[6]IETF,RFC2681,"ARound-tripDelayMetricforIPPM"

[7]IETF.RFC3393,"IPPacketDelayVariationMetricforIPPM"

PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建

[8]IETF,RFC2680,"AOne-wayPacketLossMetricforIPPM"

[9]H.SanneckandG.CarleGMDFokus,Kaiserin-Augusta-Allee31,D-10589Berlin,Germany,"AFramework

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[10]MayaYajnik,SueMoon,JimKuroseandDonTowsley,"MeasurementandModellingoftheTemporal

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[18]V.Paxson,“MeasurementsandAnalysisofEnd-to-EndInternetDynamics”,Ph.D.dissertation,1997.

第2篇：能量計量論文范文

電力計量具有技術(shù)性、差異性與服務性三個特點，而它的電力計量基本方法，也有三個，分別是：

1、人工抄表技術(shù)。人工抄表技術(shù)是一項傳統(tǒng)技術(shù)，指在每個區(qū)域固定一個抄表員進行每家每戶的抄表并用此進行電費使用量的核算的行為，僅適用于個體管理；

2、遠程抄表技術(shù)。遠程抄表技術(shù)是以遠程通訊技術(shù)及計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)，是一種便捷的現(xiàn)代化電力計量技術(shù)，可靠性高并得到廣泛應用；

3、智能抄表技術(shù)。智能抄表技術(shù)并不是新技術(shù)，但它與傳統(tǒng)電表收集的數(shù)據(jù)相比具有更高的完善性及多樣性，且控制耗電量效果相對明顯?，F(xiàn)階段，我國大部分地區(qū)電力資源不足成為了制約我國經(jīng)濟發(fā)展的主要因素，因此電力計量技術(shù)的發(fā)展成為了我國發(fā)展中較為重要的一項任務。當今，我國經(jīng)濟發(fā)展與人口劇增都導致了資源的使用量增加以及能源大量消耗。電力計量技術(shù)存在的諸多問題也導致不能有效節(jié)約資源，做到節(jié)能環(huán)保，低耗安全。電力資源利用與生產(chǎn)已經(jīng)不再僅僅是技術(shù)問題，它已經(jīng)逐漸成為了我國發(fā)展經(jīng)濟指標中的重要項目。經(jīng)研究表明，近年來我國電力事業(yè)的發(fā)展不盡人意，城市人均耗電量及單位建筑面積耗電量是發(fā)達國家的兩倍左右，嚴重超出了資源能夠承受的范圍，尤其是電力超額，導致社會供求不平衡，影響社會發(fā)展。若想有效控制超額用電，就要完善電力計量技術(shù)應用，廣泛推廣智能電能表對社會向前發(fā)展有重要現(xiàn)實意義。

二、電力計量技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能降耗的前提

電力計量技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能降耗需要以下兩個條件，即先進的電力計量設(shè)備和規(guī)范化程序化的考核制度。先進的設(shè)備與技術(shù)能夠進一步提高監(jiān)測結(jié)果的準確性，但在我國的電子計量技術(shù)設(shè)備的發(fā)展中，處于相對優(yōu)勢地位的只有智能表，但它仍然需要不斷完善與改進。在發(fā)展技術(shù)的同時，我們也要使電力考核程序化，不斷健全完善考核方式，加大考核力度。例如對一些采用大型機電設(shè)備的用電單位，實施系統(tǒng)測量并定期對電力進行平衡檢測，對電量使用進行限額且采用避峰就谷的方法來控制用電，保證科學合理用電，減少資源浪費，避免資源緊缺。對用電量大的單位要不定期檢測一次，進行定期考核，保證電量合理使用。除此之外，還可以制定限電考核，采取超量收費的辦法控制用電。在考核制度不斷完善下，采用遠程電力計量系統(tǒng)，既能夠有效準確的收集電量使用信息數(shù)據(jù)，又能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約環(huán)保，低耗安全，對社會發(fā)展起到了促進作用。

三、智能表在電力計量技術(shù)中發(fā)揮節(jié)能降耗作用

智能表作為我國當前較為科學合理的一種計量手法，被廣泛接受。下面我們分析智能表的主要功能及優(yōu)勢，了解智能表在電力計量技術(shù)中應用的意義。

（一）智能表電力計量技術(shù)主要功能簡述

智能表電力計量技術(shù)主要功能有如下幾點：

1、多時間段與多費率可供選擇。智能表可以根據(jù)設(shè)定的費率及時間段自主進行更換，節(jié)省能源同時也能夠使用電費用更加精準，優(yōu)越性與便捷性顯而易見；

2、功能更加豐富。智能表比傳統(tǒng)電能表多了有功組合電量的功能，能夠進行自定義組合，從而達到節(jié)能降耗目的；

3、實時監(jiān)測。智能表在電力計量中能夠?qū)Ω黜椆δ苓M行監(jiān)測且精確度非常高，還能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進行記錄與反饋，為供電單位提供準確數(shù)據(jù)；

4、端口輸出功能得到強化。端口功能強化能夠使日常用電更加安全與便捷，避免不必要的浪費。

（二）智能表電力計量優(yōu)勢

智能表在電量計量中擁有明顯優(yōu)勢，其優(yōu)勢共有如下四點：

1、節(jié)能高效。智能表可以對電器用電量自行分配并能夠有效控制用電時間，還能夠建立安全防御系統(tǒng)，它可以在用電過程中出現(xiàn)漏電等情況時進行報警。除此之外，智能表除了反饋供電信息還能夠?qū)€路中損耗問題及時反應，方便人們及時處理。智能表能夠分辨出損耗大的設(shè)備提醒人們及時更換或維修，從而達到節(jié)能降耗的效果；

2、防竊電。眾所周知，竊電現(xiàn)象一直受到人們廣泛關(guān)注，盡管在過去采取很多措施，但仍然避免不了竊電現(xiàn)象的發(fā)生。智能表能夠有效分析電路異常用電并找出竊電根源，防止電能肆意揮霍從而避免造成巨大浪費；

3、縮短停電時間。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)無法自動反饋信息，智能表在第一時間將斷電事故反饋給供電部門從而能夠在最短的時間內(nèi)將故障維修好，使人們生活質(zhì)量得到保障；

4、及時檢測供電動態(tài)性。智能表能夠?qū)崟r監(jiān)測用電情況，能夠保證供電系統(tǒng)安全可靠，及時反饋信息的同時，對人們購電時的決定也起著關(guān)鍵性作用。

（三）智能表使用在電力計量中的意義

智能表作為具有較高完善性與多樣性的一種電力計量方法，在日常生活中的應用可謂是必不可少。相比于傳統(tǒng)電力計量技術(shù)，智能表擁有先進的技術(shù)且能夠很好的控制耗電量，并能夠通過紛繁復雜的設(shè)計用以提高所收集的數(shù)據(jù)的可靠性與準確性，對其進行備份處理以備不時之需。智能表與計算機智能信息化采集完美結(jié)合，促進電力能源的節(jié)約，且智能表能夠采用階梯式電價，有效控制了整體用電量，避免出現(xiàn)用電高峰期，從一定程度上來說控制了用電節(jié)奏，降低消耗。智能表明顯提高了電力計量技術(shù)的管理與智能水平，從根本上實現(xiàn)了節(jié)能低耗，真正做到了“低投入高收獲”，節(jié)約了資源，保護了環(huán)境，并且完善了人們?nèi)粘Ｉ钪械挠秒娰|(zhì)量，提高人們生活水平?？偠灾?，智能表在電力計量技術(shù)及電力系統(tǒng)中的應用，對節(jié)能降耗起到了非常重要的作用。

四、結(jié)束語

第3篇：能量計量論文范文

1引言

在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機構(gòu)起著十分重要的作用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分?，F(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機構(gòu)存在著控制手段落后、機械傳動機構(gòu)多、結(jié)構(gòu)復雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執(zhí)行機構(gòu)的全程運行速度取決于其電機的輸出軸轉(zhuǎn)速和其內(nèi)部減速齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調(diào)整，其通用性較弱。整個機構(gòu)缺乏完善的保護和故障診斷措施以及必要的通信手段，系統(tǒng)的安全性較差，不便與計算機聯(lián)網(wǎng)。鑒于以上原因，采用傳統(tǒng)的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)的控制系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性較差。隨著計算機網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線等技術(shù)在工業(yè)過程中的應用，這種執(zhí)行機構(gòu)已遠遠不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。筆者設(shè)計的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)，采用機電一體化技術(shù)，將閥門、伺服電機、控制器合為一體，利用異步電動機直接驅(qū)動閥門的開與關(guān)。通過內(nèi)置變頻器，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡，實現(xiàn)閥門的動作速度、精確定位、柔性開關(guān)以及電機轉(zhuǎn)矩等控制。該電動執(zhí)行機構(gòu)省去了用于控制電機正、反轉(zhuǎn)的接觸器和可控硅換向開關(guān)模件、機械傳動裝置和復雜、昂貴的控制柜和配電柜，具有動作快、保護較完善、便于和計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。實際運行表明，該執(zhí)行機構(gòu)工作穩(wěn)定，性能可靠。

2電動執(zhí)行機構(gòu)的硬件設(shè)計及工作原理

電動執(zhí)行機構(gòu)控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。智能執(zhí)行機構(gòu)從結(jié)構(gòu)上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部分。

控制部分主要由單片機、PWM波發(fā)生器、IPM逆變器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。執(zhí)行驅(qū)動部分主要包括三相伺報電機和位置傳感器。

系統(tǒng)工作原理：

霍爾電流、電壓傳感器及位置傳感器檢測到的逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進行全橋整流得到。

控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設(shè)計：

1)單片機選用INTEL公司生產(chǎn)的8031單片機，它主要通過并行8255口擔負控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉(zhuǎn)矩、閥門開啟、關(guān)閉及閥門開度等設(shè)定信號，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號；處理IPM發(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執(zhí)行機構(gòu)的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信號，向控制系統(tǒng)反饋信號；

2)三相PWM波發(fā)生器PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點，并存入內(nèi)存，然后通過查表及必要的計算產(chǎn)生PWM波，這種方法占用的內(nèi)存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進行整個系統(tǒng)的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。

3)智能逆變模塊IPM為了滿足執(zhí)行機構(gòu)體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機構(gòu)主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開關(guān)和驅(qū)動電路、制動電路于一體，并內(nèi)置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關(guān)器件。

4)位置檢測電路位置檢測電路是執(zhí)行機構(gòu)的重要組成部分，它的功能是提供準確的位置信號。關(guān)鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構(gòu)中多采用繞線電位器、差動變壓器、導電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點。

5)電壓、電流及檢測檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。如圖2-2所示。

6)通訊接口為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)和遠程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內(nèi)部有兩個完全相同的電平轉(zhuǎn)換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉(zhuǎn)換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通訊。

7)時鐘電路時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS12887。DS12887內(nèi)部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。

8)液晶顯示單元為了實現(xiàn)人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設(shè)置或調(diào)試。并采用文字和圖形相結(jié)合的方式，顯示直觀、清晰。

9)程序出格自恢復電路為了保證在強干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復正常，選用MAX705組成程序出格自恢復電路，監(jiān)視程序運行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。

工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖?，引腳2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產(chǎn)生一次復位，復位結(jié)束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復電路繼續(xù)監(jiān)視程序運行。

3閥位及速度控制原理

閥位及速度控制原理框圖如圖3-1所示。

采用雙環(huán)控制方案，其中內(nèi)環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)主要將當前速度與速度給定發(fā)生器送來的設(shè)定速度相比較，通過速度調(diào)節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率，實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法(具體內(nèi)容另文敘述)。

外環(huán)主要根據(jù)當前位置速度的設(shè)定，通過速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。由于大流量閥執(zhí)行機構(gòu)在運行過程中存在加速、勻速、減速等階段。各階段的時間長短、加速度的大小、在何位置開始勻速或減速均與給定位置、當前位置以及運行速度有關(guān)。速度給定發(fā)生器的工作原理為：通過比較實際閥位與給定閥位，當二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點根據(jù)當前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。

執(zhí)行機構(gòu)各階段運行速度的計算原理

圖3-2為執(zhí)行機構(gòu)的典型運行速度圖，它由若干段變化速率不同的折線組成。將曲線上速率開始發(fā)生改變的那一點稱為起始段點，相應的時間稱為段起始時間，如圖3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相應的速度稱為段起始速度，如圖3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。

設(shè)第i段速度的變化速率為ki，則有：

式中：Δv為兩段點之間的速度變化值，Δv＝vi＋1－vi；

Δt為兩段之間的時間，Δt＝ti＋1－ti。

顯然，當ki＝0時為恒速段，ki＞0時為升速段，ki＜0時為減速段。任意時刻的速度給定值為：

Ts為采樣周期。

變化速率ki的取值由給定位置、當前位置以及運行速度的大小確定。

4關(guān)鍵技術(shù)問題的解決

該電動執(zhí)行機構(gòu)采用了最新的變頻調(diào)速技術(shù)，電機驅(qū)動功率小于5．5kW。用戶可根據(jù)需要設(shè)定力矩特性，根據(jù)控制的閥設(shè)定速度，速度分多轉(zhuǎn)式、直行程、角行程3種方式?？刂葡到y(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，控制特性視運行方式、速度而定，并具有自動過流保護、過載保護、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉(zhuǎn)等保護功能。

該執(zhí)行機構(gòu)解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題主要有：

1)閥門柔性開關(guān)柔性開關(guān)主要是為了當閥關(guān)閉或全開時，保證閥門不卡死與損傷。執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，通過精確計算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達到或大于設(shè)定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內(nèi)部過度的撞擊，從而達到最優(yōu)關(guān)閉，實現(xiàn)過力矩保護。

2)閥位的極限位置判斷閥位的極限位置是指全開和全關(guān)位置。在傳統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)中，該位置的檢測是通過機械式限位開關(guān)獲得的。機械式限位開關(guān)精度低，在運行中易松動，可靠性差。在文中，電動執(zhí)行機構(gòu)極限位置通過檢測位置信號的增量獲得。其原理是，單片機將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認為己達到極限位置，立即切斷異步電機的供電電源，保證閥門的安全關(guān)閉或全開。省去了機械式限位開關(guān)，無需在調(diào)試時對其進行復雜的調(diào)整。

3)電機保護的實現(xiàn)為了防止電機因過熱而燒毀，單片機通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器內(nèi)置于電機內(nèi)部。

4)準確定位傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構(gòu)在異步電機通電后會很快達到其額定動作速度，當接近停止位置時，電機斷電后，由于機械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機反向轉(zhuǎn)動來校正。機電一體化的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)當前位置與給定位置的差值以及運行速度的大小超前確定減速點的位置及減速段變化速率ki，使閥門在較低的速度下實現(xiàn)精確的微調(diào)和定位，從而將超程降到最低。

5)模擬信號的隔離。

對于變頻器的直流電壓以及輸出的三相電壓，它們之間的地址不一致，存在著較高的共模電壓，為了保證系統(tǒng)的安全性，必須將它們彼此相互隔離。采用LM358和4N25組成了隔離線性放大電路。如圖4-1所示，采用±15V和±12V兩組獨立的正負電源。若運放A的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運放A輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強度將增強，則使其集射極電壓減小，最后使運放A反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。若A的反相端電位負向偏離虛地，也可以重回到正常狀態(tài)。從而增強了系統(tǒng)的抗干擾性。

5結(jié)束語

該執(zhí)行機構(gòu)集微機技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運行速度和關(guān)斷力矩。該智能執(zhí)行機構(gòu)采用了液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關(guān)狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數(shù)設(shè)定，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息?？傊?，該執(zhí)行機構(gòu)集測量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應了電動執(zhí)行機構(gòu)的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機構(gòu)的研究開發(fā)提供了新的思路。

參考文獻

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［3］AntsaklisPJ．Intelligenceandlearning［J］．IEEEControlSystMag，1995(15)．

第4篇：能量計量論文范文

本計量管理系統(tǒng)基于MicrosoftSQLServer2000數(shù)據(jù)庫，采用VisualBasic6.0程序設(shè)計語言進行編寫設(shè)計，系統(tǒng)主要分為醫(yī)療設(shè)備基本信息管理模塊、醫(yī)療設(shè)備日常維護計量管理模塊和醫(yī)療設(shè)備年檢計量管理模塊三部分。整個計量管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備計量情況進行綜合性管理：對設(shè)備的計量自檢及年檢進行記錄，對設(shè)備的計量年檢時間進行提醒。

2軟件流程

本計量管理系統(tǒng)主要由三部分組成，下面分別對各部分的功能及流程進行介紹。

2.1醫(yī)療設(shè)備基本信息管理模塊

醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療設(shè)備種類及數(shù)量較多，使用科室較為分散，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)借其他科室的情況，這就使醫(yī)療設(shè)備的在用管理極為不便，常出現(xiàn)無法確定某件醫(yī)療設(shè)備處于何處的情況，到年檢的時候經(jīng)常出現(xiàn)漏檢的情況。該模塊主要是為解決這一問題而設(shè)計。醫(yī)院中，每一件醫(yī)療設(shè)備都有固定的編號，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存有該醫(yī)療設(shè)備的設(shè)備名稱、使用科室、在用情況、年檢周期、規(guī)格型號、出廠編號、生產(chǎn)廠家、使用人、維護人、檢測單位等信息。對于新進設(shè)備，系統(tǒng)會自動生成一個編號，該編號為固定唯一的，這就保證了管理的單一性。同時，新進設(shè)備的基本信息需要錄入系統(tǒng)，將其名稱、使用科室、在用情況、年檢周期、規(guī)格型號、出廠編號、生產(chǎn)廠家、使用人、維護人、檢測單位等信息存入數(shù)據(jù)庫，保證在醫(yī)療設(shè)備年檢計量管理模塊及醫(yī)療設(shè)備日常維護計量管理模塊中可以查詢到該設(shè)備的信息。當科室中有設(shè)備需要報廢停用時，科室填寫報廢申請，在管理系統(tǒng)中將在用情況改為報廢或停用，并將該設(shè)備移出日常管理狀態(tài)，這樣在計量管理模塊及維護計量管理模塊中就無法查詢到該設(shè)備的信息，避免了廢棄設(shè)備在下次計量年檢時依舊被記錄為需檢，造成浪費。設(shè)備存在轉(zhuǎn)移到其他科室使用的情況時，需將使用科室修改，保證了對每臺設(shè)備使用地點進行詳細準確的記錄。

2.2醫(yī)療設(shè)備日常維護計量管理模塊

在醫(yī)院日常運營中，每天都會有醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)故障，需要維修。過去醫(yī)院內(nèi)對醫(yī)療設(shè)備的日常計量重視不夠，設(shè)備維修后不進行計量檢測，只要設(shè)備能夠工作就認為已維修完成，但經(jīng)常會出現(xiàn)維修后的設(shè)備檢查結(jié)果出現(xiàn)偏差的情況。而現(xiàn)在醫(yī)療設(shè)備的日常計量工作越來越受到重視，維修后的醫(yī)療設(shè)備需要工程師對其進行計量檢測以保證檢查結(jié)果的準確性。為了保證維修后設(shè)備的運行情況能夠得到追蹤記錄，本計量管理系統(tǒng)別設(shè)計開發(fā)了醫(yī)療設(shè)備日常維護計量管理模塊，該系統(tǒng)可對醫(yī)療設(shè)備的維修情況及維修計量檢測后的運行情況進行跟蹤。當科室有醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)故障后，通過電話將設(shè)備的編號、使用科室、設(shè)備故障等情況上報給設(shè)備維修工程師，工程師根據(jù)編號、使用科室查找到設(shè)備后，將設(shè)備故障情況記錄到系統(tǒng)，維修狀態(tài)設(shè)置為待修，并分派維修人員。維修系統(tǒng)連接到墻上大屏幕，所有維修工程師都可以看到各自需要維修的設(shè)備名單，這樣可保證故障設(shè)備得到及時維修。當維修完成后，相應維修工程師將維修結(jié)果添加到系統(tǒng)中，維修狀態(tài)設(shè)置為已完成，并對是否進行日常計量進行選擇，以便后期追蹤檢查。

2.3醫(yī)療設(shè)備年檢計量管理模塊

醫(yī)院內(nèi)所有的醫(yī)療設(shè)備都需要定期進行計量檢測，需要計量部門出具檢測合格證。而每類設(shè)備檢測周期均不同，有半年期、一年期。每類設(shè)備檢測部門也不同，分為省級計量院和市級計量所。同時，醫(yī)療設(shè)備的使用科室較多，經(jīng)常會出現(xiàn)漏檢的情況。計量管理系統(tǒng)結(jié)合設(shè)備在用情況系統(tǒng)，將每臺設(shè)備的計量情況，特別是上次年檢日期及年檢周期記錄在數(shù)據(jù)庫中。通過查詢系統(tǒng)可以查詢到到期應檢設(shè)備的名單，這樣就避免了儀器漏檢的情況。并且每年計量檢測后各設(shè)備的檢測證書號也存于數(shù)據(jù)庫中，當其他部門進行檢查時可以快速查詢到證書號及檢測情況。

3結(jié)論及展望

第5篇：能量計量論文范文

關(guān)鍵詞：紊流損失 比較 轉(zhuǎn)輪穩(wěn)定性

在水輪機招標的評標階段，對水輪機水力設(shè)計的評審是極其重要的工作內(nèi)容，選擇相對優(yōu)良的水力設(shè)計是招標成功的重要標志之一。水輪機水力特性包括能量、氣蝕、穩(wěn)定三大特性，其中穩(wěn)定性是發(fā)電設(shè)備能否發(fā)揮效益的基礎(chǔ)。

三峽水電站水輪機運行條件復雜，對機組的運行穩(wěn)定性要求高，三峽總公司始終強調(diào)“將機組穩(wěn)定性放在首位”，因而在三峽機組招標評議中，對轉(zhuǎn)輪的穩(wěn)定性重視程度超出了以往國內(nèi)任何電站。

在評標中，除采用常規(guī)方法進行穩(wěn)定性分析外，還討論了用紊流損失分析法對各家水輪機穩(wěn)定性的對比分析。專家們認為，紊流損失分析法的取值是能量特性，依據(jù)可靠，結(jié)論客觀。本文將這種分析方法整理如下，以與同行研討。

1 歐拉方程式及應用

歐拉方程式是研究水輪機工作原理的基本方程式，它的確立至今已有240年以上的歷史，但仍被運用，其形態(tài)：

ηH=(u1V1cosa1-u2V2cosa2)/g

(1)

式中：u1，u2——葉片進口、出口的圓周速度

V1，V2——水流進入、流出葉片的絕對速度

a1，a2——V1，V2分別與U1，U2的夾角

H，η——水流的工作水頭和效率

本文運用歐拉方程式(1)，不是用來設(shè)計轉(zhuǎn)輪，而是用來解釋發(fā)生在轉(zhuǎn)輪前、后的水力現(xiàn)象，準確的說是運用歐拉方程式所反映的物理概念。我們將歐拉方程式用于轉(zhuǎn)輪整體，即：(1)式右邊是發(fā)生在轉(zhuǎn)輪前、后水流平均的工作特性，(1)式左邊是實現(xiàn)這種工作特性所需的有效水頭，且這一有效水頭是通過精確的測量獲得的。

2 紊流方程式的建立

混流式轉(zhuǎn)輪的葉片是固定的，它不能隨水頭H和流量Q的變化而變化，因而在不同的工況(H，Q)點，在葉片進、出口出現(xiàn)不同的水流紊流，認識水流的運動規(guī)律是分析轉(zhuǎn)輪穩(wěn)定特性的基礎(chǔ)。

2.1 設(shè)計工況

在設(shè)計工況下，水流從蝸殼進口到尾水管出口是順暢的，穩(wěn)定的，此時轉(zhuǎn)輪的工作效率最高為ηmax，因而將設(shè)計工況又稱為“最優(yōu)工況”。

設(shè)計工況下的設(shè)計水頭記作H0，設(shè)計流量Q0，該工況下的轉(zhuǎn)輪葉片進出口水流速度三角形見圖1，速度三角形的各速度含義及符號為同行所熟知，在此不贅述。

圖1 設(shè)計工況轉(zhuǎn)輪葉片進出口水流速度三角形

設(shè)計工況的設(shè)計原則是水流對葉片“無撞擊進水，法向出流”，即：β1＝β0(β0為葉片的安放角)，a2＝π/2，為醒目，我們將在設(shè)計工況下，葉片進口絕對速度記作V10相對速度記作W10，進水角記作a10。設(shè)計工況下歐拉方程式為：

ηmaxH0=(u1V10cosa10)/g

(2)

為了便于研究，根據(jù)圖1速度三角形所表示的速度間關(guān)系，將W10替換V10，對(1)式進行變換：

ηmaxH0=[u1(u1-W10cos(π-β0)]/g

(3)

2.2 非設(shè)計工況

轉(zhuǎn)輪的最優(yōu)工況點(H0，Q0)只有一個，由于導葉開度或水頭發(fā)生改變，則轉(zhuǎn)輪離開最優(yōu)工作狀態(tài)而進入非設(shè)計工況工作，此時葉片進、出水流流態(tài)發(fā)生變化，令研究的非設(shè)計工況下水頭為H(H>H0)，流量為Q(Q

(a)葉片進、出速度三角形 (b)進口相對速度W1分解

圖2 非設(shè)計工況葉片進、出口速度三角形

由圖2a的V1，W1的幾何關(guān)系得到下式：

V1cosa1=u1+W1cosβ1

(4)

將(4)式代入(1)式得到：

ηH=[u1（u1W1cosβ1）-u2V2cosa2]/g

(5)

(5)式是由歐拉方程式(1)變換而來，不同的是將水流絕對速度V1轉(zhuǎn)換成葉片表面相對速度W1，以便對問題的討論。

由圖2a可以看出，在研究的非設(shè)計工況下，水流流經(jīng)葉片不再是“無撞擊進水，法向出流”流態(tài)。水流在葉片上的進水角為β1，與葉片安放角β0產(chǎn)生一個沖角β＝β0-β1，此時β>0，稱之正沖角，它隨著導葉開度的減小而增加，當增加到一定數(shù)值時在葉片背面產(chǎn)生葉道渦流，典型的葉道渦流源于葉片上冠處，貫穿葉片間流道從下環(huán)處流出；葉片出口絕對速度V2出現(xiàn)了圓周方向的速度分量V2cosa2，即：水流進入尾水管攜帶了相應的環(huán)量，這是形成層水管渦帶的能源。葉道渦流、強勁的尾水管旋轉(zhuǎn)渦帶是不穩(wěn)定水流的主要表現(xiàn)形式，是造成機組水力不穩(wěn)定運行和對機組造成破壞的主要原因。為了分析它們的存在及嚴重程度，對進口葉片表面相對速度W1進行速度分解，圖2b表示了W1的速度分量和之間的相互關(guān)系，即：

=+

(6)

是在研究的非設(shè)計工況下，沿葉片安放角β0方向的分速度，它與具有相同的軸向流速，因而W10’所代表流過轉(zhuǎn)輪的流量Q與W1是相同的。

u1是圓周方向的分速度，它的頂角是水流對葉片沖角β，值越大，β越大。

設(shè)旋轉(zhuǎn)方向為正向，取，，在圓周方向投影則：

W1cosβ1＝W10'cos(π-β0)+u1

(7)

將(7)式代人(5)式，經(jīng)整理得到：

ηH={u1[u1-W'10cos(π-β0)]}/g+(u1u1-u2V2cosa2)/g

(8)

2.3 虛擬最優(yōu)工況與紊流工況

(8)式右邊第一項，與(3)式右邊具有相同的表達形式，因而可認為該項是該非設(shè)計工況下，假定葉片表面水流按最優(yōu)工況條件工作的工作特性，即“無撞擊進水，法向出流”，既然是假定的，也就是不存在的，因而稱之“虛擬最優(yōu)工況”，為了區(qū)別于轉(zhuǎn)輪的設(shè)計工況，在效率符號上加撇以示區(qū)別，用歐拉方程式表示則有：

η'maxH={u1[u1W'10cos(π-β0)]}/g

(9)

(8)式右邊第二項，除轉(zhuǎn)輪進、出口圓周速度u1、u2是不變的，叢u1、V2cosa2是隨工況的改變而變化，且u1，V2的速度方向也會改變。，的出現(xiàn)標志著運行工況離開了設(shè)計工況，水輪機流道內(nèi)水流不再是最佳的穩(wěn)定流態(tài)，而是出現(xiàn)不穩(wěn)定流態(tài)，其值越大，則不穩(wěn)定水流現(xiàn)象越嚴重，該項的量綱為“米”，可用水力損失的形式表示，為了區(qū)別稱之“紊流損失”，記作[H]：

[H]=(u1u1-u2V2cosa2)/g

(10)

將(9)(10)式代入(8)式得：

ηH=η'maxH+[H]

(11)

必須指出，提出虛擬最優(yōu)工況的意義在于它是一根判別紊流損失大小的準尺，不在于這一最優(yōu)工況是否實際存在。

2.4 紊流方程式

用H減去(11)式兩邊，經(jīng)整理得到：

(1-η)H＝(1-η'max)H+[H]

[H]＝(1-η)H-(1-η'max)H

(12)

(12)式中：H，η是研究的非設(shè)計工況的水頭和實測效率(1-η'max)H是虛擬最優(yōu)工況的水力損失由于在虛擬最優(yōu)工況與轉(zhuǎn)輪的設(shè)計工況下，水輪機流道是相同的，都具有穩(wěn)定的水流流態(tài)特性，兩工況的水力損失血服從流道水力損失特性，即：

(1-η'max)H＝(Q/Q0)2(1-ηmax)H0

(13)

將(13)式代入(12)式：

[H]＝(1-η)H+(Q/Q0)2(1-ηmax)H0

(14)

(14)式稱紊流方程式，可見：用可精確測量的轉(zhuǎn)輪能量特性參數(shù)(η，ηmax，Q，Q0，H，H0)，經(jīng)簡單計算，其計算結(jié)果可說明水輪機流道內(nèi)水力不穩(wěn)定流態(tài)的存在及嚴重程度。

轉(zhuǎn)貼于 3 紊流損失分析法的實踐

對轉(zhuǎn)輪穩(wěn)定性的正確評議和在諸多評定項目中的權(quán)重取決于評標者對電站運行條件的理解和對轉(zhuǎn)輪穩(wěn)定性認識的實踐經(jīng)驗，投標是商業(yè)行為，僅憑紙面上的資料數(shù)據(jù)及保證值進行評議是不夠的。在三峽項目中，我們對轉(zhuǎn)輪間穩(wěn)定性比較嘗試了用率流損失分析法進行紊流損失計算，根據(jù)計算值進行比較。

圖中黑色部分為P≥50MW的區(qū)域

圖3 紊流損失對比圖

我們對三峽機組在100～112m水頭運行范圍，對各家提供的能量特性進行了紊流損失[H]計算分析，為了直觀，我們將紊流損失單位轉(zhuǎn)換成以“MW”計的能量損失P單位，分別計算出紊流損失為10MW、20MW……50MW、60MW的等值線，本文僅表示P≥50MW的區(qū)域，并用黑色塊覆蓋(圖3)。顯然在運行范圍內(nèi)覆蓋黑色塊較小的，表明出現(xiàn)水力穩(wěn)定問題的風險越小，必為首選。需說明50MW不是界定轉(zhuǎn)輪能否承受紊流損失的判據(jù)，僅僅是出現(xiàn)50MW的共同標尺。

從圖3排列①、②兩家特性的黑色區(qū)域比其它4家明顯偏小，而這兩家相當，有差異但不大，若與其他4家相比，表明出現(xiàn)水力穩(wěn)定問題的風險顯著小得多。綜合各種評比因素，三峽項目選擇前兩家轉(zhuǎn)輪的水力設(shè)計是合適的。最終的模型驗證試驗成果也證明了兩家轉(zhuǎn)輪的穩(wěn)定性指標存在這一差異。

4 結(jié)論與討論

(1)紊流損失方程式是從古典的歐拉方程推導而來，因而它的建立是科學的，用能精確測量的能量特性參數(shù)，準確計算出紊流損失值去判斷水流不穩(wěn)定現(xiàn)象的存在及嚴重程度，判斷方法客觀，具有唯一性。

第6篇：能量計量論文范文

關(guān)鍵詞：本科;畢業(yè)論文;船舶動力

一、背景與意義

1.本科畢業(yè)設(shè)計的目的

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）是高等學校實現(xiàn)本科教學培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，能夠集中提升學生學習成果與能力素質(zhì)，是學校教學水平的綜合反映。其意義是多方面的，教育部從促進高等教育持續(xù)健康發(fā)展的高度對其重要意義作了明確界定：“畢業(yè)設(shè)計（論文）是實現(xiàn)培養(yǎng)目標的重要教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計（論文）在培養(yǎng)大學生探求真理、強化社會意識、進行科學研究基本訓練、提高綜合實踐能力與素質(zhì)等方面，具有不可替代的作用，是教育與生產(chǎn)勞動和社會實踐相結(jié)合的重要體現(xiàn)，是培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的重要實踐環(huán)節(jié)。同時，畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量也是衡量教學水平，學生畢業(yè)與學位資格認證的重要依據(jù)。”因此，各高等學校和管理部門都十分重視本科畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量。

2.現(xiàn)有本科畢業(yè)設(shè)計要求

（1）畢業(yè)論文（設(shè)計）應該在培養(yǎng)方案所規(guī)定的時限內(nèi)完成。

（2）畢業(yè)論文的框架和畢業(yè)設(shè)計說明書應符合學校規(guī)定。

（3）畢業(yè)論文（設(shè)計）的表述及圖紙要符合學術(shù)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，總字數(shù)符合學校規(guī)定（特殊情況按學科領(lǐng)域慣例）。

3.本文的研究意義

近幾年來，隨著學生規(guī)模不斷擴大和就業(yè)壓力持續(xù)上升，高校本科畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量日趨下降，這不僅與教育行政部門的要求相去甚遠，也與畢業(yè)設(shè)計（論文）的重要性不相匹配。要提高本科畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量，必須在分析其中存在的內(nèi)在矛盾的基礎(chǔ)上尋求解決辦法。

二、現(xiàn)有運行模式存在的不足

1.現(xiàn)有本科畢業(yè)設(shè)計流程

（1）學院根據(jù)人才培養(yǎng)計劃及學校有關(guān)要求制定本學科或?qū)I(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）教學工作規(guī)范。

（2）每年11月份指導教師申報畢業(yè)設(shè)計（論文）題目，學院審核分配畢業(yè)設(shè)計（論文）指導任務，報學院教務辦備案。

（3）每年12月份學生和指導教師見面，確定畢業(yè)設(shè)計（論文）題目，學院審批后匯總上報教務處備案。

（4）第七學期末指導教師填寫“畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書”，各兩份。交到學院教務辦，院（系）負責人在“畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書”上簽字蓋章。學院教務辦留一份“畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書”備查，另一份發(fā)給學生，日后裝訂在畢業(yè)論文中。

（5）第八學期第一周，學院組織畢業(yè)設(shè)計（論文）教學動員，指導教師同學生見面，布置設(shè)計（論文）任務，提出設(shè)計（論文）要求，正式開始做畢業(yè)設(shè)計（論文），學生收集文獻資料，翻譯外文文獻。

（6）學生交開題報告、指導教師審定開題報告。

（7）6月上旬學生提交畢業(yè)設(shè)計（論文）。

（8）對畢業(yè)設(shè)計（論文）進行，不通過者進行修改后答辯。

（9）6月中、下旬，學院組織畢業(yè)答辯，填寫“畢業(yè)設(shè)計（論文）成績鑒定表”，評定成績，學院對畢業(yè)設(shè)計（論文）的成績評定進行抽查，推薦評為校級優(yōu)秀的學生，各學院答辯委員會要組織答辯。

（10）6月下旬學校答辯委員會組織畢業(yè)設(shè)計（論文）評優(yōu)和抽查工作，并讓部分優(yōu)秀設(shè)計（論文）進行公開答辯。

（11）學院負責人審批，資料歸檔，畢業(yè)設(shè)計（論文）工作總結(jié)。

2.存在的問題

時間短。許多高校將本科畢業(yè)論文安排在大學四年級的第二個學期，有的學校在第一個學期就要求學生進入畢業(yè)論文階段，而此時正是畢業(yè)生就業(yè)的“黃金時期”。在當前求職競爭日益激烈的情況下，畢業(yè)論文與擇業(yè)孰輕孰重，對于畢業(yè)生來說，他們會選擇后者作為第四學年的首要任務。擇業(yè)要耗費學生大量的時間和精力，而畢業(yè)論文從選題、開題、資料收集、初稿、定稿到答辯必須要有足夠的時間和精力才能完成。因此，學生準備畢業(yè)論文的時間有限。

選題盲目。在畢業(yè)設(shè)計選題方面，目前大部分高校仍實行約束性的選題方式。這種方法不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，既限制了學生主觀能動性的發(fā)揮，又抑制了學生的主體意識和主動發(fā)展的愿望，沒有做到因材施教。另外，有的選題范圍太寬，學生只能泛泛而談;有的題目太窄，以致畢業(yè)設(shè)計工作量明顯不足;有的選題過于陳舊;有的選題學生不感興趣，因為學生就業(yè)去向和所學專業(yè)相差甚遠，對搞原專業(yè)的設(shè)計題目缺乏興趣，缺乏主動性，敷衍了事，不求上進，只求通過。

重復率高。網(wǎng)絡上海量的信息數(shù)據(jù)庫為科研和畢業(yè)論文工作帶來了極大的便利，同時也為個別學生學術(shù)不端行為提供了條件。學生不需要經(jīng)過大量的閱讀就可以很快收集到相應資料將文獻綜述的內(nèi)容拼湊成功，甚至個別學生從網(wǎng)上下載一些相關(guān)主題的論文后剪切拼湊出畢業(yè)論文，更有不良網(wǎng)站推出等出售論文業(yè)務。有報道說，即使在全國一流的重點大學中，有抄襲行為的學生也至少高達10%以上，普通大學中估計約在30%左右。

不會運用所學知識。很多學生傾向于選擇相對簡單，工作量偏小的論文題目，而不考慮論文選題能否與所學專業(yè)知識相結(jié)合，更不知道如何將所學專業(yè)知識運用在完成論文中。

三、解決措施

1.提前選題

選題是畢業(yè)設(shè)計（論文）過程的第一步，決定畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究內(nèi)容，是順利完成畢業(yè)設(shè)計（論文）的先決條件。為提高本科畢業(yè)設(shè)計（論文）的質(zhì)量，高校在管理方面要有創(chuàng)新。第一，適當錯開畢業(yè)設(shè)計（論文）與就業(yè)的時間。目前，面向應屆畢業(yè)生的人才招聘工作在下半年11月份逐步展開，一直持續(xù)到第二年的7月份。其中，12月份和3月份是兩個就業(yè)關(guān)鍵期。針對這種情況，高?？梢詫厴I(yè)設(shè)計（論文）的選題和開題環(huán)節(jié)適當提前到10月或11月，同時將答辯環(huán)節(jié)定在5月或6月。這就緩和了畢業(yè)設(shè)計（論文）與就業(yè)關(guān)鍵期之間的沖突。為了使畢業(yè)生有足夠的時間進行畢業(yè)設(shè)計（論文），也可以將整個畢業(yè)設(shè)計（論文）過程的時間延長，保證畢業(yè)生有一個安穩(wěn)的心態(tài)擇業(yè)。

2.重復率高于15%延期2個月畢業(yè)

期間，若論文重復率高于15%，需要學生重新修改論文，修改后不能在正常時間參加答辯，需要重新進行，通過后延期2個月進行單獨答辯。這樣能夠引起學生對論文的重視，嚴厲制止學術(shù)上的抄襲行為。

3.末位淘汰

答辯考核與成績評定是畢業(yè)設(shè)計過程的最后環(huán)節(jié)，是檢查評價畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的重要依據(jù)，答辯考核與成績評定應該本著公開、公平、認真、嚴格的原則組織實施。目前，絕大多數(shù)院校都是在學生答辯的同時進行成績評定，評閱意見由指導教師事先給出，缺乏論文評閱和公示環(huán)節(jié)，建議引入論文評閱制度，每一份畢業(yè)設(shè)計（論文）都指定一到兩名教師進行匿名評閱，給出評語意見，確定其是否有資格參加答辯，在論文評閱的過程中將所有論文在網(wǎng)絡上進行公示，接受大家的檢查監(jiān)督。從答辯制度方面，可以采用公開答辯和隨機抽查方式相結(jié)合，每位指導教師推薦優(yōu)秀學生參加院級公開答辯，其余學生均參加隨機抽查的小組答辯。成績評定階段，根據(jù)論文評閱成績、答辯小組評語綜合給出論文評定意見和最后成績，對評閱成績不合格者不允許參加答辯的論文，答辯考核不合格和最后成績不合格的畢業(yè)設(shè)計，堅決不予通過，要求學生重修畢業(yè)設(shè)計，重新答辯，確保畢業(yè)設(shè)計評定工作的嚴肅性。

4.結(jié)合未來工作需要選擇畢業(yè)設(shè)計題目

選題是畢業(yè)設(shè)計工作的基礎(chǔ)，更是完成高質(zhì)量論文的關(guān)鍵，因此需要確定完善的選題方向，保證選題的質(zhì)量。

（1）選擇與導師科研有關(guān)、具有專業(yè)特點的課題。這是體現(xiàn)辦學特色的需要，是本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目的首要來源，對進一步讀研究生與到科研院所工作的畢業(yè)生特別有吸引力。

（2）選擇與生產(chǎn)實際相結(jié)合的課題。這體現(xiàn)應用能力培養(yǎng)與實踐，適合面向應用型企業(yè)就業(yè)的畢業(yè)生。

（3）結(jié)合學生興趣與就業(yè)傾向，師生共同設(shè)計課題。對就業(yè)傾向已經(jīng)明確的畢業(yè)生可根據(jù)工作單位需要，師生共同設(shè)計針對性更強的課題，做到學用結(jié)合。

四、船舶動力類畢業(yè)設(shè)計實際應用

1.畢業(yè)設(shè)計所用時間規(guī)定

為保證學生充分地了解畢業(yè)設(shè)計題目并有質(zhì)量地完成論文，在第7學期初啟動畢業(yè)設(shè)計選題工作，經(jīng)過大四一年的準備，在第8學期期末組織答辯。

2.選題、開題檢查

立題不重復，建立題目雙選制。學院保證畢業(yè)設(shè)計論文題目和內(nèi)容很好地體現(xiàn)專業(yè)特色，盡量做到一人一題。在選題上，要采取“題目公開，雙向選擇，院系調(diào)控”的做法，確定學生在畢業(yè)設(shè)計中的主體地位，以充分調(diào)動學生的積極性，提倡學生的自主選擇性。根據(jù)學院立題論證后公布的題目范圍，學院組織導師和學生進行雙選，即由學生根據(jù)自己的興趣愛好選擇題目，指導教師也對學生進行考核（導師也會根據(jù)自己所帶學生的性格、專長再局部調(diào)整題目和內(nèi)容）。

集中開題，量化考核。畢業(yè)設(shè)計論文開題環(huán)節(jié)課題組具體負責開題工作，并實行量化考核的辦法。畢業(yè)設(shè)計論文開題報告檢查小組按照學院制定的考核量表分別就學生對題目的理解、查閱資料情況、畢業(yè)設(shè)計的工作思路、工作量等給出評分等級。同時，對一些學生的畢設(shè)進度安排、研究方法和研究內(nèi)容也給出一些意見和建議，幫助一些學生理清工作思路，從而減少或避免學生走彎路。

3.前期、中期、后期工作檢查

課題檢查小組具體負責檢查工作，以確保工作的持續(xù)性，便于掌握每位學生在各個環(huán)節(jié)的情況。在畢業(yè)設(shè)計的前期、中期和后期各進行一次檢查。檢查時每個學生要匯報畢業(yè)設(shè)計進展情況，回答教師提出的問題。中期檢查著重檢查學生對課題內(nèi)容與要求的深入研究情況、有關(guān)資料的收集與分析情況，應完成部分的畢業(yè)設(shè)計論文初稿。后期檢查學生的畢業(yè)設(shè)計論文是否合格。

4.周匯報與周計劃檢查

為提高學生自律性，充分利用有效時間，小組每周進行一次周匯報，每位學生演示一周的工作內(nèi)容，提出問題與組員交流，并對下一周的工作內(nèi)容作出規(guī)劃。

5.題目相關(guān)

題目盡可能反映當代科技發(fā)展水平，讓學生了解、把握國內(nèi)外在該研究領(lǐng)域的最新成果和發(fā)展動態(tài);發(fā)揮學院科研的優(yōu)勢，所出題目盡可能聯(lián)系工程實際、生產(chǎn)和科學研究。畢業(yè)設(shè)計結(jié)合實際的“真題真做”有利于調(diào)動師生雙方的積極性。在指導教師確定畢業(yè)設(shè)計題目后，學院要組織專家對立題進行審查，以保證立題的科學性和實踐性，符合專業(yè)培養(yǎng)教育目標。

6.控制重復率

在正式之前課題組提前進行預，若有重復率超過或臨近規(guī)定百分比，需要重新修改并再次進行直至通過。

四、取得成果（近幾年畢業(yè)設(shè)計成績匯總）

課題組綜合運用多種方法，提高本科畢業(yè)設(shè)計論文質(zhì)量，取得了一定的成績。表1給出了2010至2014級，本科畢業(yè)設(shè)計論文獲得良好以上人數(shù)所占百分比。從表中數(shù)據(jù)可以看出，本科畢業(yè)設(shè)計論文獲得良好以上的學員逐年升高，說明通過運用以上改進方法后，效果良好。

本科畢業(yè)設(shè)計論文是高等學校實現(xiàn)本科教學培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，是大學綜合實力的體現(xiàn)，是對學生學習成果與能力素質(zhì)的一次集中提升。針對本科畢業(yè)設(shè)計論文質(zhì)量不足的原因進行制度改進，加強管理監(jiān)督，通過完成畢業(yè)設(shè)計論文，實現(xiàn)教育與生產(chǎn)勞動和社會實踐相結(jié)合，并培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神。

參考文獻：

[1]廖志凌，邵學軍，劉賢興，張新華.高校本科畢業(yè)設(shè)計中存在的問題及對策[J].江蘇大學學報（高教研究版），2004，26（2）：82-86.

[2]傅金鵬.提高本科畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量的思考[J].柳州師專學報，2009，24（2）：113-116.

第7篇：能量計量論文范文

【關(guān)鍵詞】供電系統(tǒng)；電能計量管理；應用

中圖分類號： U223.6 文獻標識碼： A 文章編號：

近年來，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，電力企業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，供電系統(tǒng)除了要滿足電力供應以外，還要加強電能的計量管理工作，以便適應電力企業(yè)的發(fā)展效率，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，滿足電氣企業(yè)精細化的要求，以適應現(xiàn)代化買方市場的轉(zhuǎn)變。電力計量設(shè)備可以滿足實時監(jiān)控、電量分析預測、遠方抄表、防竊電報警等工作，可以為電費和電價的智能管理提供技術(shù)保障，協(xié)調(diào)電氣企業(yè)與用戶之間的關(guān)系。對于電力企業(yè)而言，電能計量管理工作是電力企業(yè)管理的主要分支工作之一，可以保證電量計量的準確和統(tǒng)一，指導電力企業(yè)進行準確的生產(chǎn)。

1 電能計量工作的發(fā)展

在信息化發(fā)展的現(xiàn)代社會，人們的生活與信息有著密切的關(guān)系，電能計量系統(tǒng)也逐漸的呈現(xiàn)出信息化的發(fā)展模式，為了指導整個社會合理科學的用電，電能計量系統(tǒng)也逐漸根據(jù)用戶的需求變化對用戶的用電進行分時段的計價，保證用戶可以避開用電的高峰，實現(xiàn)用電費用的節(jié)約目的。根據(jù)電能計量系統(tǒng)的特點來看，整個系統(tǒng)中主要包含三個方面的內(nèi)容，一是電能采集與計算機系統(tǒng)的整合；而是使用什么樣的方式來實現(xiàn)對電能的數(shù)據(jù)傳輸；三是如何對電能表進行全面集中的控制和管理。隨著科技水平的進步，國內(nèi)外電能計量系統(tǒng)逐漸朝著信息化、智能化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。

電能計量管理在國外的發(fā)展較早，英國早在1992年就已經(jīng)建立了集開發(fā)、供售、數(shù)據(jù)的采集、計算、賬單的計算于一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，法國和北歐四國在1995年，西班牙、德國、比利時在1997年，意大利在1999年已經(jīng)全部完成了用戶電能表的電子化。我國的電能計量管理系統(tǒng)與2002年開始發(fā)展，當時，隨著省以及跨省電網(wǎng)市場的發(fā)展，我國各省以及跨省電網(wǎng)關(guān)口表已經(jīng)逐漸更新為電子式的多功能電能表，華東和沿海等經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)配合分時電價的實施，開始將大、中容量住戶的電能表更換為電子式的多功能電能表，截止到2002年底，用于居民住宅安裝的單相電子式電能表已經(jīng)超過了31%，達到國際水平的要求，近些年來，隨著社會的發(fā)展，電能計量管理工作也得到了迅速的發(fā)展，在我國大中城市已基本實現(xiàn)普及。加強電能計量管理是節(jié)約能源的重要體現(xiàn)。近年來，水資源和能源呈現(xiàn)出全球化的匱乏趨勢，整個社會對于節(jié)能減排的要求也越來越高，作為電力供應單位，電力企業(yè)應該積極的相應國家號召，做好節(jié)能減排工作，加快計量設(shè)備的更新速度，加大對計量工作人員的技術(shù)和素質(zhì)培訓，加深對電力系統(tǒng)計量技術(shù)的改革，節(jié)約電力企業(yè)的成本，提高經(jīng)營管理帶來的經(jīng)濟效益，減少不必要的資源浪費，節(jié)約不必要的資源輸出，為節(jié)能減排做出應有的貢獻。

2 供電系統(tǒng)做好電能計量管理工作的要點

2.1 消除電能計量管理工作中的盲點

由于我國經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，各個地區(qū)電力企業(yè)的發(fā)展水平和有所不同，經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)早已實現(xiàn)了電能智能管理，但是一些經(jīng)濟落后的地區(qū)，由于資金因素的限制，尚未將電能計量管理系統(tǒng)應用到工作中來，電能的消耗也無法實現(xiàn)精確的計算。此外，一些變電所使用的電容器有功電量，一般不納入計量中，這便是計量工作中的盲點；同時，對于一些低壓計量的銅鐵損，電力部門往往是按照當月用戶用電量的比飼以及變壓器的型號來增收，實際上，這種計算方法并不科學，也缺乏公平性。因此，在未來階段下，一方面國家要加大經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)電力企業(yè)的資金投入，另一方面電力企業(yè)要加強電能計量系統(tǒng)的建設(shè)，全面消除電能計量管理工作中的盲點。

2.2 推廣高可靠性、高精度的電能計量設(shè)備

作為電力供應的單位，供電企業(yè)應該積極的使用高可靠性、高精度的電能計量設(shè)備，實現(xiàn)對電能的精確計量，減少以及消除供電企業(yè)在用電量計算方面存在的誤差，保證計量工作可以順利的進行，為此，可以推廣電子式多功能的電能表，目前，電子式多功能電能表在世界各個國家均已經(jīng)得到了全面的推廣，電網(wǎng)關(guān)口一般使用0.5或者0.2級表，工商用戶則使用0.5、0.2或者1級表，這類電表的功能比較全面，可以實現(xiàn)無功和有功的功能，還可以提現(xiàn)出負荷曲線的變化以及需求量的變化，此外，電子式多功能電能表還具有通信接口和分時計量接口，計量方式安全、可靠，可以為供電系統(tǒng)的精確計算提供有效的保障。

2.3 引入自動抄表系統(tǒng)，解決抄表問題

近年來，隨著階梯式電價收費制度的實施，抄表的工作量也逐漸增加，這就給電費的結(jié)算以及抄表工作帶來了一定的難度，為了解決這一問題，必須要推廣和使用質(zhì)量可靠的自動化抄表系統(tǒng)，自動化抄表系統(tǒng)的應用不僅可以解決抄表難的問題，也可以提高抄表的準確性。自動化抄表系統(tǒng)的功能十分強大，不僅可以實現(xiàn)自動化抄表，也具有可靠性高的特點，同時還兼具通信同能，在溫差較大的環(huán)境下也可以克服傳統(tǒng)感應系統(tǒng)超差以及精度變化大的缺點，此外，自動抄表系統(tǒng)中還帶有保護和遙控功能，徹底解決了抄表難的問題。

2.4 開展反竊電技術(shù)的應用，完善用電管理

除了上述的工作以外，電力企業(yè)還要加強對電能量的實時監(jiān)控和采集系統(tǒng)的建設(shè)，逐漸實現(xiàn)對大中用戶的遠方抄表、實時監(jiān)控、電量分析預測等目標，同時，要積極的開展防竊電監(jiān)控工作，為階梯化電價制度的實施提供完善的技術(shù)保障。此外，要注意到，隨著近年來農(nóng)網(wǎng)改造的完成，用電市場得到進一步的擴展，竊電現(xiàn)象也不僅僅存在于農(nóng)村中，也蔓延到城市之中，猖獗的竊電行為嚴重的影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟利益。因此，應該對供電系統(tǒng)進行合理的改造，全面的推行反竊電技術(shù)，加強對計量裝置的管理工作，建立好完善的電能計量稽查制度，推廣使用帶有反竊電功能的互感器、電能儀器設(shè)備，并做好相關(guān)的防護措施，使反竊電工作由傳統(tǒng)的被動地位轉(zhuǎn)化為主動地位。

3 結(jié)語

電能計量是電力企業(yè)基礎(chǔ)性的生產(chǎn)工作，涉及著各個方面的社會效益和經(jīng)濟效益，隨著科技水平的發(fā)展，電能計量管理系統(tǒng)也在不斷的完善，同時，供電系統(tǒng)的電能計量工作是一項綜合性很強的工作，供電企業(yè)必須認真的對待，電力企業(yè)的計量人員也要正確的對待電能計量工作，積極的學習新技術(shù)，了解電能計量工作的進行，保障供電安全，在保證電能計量準確性的同時為國家的節(jié)能減排工作作出應有的貢獻。

參考文獻：

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【2】周尚禮，伍少成，陳蔚文，葉瑞貞：能計量管理系統(tǒng)開發(fā)與應用[期刊論文]，電測與儀表，2009，01（25）

【3】單鐵銘，蔡有軍，李兆輝：強計量管理 改進營銷策略[期刊論文]，電力信息化，2005，11（20）

第8篇：能量計量論文范文

關(guān)鍵詞：信息熵；風險；檢驗；國際貿(mào)易

中圖分類號：U692.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006―7973（2016）11-0024-03

信息熵是20世紀就已經(jīng)廣泛應用的理論和方法，但用它來度量國際貿(mào)易中大宗商品的短重風險尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)文獻資料。本論文是江蘇出入境檢驗檢疫局課題“基于承運船舶引起的重量鑒定風險（分析及控制）防范體系研究”（No.2015KJ67）的研究成果。該項目于2015年獲得立項。

通過本論文的研究，建立一個基于信息熵的承運船舶短重風險度量模型，對基于承運船舶引起的短重風險進行分析，指導相關(guān)企業(yè)運用風險分析的基本原理，開展承運船舶風險分析，合理選擇承運船舶，盡量避免因承運船舶選擇不當造成的經(jīng)濟損失；同時探索建立基于大數(shù)據(jù)分析的承運船舶短重風險預警體系，對船舶重大短重風險隱患做到早發(fā)現(xiàn)、早研判、早預警、早處置。從而形成一套體系完整、結(jié)構(gòu)科學、應對有效的航運船舶風險防范體系，提高監(jiān)管效率，提升工作的主動性、針對性和有效性，更好的服務對外貿(mào)易的發(fā)展。

1 短重風險與風險度量

1.1 風險的概念

對“風險”這一概念，各界一直以來未達成一致，但普遍認可風險的定義包含了兩個共同點：不確定性和損失。美國學者海恩斯在其1895年出版的著作《Risk as an Economic Factor》中，最早提出“風險”的概念。20世紀20年代初，美國經(jīng)濟學家芝加哥學派創(chuàng)始人富蘭克?奈特（Frank Hyneman Knight）把風險與不確定性做了明確區(qū)分，指出風險的特征是概率估計的可靠性。1952年，美國學者格拉爾在其調(diào)查報告《費用控制的新時期――風險管理》中正式提出并使用“風險管理”一詞。1964年，美國教授威廉姆斯和漢斯把人的主觀因素引入對風險的分析上。此后，歐美各國對風險管理的研究逐步趨向系統(tǒng)化和專業(yè)化，使風險管理逐步成為一門獨立的學科。

2009年11月，ISO各成員國的標準組織投票通過ISO 31000《風險管理―風險管理原則與實施指南》，對“風險”的定義為：“不確定性對目標的影響”。同年，我國了GB/T 23649―2009 《風險術(shù)語》，其中對“風險”定義為：“某一事件發(fā)生的概率和其后果的組合”。

根據(jù)上述文獻資料對風險的定義我們可以引申出短重風險的定義：

（1）承運船舶或其他狀況的不確定性對貨物重量的影響。

（2）貨物短重發(fā)生的概率和其后果的組合。

1.2 承運船舶風險因子的構(gòu)成

目前，對承運船舶的風險研究主要是安全性的研究，本論文在借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合水尺鑒重的實際情況，構(gòu)建承運船舶短重風險度量制標。由承運船舶帶來的短重風險主要有四個方面：船型、船舶的計量條件、船舶的計量資料以及其他因素。如圖所示：

承運船舶短重風險是一個復雜系統(tǒng)，按照系統(tǒng)遞階分解原則，承運船舶短重風險度量指標體系也應該是一個分層的樹狀結(jié)構(gòu)。即每層指標即是上層指標的子類指標，又是下層指標的父類指標。最上層的指標即為衡量承運船舶短重風險的指數(shù)。如表1所示：

2 熵與信息熵

“熵”（entropy）概念從首次提出到現(xiàn)在廣泛應用已有160多年的歷史。熵的概念和規(guī)律以及其他推論和有關(guān)定理構(gòu)成了熵理論，熵定律普遍被認為是自然界的最高定律。愛因斯坦（Albert Einstein）說：“熵理論對于整個自然科學來說是第一法則?！钡沁\用熵理論來度量承運船舶短重風險，尚未發(fā)現(xiàn)有任何文獻報道。因此，本論文用信息熵的方法來度量承運船舶短重風險是一次創(chuàng)新和嘗試。

2.1 熵

1865年魯?shù)婪?尤利烏斯?埃馬努埃爾?克勞修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius）在他的論文《力學的熱理論的主要方程之便于應用的形式》中首次提出了熵的概念，并將熵定義為“系統(tǒng)吸收的熱量與恒溫熱源溫度之比”，稱為熱力學熵或熱溫熵或Clausius熵，被用來度量系統(tǒng)中能量的衰竭程度，即熱量不可轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭取?/p>

1877年，物理學家玻爾茲曼將熱力學熵概念做了進一步推廣和深入分析，并把熵定義為一種特殊狀態(tài)的概率：原子聚集方式的數(shù)量。熵可以定義為玻爾茲曼常數(shù)乘以系統(tǒng)分子的狀態(tài)數(shù)的對數(shù)值：

S=klnΩ；K是比例常數(shù)，現(xiàn)在稱為玻爾茲曼常數(shù)。

2.2 信息熵

1948年，美國數(shù)學家、信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)（Shannon）在題為“通訊的數(shù)學理論”的論文中指出：“信息是用來消除隨機不定性的東西”。并應用概率論知識和邏輯方法推導出了信息量的計算公式，稱為信息熵或Shannon熵。信息熵建立了關(guān)于不確定性的一種定量化的度量，奠定了現(xiàn)代信息論的理論基礎(chǔ)。熵在信息論中的定義如下：

（2）船舶的計量條件和船況越好，信息熵就越低；反之，信息熵就越高。所以，信息熵也可以說是船舶計量條件和船況有序化程度的一個度量。

2.3 基于信息熵的風U定量計算

假設(shè)某一承運船舶存在n種可能的不同風險指標，且Pi（i=1，2，…，n）表示每一種船舶風險指標出現(xiàn)的概率，當信息熵取得最大值時，對應的一組風險指標出現(xiàn)的概率占有絕對優(yōu)勢，在這個基礎(chǔ)之上，就可以為信息熵表示各個風險因素的權(quán)值提供理論依據(jù)。而且當Pi相等時，熵值達到最大值，對應的風險因素對系承運船舶影響的不確定性越大。根據(jù)這個原理，可由信息熵來計算各個風險因素的權(quán)值。

假設(shè)一艘船具備如下4個風險指標①沙灘船，②使用設(shè)計圖代替完工圖，③水尺標記尺寸不符合要求，④船舶老舊。每一種風險因素都對短重有兩種可能的影響：正相關(guān)和負相關(guān)，共有8種可能，不確定性為ln8。對每一種風險指標來說當兩種可能性概率相同時，即Pi=0.5時熵最大。

根據(jù)風險因素的熵值計算公式我們可以推出兩個結(jié)論：

（1）熵值越大，短重風險越高，規(guī)避風險的成本越高。

（2）船舶狀態(tài)和計量條件越好，熵值就低，反之，船舶狀態(tài)和計量條件越差，熵值就越高。

2.4 確定風險等級

根據(jù)前文計算出來的風險值，結(jié)合風險等級定義表定義風險所屬范圍，根據(jù)計算出來的風險值是否屬于某風險區(qū)間來判斷該部分風險范圍及類別，例如某承運船舶短重風險值為0.6，則可將該船舶承運貨物短重風險定義為較大，以此反映客觀情況。

3 檢驗策略

3.1 檢驗策略

3.1.1 根據(jù)不同的風險等級采取不同的檢驗策略

對船舶進行評估并分級，包括風險識別，風險分析，風險評價等三個步驟。

（1）對極高風險和高風險的船舶建議貿(mào)易商盡量避免租用這類船舶承運貴重散貨。如果發(fā)現(xiàn)此類承運船舶，建議貿(mào)易雙方更改計重方式。

（2）對于中風險承運船舶，建議貿(mào)易商投保短量險，減少因短重帶來的損失。在對此類承運船舶實施重量檢驗是應提高警惕。

（3）對于低風險船舶貿(mào)易商可以放心租用。在實施重量檢驗是也要注意，特別是拼裝船。

3.1.2 建立基于大數(shù)據(jù)分析的風險預警體系

對于已發(fā)現(xiàn)的高風險船舶建立大數(shù)據(jù)檔案并在檢驗檢疫部門之間實現(xiàn)信息共享。同時，按照所運載貨物的實際短重重量進行風險評估或分級，當遇到同一船舶再次進行水尺計重時，鑒定人員可以利用風險預警數(shù)據(jù)，在計算前重點核查檔案中記錄的問題是否得到了改正。這樣一來既規(guī)避了潛在的風險，又提高了工作效率。

3.1.3 在實際工作中加強對船舶計量條件的審核

根據(jù)信息熵的原理，承運船舶的設(shè)計建造和計量條件越差信息熵越高，風險越高，規(guī)避風險所需的信息量也就越高。因此，在檢驗中應當盡可能多的收集資料和信息（如制表說明、船舶的總布置圖等）來綜合地進行判斷。尤其是對于圖表上所示的計算所需信息（如水尺標記位置、水艙高度等）應該與實際觀測或測量得到的數(shù)據(jù)進行對比，這樣就可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題而不至于造成工作上的失誤。

參考文獻：

[1]國際標準化組織. ISO31000：200險管理-原則與實施指南中文版 [S] . 北京： 中國標準出版社， 2009，21～22.

[2] 中華人民共和國國家標準. GB/T 23649―2009 風險術(shù)語 [S]. 北京： 中國標準出版社， 2009，4～6.

[3] 李銳鋒.試析熱力學第二定律的革命意義.科學技術(shù)與辯證法，1999，16（3）：27～30.

[4] 王九云， 張秀.熵的定義式和系綜概率分布函數(shù)關(guān)系的探討[J]. 咸寧學院學報， 2005， 25（6），41.

[5] 劉連壽.理論物理基礎(chǔ)教程[M].北京：高等教育出版社，2003，537.

第9篇：能量計量論文范文

【關(guān)鍵詞】呼倫貝爾調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)　建設(shè)

一、總則

（一）設(shè)計依據(jù)

1.受呼倫貝爾供電公司委托開展地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)完善及增加二次安全防護設(shè)備工程設(shè)計。

2.《國家電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》

3.《國家電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二平面網(wǎng)絡（SPDnet-2）總體技術(shù)方案》

4.《全國電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》

5.《國家電網(wǎng)公司2011年新建變電站補充規(guī)定》

6.國家及行業(yè)的相關(guān)設(shè)計規(guī)程、標準等。

（二）設(shè)計范圍

1.本工程主要完成呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)的建設(shè)，建設(shè)范圍包括呼倫貝爾地調(diào)核心節(jié)點、以及呼倫貝爾地區(qū)35kV-220kV變電站。

2.本工程設(shè)計內(nèi)容包括呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、業(yè)務需求、應用系統(tǒng)接入方式、網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全措施，相應的設(shè)備配置和工程概算。

（三）設(shè)計原則

1.本工程設(shè)計水平年為2011年,展望2015年。

2.調(diào)度組織關(guān)系按蒙東地區(qū)電網(wǎng)相關(guān)規(guī)定。

3.在專用通道上，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)以SDH方式使用獨立的網(wǎng)絡設(shè)備組網(wǎng)實現(xiàn)了與電力企業(yè)其他數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全隔離。

4.調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)由實時子網(wǎng)和非實時子網(wǎng)組成，他們分別連接控制區(qū)和非控制區(qū)

二、 呼倫貝爾地調(diào)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡業(yè)務及技術(shù)體制

（一）數(shù)據(jù)網(wǎng)絡業(yè)務 呼倫貝爾電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務主要有以下兩類：

1.安全Ⅰ區(qū)業(yè)務

* EMS與RTU或變電站自動化系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)通信

* EMS之間的實時數(shù)據(jù)交換

* 廣域相量測量系統(tǒng)（WAMS）數(shù)據(jù)采集

* 實時電力市場輔助控制信息

* 電力系統(tǒng)動態(tài)測量及控制數(shù)據(jù)

* 穩(wěn)定控制系統(tǒng)

* 五防系統(tǒng)（集控站）

2.安全Ⅱ區(qū)業(yè)務

* 發(fā)電及聯(lián)絡線交換計劃、聯(lián)絡線考核

* 調(diào)度操作票、檢修票等

* 電能量計量計費信息

* 故障錄波、保護和安全自動裝置有關(guān)管理數(shù)據(jù)

* GPS變電站統(tǒng)一時鐘系統(tǒng)數(shù)據(jù)

* 節(jié)能發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)

（二）數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)體制

呼倫貝爾地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為了統(tǒng)一管理、統(tǒng)一防護，采用IP over SDH技術(shù)體制，實現(xiàn)了調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全策略的完整性和統(tǒng)一性，網(wǎng)絡業(yè)務的單一性與可控性，技術(shù)體制的簡單性、一致性。

三、呼倫貝爾地區(qū)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲

（一）網(wǎng)絡拓撲原則

* 滿足調(diào)度業(yè)務實時性、可靠性需求

* 基于電力通信傳輸網(wǎng)絡

* 有利于網(wǎng)絡分區(qū)的實現(xiàn)

* 便于網(wǎng)絡管理、建設(shè)和運行

（二）網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)分為核心層、匯聚層和接入層，其中核心層一般只完成數(shù)據(jù)交換，是網(wǎng)絡業(yè)務的交匯中心；而匯聚層位于接入層和核心層之間，可以完成業(yè)務的分發(fā)和匯聚；接入層可以實現(xiàn)訪問控制和質(zhì)量保護，它主要是將用戶業(yè)務接入網(wǎng)絡。

（三）路由分區(qū)及節(jié)點設(shè)置

呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)節(jié)點設(shè)置如下：

核心節(jié)點：呼倫貝爾地調(diào)

接入節(jié)點：呼倫貝爾地區(qū)35kV-220kV廠站

（四）骨干網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲

呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲如圖1所示。

圖1 呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲

（五） 路由協(xié)議

呼倫貝爾地調(diào)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)部的路由協(xié)議采用OSPF協(xié)議（開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議）。子域與省調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)采用多進程OSPF協(xié)議，并支持BGP協(xié)議。

四、傳輸電路鏈路配置

（一） 配置原則

呼倫貝爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是基于IP技術(shù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，其特點是無連接服務及動態(tài)路由，對電路的帶寬及質(zhì)量要求較高。

骨干層各骨干節(jié)點之間互聯(lián)通信電路要滿足N-1原則，網(wǎng)絡傳輸主路由小于“三跳”。

接入層各接入節(jié)點應按就近接入的原則接入骨干網(wǎng)。

（二） 骨干層傳輸電路鏈路配置方案

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)部各個骨干節(jié)點之間網(wǎng)絡通道全部采用光纖。呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)通道組織如圖2所示。

圖2 呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)通道組織

五、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)IP地址分配

（一）網(wǎng)絡地址編碼及分配應該與網(wǎng)絡拓撲（分區(qū)）及地址管理體制相結(jié)合，這樣可以有效的保證地址的唯一性。按照地址功能要求，網(wǎng)絡IP地址將分為三部分：

1. 路由設(shè)備標志地址

2 .廣域網(wǎng)地址

3 .局域網(wǎng)地址

其中，路由設(shè)備標志地址和廣域網(wǎng)地址為網(wǎng)絡內(nèi)部地址，他們主要用于路由生成和網(wǎng)絡管理，局域網(wǎng)地址則用于系統(tǒng)接入。

（二）網(wǎng)絡IP地址分配原則如下：

1.IP地址的規(guī)劃與劃分應該滿足本期工程對IP地址的需求，同時要充分考慮未來業(yè)務發(fā)展，預留相應的地址段；

2.采用VLSM（可變長子網(wǎng)掩碼），保證IP地址的利用效率；

3.為了減少網(wǎng)絡中信息廣播的數(shù)量，減小路由器路由表的大小，加快路由器的收斂速度，我們可以采用CIDR（無類別編址）技術(shù)；

4.采用結(jié)構(gòu)化的地址空間分配方法，充分考慮地址結(jié)構(gòu)的清晰和路由聚合的可實施性；

5.根據(jù)不同業(yè)務類型的需要來決定地址空間的大小

六、 網(wǎng)絡安全防護

隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡安全形勢也日益嚴峻和復雜，各種網(wǎng)絡安全事件不斷發(fā)生，從技術(shù)、管理和法律等多方面采取綜合措施保障網(wǎng)絡安全已是世界上各國計算機技術(shù)人員的共同目標。

本章將著重從技術(shù)上對接入呼倫貝爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)各應用系統(tǒng)的安全防護問題及所涉及和可采取的對策加以論述和分析。

（一）安全防護的基本原則

1.系統(tǒng)性原則

2.簡單性原則

3.實時、連續(xù)、安全相統(tǒng)一的原則

4.需求、風險、代價相平衡的原則

5.實用與先進相結(jié)合的原則

6.方便與安全相統(tǒng)一的原則

7.全面防護、突出重點（實時閉環(huán)控制部分）的原則

8.分層分區(qū)、強化邊界的原則

9.整體規(guī)劃、分步實施的原則

10.責任到人，分級管理，聯(lián)合防護的原則

（二）安全防護的策略

1.分區(qū)防護、突出重點。所有系統(tǒng)都必須置于相應的安全區(qū)內(nèi)，對實時控制系統(tǒng)等關(guān)鍵業(yè)務采用認證、加密等技術(shù)實施重點保護。

2.安全區(qū)隔離：通過使用不同強度的安全隔離設(shè)備可以讓各安全區(qū)中的業(yè)務系統(tǒng)得到保護。

3.網(wǎng)絡隔離

4.縱向防護。采用認證、加密等手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠方安全傳輸。

（三）安全防護的目標及措施

1.安全防護的目標

為了防止一次系統(tǒng)事故或大面積停電及二次系統(tǒng)的奔潰或癱瘓，安全防護的目標是提高服務質(zhì)量、抵御病毒、黑客、惡意代碼等對系統(tǒng)造成的破壞，尤其是能夠抵御集團式攻擊。

2.安全防護的措施

根據(jù)上述的安全防護目標，安全防護措施主要可以從提高服務質(zhì)量和提高抗攻擊能力兩個方面考慮。

(1)提高服務質(zhì)量的措施

由于呼倫貝爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)采用IP技術(shù)，骨干網(wǎng)的路由協(xié)議為動態(tài)路由協(xié)議，因此IP包從源端到目的端的路徑、帶寬和流量是不可控的，也就是說IP技術(shù)無法提供端到端的服務保障。為了確保IP網(wǎng)絡的服務質(zhì)量，目前許多組織和網(wǎng)絡設(shè)備生產(chǎn)廠家都提出各自的解決方案，歸納起來主要有以下幾種：

① 虛擬局域網(wǎng)（VLAN）

虛擬局域網(wǎng)就是通過對交換機的連接參數(shù)進行設(shè)置，將網(wǎng)絡上的連接設(shè)備進行邏輯分組，這樣可以減少不必要的通信量，提高網(wǎng)絡的性能。虛擬局域網(wǎng)不提供安全控制。

② 多協(xié)議標記交換（MPLS）

多協(xié)議標記交換就是在IP包頭中增加4字節(jié)（32位）的標記，標記交換路由器只在標記定義的路徑上轉(zhuǎn)發(fā)IP包，這樣就大量減少了地址查找和路徑計算的工作，從而提高網(wǎng)絡的處理能力并降低轉(zhuǎn)發(fā)延時，多協(xié)議標記交換能夠提供一定的安全控制。

③ 業(yè)務區(qū)分服務

業(yè)務區(qū)分服務就是對不同業(yè)務的IP包的優(yōu)先級進行設(shè)定，然后由具有業(yè)務區(qū)分功能的路由器根據(jù)IP包的優(yōu)先級來進行擁塞管理和信息流量控制。同樣，業(yè)務區(qū)分服務也不提供安全控制。

(2)提高網(wǎng)絡抗攻擊能力的措施

目前網(wǎng)絡攻擊的類型主要包括：

① 竊聽報文－攻擊者從傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中獲取數(shù)據(jù)并進行分析，以獲取用戶名/口令或者是敏感的數(shù)據(jù)信息。

② IP地址欺騙－攻擊者通過改變自己的IP地址來偽裝成內(nèi)部網(wǎng)用戶或可信任的外部網(wǎng)絡用戶，發(fā)送特定的報文以擾亂正常的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，或者是偽造一些可接受的路由報文（如發(fā)送ICMP的特定報文）來更改路由信息，以竊取信息。

③ 源路由攻擊－攻擊者通過在IP報文的Option域中指定該報文的路由，使報文有可能被發(fā)往一些受保護的網(wǎng)絡。

④ 端口掃描－通過探測防火墻的端口，來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的漏洞；或者事先知道路由器軟件的某個版本存在漏洞，通過查詢特定端口，判斷是否存在該漏洞。然后利用這些漏洞對路由器進行攻擊，使得路由器整個蕩掉或無法正常運行。

⑤ 拒絕服務攻擊－攻擊者的目的是阻止合法用戶對資源的訪問。比如通過發(fā)送大量報文使得網(wǎng)絡帶寬資源被消耗。

⑥ 應用層攻擊－有多種形式，包括探測應用軟件的漏洞、“特洛依木馬”等。

(3) 針對上述“黑客”的攻擊手段，本設(shè)計建議采取如下措施來提高各應用系統(tǒng)的抗攻擊能力。

① 加密技術(shù)

采用對稱密鑰和公開密鑰的方法，實現(xiàn)對信息加密以及設(shè)備和人員身份的認證。信息經(jīng)過加密后由于黑客沒有密鑰，加密信息成為毫無用處的亂碼，使黑客無法冒充運行人員對電力系統(tǒng)的設(shè)備進行控制操作。加密技術(shù)具有很強的抗抵賴性，能夠為各種進行過的操作提供行為證據(jù)，這就為各種事故的分析帶來了便利。

目前對稱加密技術(shù)所采用的算法最具代表性的是DES算法，此算法采用標準的算術(shù)運算和邏輯運算，將明文分成64位的分組進行操作，經(jīng)16輪完全相同的運算后形成密文。對稱加密技術(shù)可用于電力系統(tǒng)關(guān)口電量等信息的加密。

對于公開密鑰使用最廣泛、最著名的是RSA算法，它的密鑰由公開密鑰和私有密鑰組成。通過公開密鑰和私有密鑰對明文的模運算進行加密，通過私有密鑰和公開密鑰對密文的模運算進行解密。公開密鑰密鑰技術(shù)可用于電力系統(tǒng)的身份認證、控制操作認證、電力市場交易申報加密等。

②入侵檢測

入侵檢測系統(tǒng)就是指對妨礙系統(tǒng)資源的完整性、機密性和實用性的一系列違反安全策略的行為進行實時檢測并提出報告的系統(tǒng)。也就是說入侵檢測系統(tǒng)不僅具有接入控制功能，而且可以使針對于網(wǎng)絡或系統(tǒng)的入侵行為得到實時的監(jiān)控，從而檢測到非法入侵。

入侵檢測系統(tǒng)一般可以分為主機基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)、多重主機檢測系統(tǒng)和網(wǎng)絡基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)。

主機基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)通過使用在單一主機收集到的檢測數(shù)據(jù)來進行入侵的判斷。檢測數(shù)據(jù)是指通過程序的進程來采集的原來用戶和現(xiàn)在用戶的CPU消耗量、I/O消耗量、進程所使用的文件及使用的系統(tǒng)信息。

多重主機基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)是指使用從幾個主機收集到的檢測數(shù)據(jù)來進行入侵判定的系統(tǒng)，也就是說把上面在單一主機收集到的檢測數(shù)據(jù)從幾個地方集中到一個系統(tǒng)中，對入侵進行判定。

網(wǎng)絡基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)是指收集網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)，對入侵進行判定，它能夠通過對普通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的過濾，收集到資料后，通過這些資料對入侵進行判定。

由于呼倫貝爾地調(diào)各應用系統(tǒng)安全防護的重點在于整個網(wǎng)絡的安全性上，因此入侵檢測系統(tǒng)應考慮配置網(wǎng)絡基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)，并應考慮與防火墻的聯(lián)動機制。

③安全審計

安全審計系統(tǒng)包括以下主要功能：

－生成安全策略，確定和保持系統(tǒng)中用戶的責任并審查用戶的訪問模式。

－發(fā)現(xiàn)試圖繞過保護機制的訪問及訪問權(quán)限由低級向高級的轉(zhuǎn)移。

－阻止系統(tǒng)的不正當使用。

－對系統(tǒng)問題區(qū)進行檢測和損失評估。

－提供有效的災難恢復。

④防火墻

防火墻是一種計算機硬件和軟件的組合，它能夠在內(nèi)部和外部網(wǎng)絡之間建立起一個安全網(wǎng)關(guān)，從而保護內(nèi)部網(wǎng)絡免受非法用戶的侵犯。防火墻的產(chǎn)品種類大體可分為兩大類：一類為網(wǎng)絡級防火墻，另一類為應用級防火墻。網(wǎng)絡級防火墻是工作在網(wǎng)絡層和傳輸層的防火墻。應用級防火墻除具有網(wǎng)絡級防火墻的功能外，還具備對信息內(nèi)容過濾的功能，拒絕含有敏感字樣或信息的訪問，以確保網(wǎng)絡的安全。兩種級別防火墻相比，應用級防火墻具有更高的安全性，但網(wǎng)絡級防火墻具有更高的通信處理速率。因此在選用防火墻時，應從安全性和實時性兩個方面來綜合考慮。

⑤物理隔離

采用專用的安全隔離裝置，對不希望通過網(wǎng)絡訪問方式通信的兩個網(wǎng)絡從物理層上進行隔離。隔離裝置由正向和反向傳輸兩個部分組成，正向和反向部分的兩個網(wǎng)卡分別與兩個網(wǎng)絡互連并建立TCP連接，在內(nèi)部兩個網(wǎng)卡之間通過非網(wǎng)絡方式連接并只允許數(shù)據(jù)的單項傳輸，從而阻斷了兩個網(wǎng)絡直接建立TCP連接。在隔離裝置的反向部分中，還具有身份認證的功能。

⑥病毒檢測

計算機病毒從其危害程度上可分為兩大類：一類為良性病毒或稱為惡作劇病毒（如小球病毒），這類病毒并不對計算機系統(tǒng)構(gòu)成損害，但卻對程序的進程造成影響，尤其對于實時系統(tǒng)其危害程度是不容忽視的。另一類為惡性病毒（如CIH病毒），這類病毒會對計算機系統(tǒng)帶來嚴重的危害，甚至會帶來災難性的后果。病毒檢測是預防計算機病毒的有效措施，它通過對運行中的計算機系統(tǒng)的實時檢測，隨時發(fā)現(xiàn)病毒并進行消毒，從而保證計算機網(wǎng)絡的安全。

（四）安全區(qū)的劃分及隔離要求

1.安全區(qū)的劃分

根據(jù)地調(diào)業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程、安全要求和目前狀況可以把整個應用系統(tǒng)劃分為I實時控制區(qū)、II非控制生產(chǎn)區(qū)、III生產(chǎn)管理區(qū)、IV管理信息區(qū)四個安全區(qū)。不同的安全區(qū)決定了不同的安全等級和防護水平。其中安全區(qū)Ⅰ的安全等級最高，安全區(qū)II次之，其余依次類推。

2.安全區(qū)橫向及縱向隔離要求

（1）橫向隔離

安全區(qū)I、II不得與安全區(qū)III、IV之間直接聯(lián)系，安全區(qū)I、II與安全區(qū)III、IV之間采用經(jīng)有關(guān)部門認定核準的專用安全隔離設(shè)備進行物理隔離，全隔離裝置分為正向型和反向型兩種，正向型用于安全區(qū)I/II到安全區(qū)III的單向數(shù)據(jù)傳遞；反向型用于安全區(qū)III到安全區(qū)I/II的單向數(shù)據(jù)傳遞，僅允許純數(shù)據(jù)的單向安全傳輸。

（2）縱向隔離

－安全區(qū)I、II均接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，兩個安全區(qū)分別通過實時VPN和非實時VPN實現(xiàn)邏輯隔離。IP認證加密裝置使用的認證密鑰應由省調(diào)統(tǒng)一頒發(fā)和管理。

－在不具備簽發(fā)電力調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字證書的條件時，安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ不得開通遠程撥號服務。

－安全區(qū)III經(jīng)防火墻接入電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，使用電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)劃分出的調(diào)度VPN通信。

－傳統(tǒng)的基于專線通道的通信不涉及網(wǎng)絡安全問題，本設(shè)計不予考慮。

－本設(shè)計對于安全區(qū)IV不做要求。

3.安全區(qū)內(nèi)部安全防護要求

（1）對安全區(qū)Ⅰ及安全區(qū)Ⅱ的要求：

禁止安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ內(nèi)部的E-mail服務。禁止安全區(qū)Ⅰ的Web服務。允許安全區(qū)Ⅱ內(nèi)部及縱向Web服務。安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ的重要業(yè)務（如SCADA）應該采用認證加密機制。安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ內(nèi)的相關(guān)系統(tǒng)間必須分別通過內(nèi)部、外部網(wǎng)關(guān)和中央交換機、接入交換機來對內(nèi)和對外通信，絕不允許利用本系統(tǒng)交換機直接與其它系統(tǒng)進行通信。在不具備簽發(fā)電力調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字證書的條件時，對安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ不開通本地撥號訪問服務。安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ應該部署安全審計措施，邊界上應部署入侵檢測系統(tǒng)。安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ必須采取防惡意代碼措施。

（2）對安全區(qū)Ⅲ要求：

安全區(qū)Ⅲ允許開通E-mail、Web服務。

安全區(qū)III內(nèi)的相關(guān)系統(tǒng)間必須分別通過內(nèi)部、外部網(wǎng)關(guān)和中央交換機、接入交換機來對內(nèi)和對外通信，絕不允許利用本系統(tǒng)交換機直接與其它系統(tǒng)進行通信。

對安全區(qū)Ⅲ撥號訪問服務必須配置具有IPsec VPN客戶端接入功能的防火墻，并設(shè)置必要的安全策略對接入的用戶訪問的范圍和資源做出明確的限制。

安全區(qū)Ⅲ必須采取防惡意代碼措施。

（3）本方案對安全區(qū)Ⅳ不做詳細要求。

（五）調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全防護實施方案

根據(jù)以上安全防護要求，呼倫貝爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)應采取以下安全防護措施：

1.網(wǎng)段劃分

呼倫貝爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)劃分為邏輯隔離的實時子網(wǎng)和非實時子網(wǎng)，實時子網(wǎng)主要用于接入控制區(qū)（安全區(qū)I）的業(yè)務，包括能量管理系統(tǒng)（EMS）、電力數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（集控中心監(jiān)控系統(tǒng)、變電所RTU或綜自等）；非實時子網(wǎng)主要用于接入非控制區(qū)（安全區(qū)II）的業(yè)務，包括電能量計量系統(tǒng)等。

2.本期呼倫貝爾地調(diào)接入網(wǎng)I區(qū)和II區(qū)采用IP縱向加密認證裝置。

七、應用系統(tǒng)接入方式

（一）應用系統(tǒng)接入原則

1.調(diào)度端（縣調(diào)除外）應用系統(tǒng)統(tǒng)一接入骨干網(wǎng)，應用系統(tǒng)間采用域內(nèi)MPLS-VPN互聯(lián)。

2.廠站端應用系統(tǒng)接入相應接入網(wǎng)，調(diào)度端到廠站通信采用跨域MP-EBGP方式互聯(lián)，保證僅跨越一個域。

3.調(diào)度端采用雙機雙卡分別接入雙網(wǎng)。

4.廠站端應采用雙機雙卡分別接入雙網(wǎng)，對于擴卡有問題的老系統(tǒng)，采用雙機單卡方式，雙機分別接入雙網(wǎng)。

5.雙機應為負載均衡方式。

6.對于不支持網(wǎng)絡方式的應用系統(tǒng)，可選用串口方式進行過渡。

7.對于流量較大的新應用功能，原則上接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二平面。

8.按電力二次系統(tǒng)安全防護要求，應用系統(tǒng)應配置安全防護設(shè)施。

(二) 應用系統(tǒng)接入方式

呼倫貝爾地調(diào)應用系統(tǒng)接入方式如圖3所示，220kV廠站應用系統(tǒng)接入方式如圖4所示，35kV-110kV廠站應用系統(tǒng)接入方式如圖5所示。

圖3 呼倫貝爾地調(diào)應用系統(tǒng)接入方式

圖4 220kV廠站應用系統(tǒng)接入方式

圖5 35kV-110kV廠站應用系統(tǒng)接入方式

八、結(jié)束語

呼倫貝爾電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)本著"統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計、統(tǒng)一技術(shù)體制、統(tǒng)一路由策略、統(tǒng)一組織實施"的原則而組建，本工程主要完成呼倫貝爾調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)，在今后的建設(shè)中我們還需不斷將其優(yōu)化和完善。

參考文獻:

[1]郭建平(導師：趙洪山;董國防).華北電力大學（河北）碩士論文.電網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡安全防護體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究.2008(05).

[2]周寧(導師：朱慶生;何建軍).重慶大學碩士論文.重慶電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究.2005(10)