特征值分析

特征值分析（通用12篇）

特征值分析 篇1

摘要：针对平衡点特征值法不能正确反映故障系统的振荡特性,以及轨迹特征值法窗口宽度难以选择的问题,提出一种适用于分析故障系统特征值的方法。利用共享因子将故障切除后的系统进行等值,再利用原网络及故障分量网络支路电流求取故障后各支路电流及功率,在此基础上,建立系统的等值模型,在各测点处将模型分段线性化,并结合实际受扰轨迹求解故障系统特征值的时间序列。2机和16机系统仿真结果表明,所提方法能实时准确地描述故障系统的时变振荡特性。

关键词：电力系统,故障等值,低频振荡,时变特征值,模型轨迹法,稳定性,模型

0 引言

在故障切除后,由于电力系统的时变和非线性因素显著增强,传统的低频振荡分析方法很难准确反映事故后特征值的变化情况[1-2]。 因此,如何从故障系统中提取时变非线性的振荡特性是亟待解决的难题[3-4]。

平衡点特征值法可以描述定长线性系统的全局动态行为,并且可以定量解释低频振荡的机理[5-6]但是随着系统规模的日益扩大以及结构日趋复杂,利用平衡点特征值法反映系统的振荡特性愈加困难特别是系统在强时变、强非线性运行条件下,利用平衡点特征值法很可能得到完全错误的结论。 为此众多专家和学者提出了与受扰轨迹密切相关的轨迹特征值法。 有别于平衡点特征值法,轨迹特征值法沿着实际受扰轨迹,在不同时间窗口中获取振荡频率和阻尼系数的时间序列[7]。 轨迹特征值的时间序列可以反映时变非线性系统在指定扰动下被激发的振荡模式及其随时间的变化情况[8]。 但轨迹特征值法的研究主要集中于确定性扰动场景,对于系统在故障类随机因素下(如故障持续时间和故障位置)特征值变化情况的研究则相对较少。 且该方法对于窗口宽度的选取依赖性较强,当窗口过宽时,将会掩盖系统的时变振荡特性,而过窄则将会大幅度增加计算量。

本文将平衡点特征值法与轨迹特征值法相结合,提出了一种适用于分析故障系统低频振荡特征值的模型轨迹法。 首先,利用共享因子将故障后的系统进行等值,再利用原网络支路电流和故障分量网络支路电流,求取故障后各支路电流以及功率,在此基础上,建立系统的模型并在各测点处分段线性化将分段线性化模型与系统的受扰轨迹相结合,求解系统特征值的时间序列。 最后,利用2 机系统和16 机系统,分析故障切除后系统特征值和阻尼比的变化情况,算例验证了该方法的正确性和有效性。

1 故障系统的稳定性分析

1.1 故障模型的等值

电力系统的节点电压方程可描述为[9]:

其中,下标N表示发电机节点;下标M表示联络节点(包含负荷节点);UN为发电机节点电压;UM为联络节点(包含负荷节点)电压;IN为发电机节点注入电流。

消去联络节点[10],可得仅包含发电机节点的节点电压方程:

其中,Y′NN=YNN- YNMYMM-1YMN为系统的缩减导纳阵。

由式(2)可得各发电机注入节点的电流。 网络支路电流Ib与节点注入电流IN的关系如下:

其中,Y为支路导纳阵;A为节点关联阵;Yn为全网络节点导纳阵;C=YATYn-1为共享因子矩阵。

图1 为等值2 机系统电路图。 在t0时刻,系统联络线1 上某点发生三相短路,其中短路点距节点B1的距离占整条线路全长的比例为 α。 经过短路持续时间tc后将故障线路切除,切除后的网络如图2 所示。

设故障前发电机的节点注入电流为IN1,线路切除后发电机的注入电流发生变化,记为IN2。根据叠加原理,线路切除后网络中的潮流分布可以看成由线路切除前的支路潮流和线路切除所引起的故障分量两部分组成,即图2可由图1和图3叠加等值而成[11]。需要注意的是,此时线路切除前的(原)网络注入电流为IN2。

当节点注入电流为IN2时,由式(3)可知,支路i上的电流为:

其中,Ii′为支路i上的电流;Ci为矩阵C的第i行。

当系统支路i发生故障切除后,系统的故障分量网络仅有一个激励源,即Ii′,因此其他线路上的潮流仅与该激励源有关。 此时,网络的节点电压方程可写为:

其中,Y′n为故障等值网络的节点导纳阵。

由式(5)可知,该激励源注入各支路的电流为:

其中,I″为故障分量网络中各支路的电流;Y′为该网络的支路导纳阵;A′为节点关联阵;D为共享因子矩阵C=YATYn-1的最后一列。

根据共享因子矩阵,当故障支路切除后,支路k的电流可用下式表示:

其中,Dk为矩阵C第k行的最后一列。

将式(2)代入式(7),可得由发电机节点电压表示的支路电流:

其中,E = Ck+ DkCi, |Ei|、фi(i = 1,2, … ,n) 分别为E中第i个元素的幅值和相角;UGj、δj(j = 1,2,… ,n)分别为第j个发电机节点电压的幅值和相角;n为发电机节点数。

对于图1 所示的2 机系统,当支路1 发生故障切除后,支路2 上的电流发生变化,由前面推导可得支路2 的电流为:

此时,两发电机之间传送的功率可由式(10)表示:

将故障切除后的网络进行等值,通过原网络的节点电压和故障分量网络的支路电流,求取故障切除后网络各支路的电流和功率,以此对系统的特征值进行分析。

1.2 故障系统时变振荡特性分析

以2 机系统为例,分析系统在故障切除后的特征值问题,系统的结构如图1 所示。 引入2 机系统经典转子运动方程,并忽略机械功率的变化,则系统经过小扰动线性化后的方程可用下式表示[12]:

其中,δi(i = 1 ,2 ) 为第i台发电机转子旋转的电角度;ω0为同步速;ωi(i = 1,2)为第i台发电机转子的电角速度;Mi(i = 1 ,2 ) 为第i台发电机的惯性时间常数;Pei(i = 1,2)为第i台发电机的电磁功率;KDi(i =1,2)为第i台发电机的阻尼系数。

根据功率平衡,发电机输出的电磁功率可表示为[13-14]:

其中,PL1、PL2分别为负荷L1、L2的有功功率;P12、P21为发电机G1与G2之间的传输功率。

发电机输出的功率经过小扰动线性化后的表达式如下:

将式(13)代入式(11),可得故障线路切除后系统的状态方程:

由式(15)可得,此时系统的状态矩阵A为:

其中,I为2 × 2 维单位阵;k11t、k12 t、k22 t、KD1t、KD2 t分别为k11、k12、k22、KD1、KD2的时变值。

将系统相应时刻电压的实测值代入式(16),可得该时刻系统的振荡特征值,据此,可得特征值的完整时间序列。

需要注意的是,当系统发生扰动的时候,发电机节点的电压幅值和相角不再是常量,由式(16)可知,系统的状态矩阵A中部分元素也会发生改变,同时,系统的特征值亦发生变化。 再者,随着电压幅值和相角变化幅度的增加,特征值的变化幅度也将相应增加。

2 算例分析

2.1 等值2 机系统算例仿真

2 机系统采用经典二阶模型,系统在0.1 s时联络线1 上某点处发生三相短路。 故障点距节点1 的距离占线路全长的比例为 α,经过故障持续时间tc后,将故障线路切除。 考虑以下几种故障情况,分析故障系统的时变振荡特性。

a.比例α取0.5,故障持续时间tc为0.05 s。

b.比例α取0.9,故障持续时间tc为0.05 s。

c.比例α取0.5,故障持续时间tc为0.1 s。

d.比例α取0.9,故障持续时间tc为0.1 s。

通过仿真得到系统受扰轨迹后,将相应的实测值代入式(16),计算系统实时特征值的变化情况[15],如图4—7 所示。

由图4 和图5 可知,当短路持续时间为0.05 s,故障位置改变时两者故障切除后的特征值变化影响较小。 其中,精确特征值的实部变化区间为-0.139 5 ~-0.138 0,虚部变化区间为3.1~6.7,而利用本文方法计算得到的实部区间为- 0.141 2 ~ -0.137 8,虚部区间为2.5~6.7。 由图6 和图7 可知,当短路持续时间为0.1 s时,此时故障位置改变对故障切除后特征值的影响较大,特征值在实数与复数之间交替变化:当α 为0.5 时,精确特征值实部区间为-0.14 ~ 2.1,虚部区间为0 ~ 7,而用本文方法计算得到的实部区间为-0.14 ~ 2.2,虚部区间为0 ~ 7;当 α 为0.9 时,精确特征值实部区间为-0.14 ~ 3.8,虚部区间为0 ~ 7,而用本文方法计算得到的实部区间为-0.14~3.8,虚部区间为0~7,虽然两者的变化区间相近,然而,在同一时刻两者的特征值差异较大。 由此可知,不同故障类随机因素对故障切除后的特征值将产生不同影响。 一方面,系统在故障切除后,由本文方法计算得到故障切除后的特征值不再是常量,并且变化幅度较为明显。 另一方面,系统故障切除后的特征值随着短路持续时间和故障位置的不同,其变化差异较大。

由图4—7 还可以看出,利用本文方法计算得到的特征值能较精确地反映系统实际特征值的变化情况,而利用平衡点算法计算得到的特征值为常数,不能实时反映系统特征值。 由平衡点算法计算得到的偏差可由下式表示:

其中,Ri、Mi、ξi分别为利用第i时刻的实测值计算得到的特征值实部、虚部和阻尼比;R0、M0、ξ0分别为利用平衡点算法得到的特征值的实部、虚部和阻尼比Rerr、Merr、ξerr分别表示平衡点法与本文方法的偏差;m为实测点个数。

表1 给出了4 种情况下,利用平衡点法与本文方法计算得到的特征值和阻尼比的相对偏差。 由表可见,短路持续时间越长,利用2 种方法计算出的特征值和阻尼比偏差越大,故障位置 α 越大,两者的偏差也越大。 该表同样表明未考虑故障类随机因素的平衡点法不能正确反映故障系统的实时特征值变化情况。

2.2 16 机系统仿真算例分析

采用IEEE 16 机68 节点[16-18]的新英格兰—纽约互联系统进一步验证本文方法的正确性和有效性系统结构如图8 所示,该系统可分为五大区域。 其中发电机采用六阶详细模型,励磁采用IEEE-DC1 型励磁。 系统在0.1 s时刻,线路28-29 某处发生三相短路故障,故障点距节点28 的距离占线路全长的比例为 α。 分析以下4 种故障情况下,故障切除后系统的特征值变化情况。

a.比例α取0.5,故障持续时间tc为0.02 s。

b.比例α取0.9,故障持续时间tc为0.02 s。

c.比例α取0.5,故障持续时间tc为0.05 s。

d. 比例 α 取0.9,故障持续时间tc为0.05 s。

将系统仿真得到的轨迹代入式(16)中,由此得到特征值的时间序列。 其中区域4 与区域5 之间振荡模式的时间序列如图9—12 所示。

由图9—12 可知,基于本文方法计算得到的特征值亦不再为常量,而是随时间发生相应的变化,且随故障持续时间和故障位置的不同,其变化情况也各异。 同时,本文方法能够较精确地跟踪系统的特征值变化。

表2 给出了不同短路持续时间和故障位置时,利用平衡点法与本文方法计算得到的特征值和阻尼比的相对偏差。 由表2 可知,当短路持续时间越长时,利用平衡点法与利用本文方法得到的特征值和阻尼比的偏差越大,这同样也表明平衡点法不能正确反映故障系统的振荡特性。

3 结论

本文提出了一种分析故障切除后系统低频特征值的方法,即模型轨迹法,该方法首先将故障切除后的系统进行等值,再利用原网络支路电流和故障分量网络支路电流,求取故障后各支路电流以及功率在此基础上,建立等值系统的运动方程,并在各测点处将等值模型分段线性化,结合实际受扰轨迹,求解系统特征值的时间序列。 最后,利用2 机系统和16机系统,分析故障类随机因素对系统振荡特性的影响,算例结果验证了该方法较平衡点特征值法,能够更准确地跟踪系统特征值的变化情况,同时,也有效避免了利用轨迹特征根法求解电力系统时变特征值的窗口选取问题。

特征值分析 篇2

一个高绩效团队，有以下九个特征：

一、清晰的目标

高效的团队对于要达到的目标有清楚的了解，并坚信这一目标包含着重大的意义和价值。而且，这种目标的重要性还激励着团队成员把个人目标升华到群体目标中去。在有效的团队中，成员愿意为团队目标作出承诺，清楚地知道希望他们做什么工作，以及他们怎样共同工作最后完成任务。

二、相关的技能

高效的团队是有一群有能力的成员组成的。他们具备实现理想目标所必需的技术和能力，而且相互之间有能够良好合作的个性品质，从而出色完成任务。

三、高度的忠诚、承诺、活力

高效的团队成员对团队表现出高度的忠诚和承诺，为了能使群体获得成功，他们愿意去做任何事情。

每一個人都具有充分活力，愿意为目标全力以赴，觉得工作非常有意义，可以学习成长，可以不断进步。

四、相互的信任

成员间相互信任是有效团队的显著特征，就是说，每个成员对其他人的行为和能力都深信不疑。

五、良好的沟通

这是高效团队一个必不可少的特点。群体成员通过畅通的渠道交换信息，包括各种言语和非言语信息。此外，管理层与团队成员之间健康的信息反馈也是良好沟通的重要特征，有助于管理者指导团队成员的行动，消除误解。就像一对已经共同生活多年、感情深厚的夫妇那样，高效团队中的成员能迅速准确的了解一致的想法和情感。

六、适当的领导

团队领导人对于照顾团队任务的达成与人员情感的凝聚，保有高度的弹性，能在不同的情境做出适当的领导行为。

七、最佳绩效

能夠在有限的资源之下，创造出最佳的绩效，即团队能夠做出当时的最佳決策并有效执行。

八、肯定与欣赏

成员能够真诚的赞赏。使对方了解您的感受或他对小组的帮助。这是帮助团队成长向前的动力。

九、士气

河流特征及其成因分析 篇3

河流特征主要包括水文特征和水系特征。我们必须学会分析河流的水文、水系特征，了解河流水文、水系特征的影响因素。就命题趋势而言，高考地理试题的考查重点逐渐由“描述水文、水系特征”转为“描述河流（或者某一河段）的水文、水系特征（或者变化）及分析其形成原因”、“分析自然和人文因素对河流特征产生的影响”等。

一、河流特征的影响因素

从图1中我们可以直观地看出，影响河流水文特征的主要因素是气候，影响河流水系特征的主要因素是地形。需要注意的是，除了自然因素外，我们在分析时还要考虑人为因素，即人类活动。

在考试中，有些考生往往混淆河流的水文特征和水系特征，从而导致失分。其实，河流的水文特征主要指流量、流速、水位、汛期、含沙量、水能等；而河流的水系特征主要指流向、流程、水系形状、流域面积、河网密度、河道状况等。

二、河流的水文特征及其影响因素

河流的水文特征主要指流量、水位、汛期、流速、含沙量、结冰期、凌汛、水能等。影响河流水文特征的主要因素是气候，因为气候决定着流量、水位、汛期、结冰期和水能。

1.自然地理环境对河流水文特征的影响

例.读图2，回答问题。

指出尼日尔河从P点到Q点河段的水量变化趋势，并分析其自然原因。

答案：①变化趋势：水量减少。

②自然原因：该河段所处区域降水量少，蒸发量大（流经半干旱、干旱地区）；少支流汇入；河水下渗严重。

2.人类活动对河流水文特征的影响

人类活动是通过改变下垫面而对河流产生影响的。例如：人类砍伐植被会导致地表径流增加，河流水位陡涨陡落，含沙量变大，泥沙淤积河道，河床抬升；植树种草会减少地表径流，河流水位涨落幅度变小，含沙量变小。硬化路面（如水泥路面）会增加地表径图3流，河流水位陡涨陡落；铺设渗水砖会减少地表径流，增加地下径流，河流水位涨落幅度变小。修建水库可以调节河流的流量，使下游水位平稳，减少下游河流泥沙含量；围湖造田会使湖泊调节作用减弱，水位陡涨陡落，河流含沙量增加等。

例.阅读图文材料，完成下列要求。

为斯堪的纳维亚半岛及周边地区等固态降水率线分布图。

斯堪的纳维亚半岛山脉东西两侧河流水文和水系特征有什么异同？

答案：共同点：流速快，河流水能丰富。

不同点：山脉西侧的河流与东侧相比，河流流域面积较小；河流较湍急，瀑布较多；流程更短；河网密度更小；河流水位季节变化较小；结冰期短。

三、河流水系特征及其影响因素

河流的水系特征主要指流向、流程、水系形状、流域面积、河网密度、河道状况等。影响河流水系特征的主要因素是地形，因为地形决定着河流的流向、流域面积、水系形状和河道状况。

例1.读图4，回答（1）～（2）题。

（1）图示地区的地形地势特征是 （ ）

A.地势低平、河网密布B.中部高、四周低

C.东北高、西南低D.山河相间

（2）图示地区的河流水系形状反映出该地的地形类型属于 （ ）

A.沉积盆地 B.褶皱山地

C.沉积平原 D.块状山地

答案：（1）D （2）B

例2.读图5，回答问题。

说出甲、乙两国河流水系的异同点。

答案：①共同点：河流短小、河网密度大。

特征值分析 篇4

在轻钢龙骨结构体系的住宅中, 目前国内外常采用冷弯薄壁型钢C型截面杆件及其组合构成承重骨架的轻钢龙骨体系[1,2], 这种结构体系主要应用于1—3层的低层住宅, 其设计、制造以及施工技术已较成熟和完善。目前, 该轻钢龙骨体系在北美地区的多层建筑中也得到了应用 (图1) 。而在我国, 冷弯薄壁型钢在多高层建筑中的应用研究很少。主要原因是冷弯薄壁型钢的竖向承载力和水平侧移刚度都不足以支撑层数的增加。为解决这一问题, 考虑采用热轧型钢来协同冷弯型钢工作, 组成新型的结构体系, 共同承担荷载。本文借助ANSYS有限元软件, 建立了层数为5层的冷弯薄壁型钢与热轧型钢组合的新型结构组合墙体有限元模型, 并分析该模型的屈曲性能, 探讨冷弯薄壁型钢结构在多层住宅中的运用。研究推广冷弯薄壁型钢多层住宅可以充分发挥我国产钢量大的优势, 实现节能、节地、环保以及有限资源的合理运用, 这符合国家建设节约型社会的可持续发展战略, 对促进建筑行业的科技进步, 推动住宅产业化的发展也具有重大意义。

1热轧型钢与冷弯型钢的区别

1) 生产方式不同。热轧型钢因为焊接和温度变化而形成残余应力, 冷弯型钢由于冷弯而形成残余应力, 二者截面残余应力的大小和分布完全不同[3]。

2) 冷弯型钢截面有冷弯效应。冷弯型钢截面材性冷弯后发生变化, 弯角处出现冷弯效应, 即强度提高、塑性降低。我国的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 (GB 50018—2002) 明确规定“计算全截面有效的受拉、受压或受弯构件的强度, 可采用按本规范附录C确定的考虑冷弯效应的强度设计值”[4]。

3) 热轧型钢结构限制截面板件宽厚比, 不允许出现局部屈曲, 而冷弯型钢截面板件宽厚比大, 设计中允许局部屈曲并利用板件屈曲后强度。

4) 失稳模式有所不同。两种型钢均会产生整体屈曲, 即:弯曲屈曲和弯扭屈曲。但是热轧型钢不会出现局部屈曲, 冷弯型钢有两种局部屈曲模式, 分为局部屈曲和畸变屈曲。

5) 力学物理性能不同。在截面面积相同的前提下, 冷弯薄壁型钢回转半径要比热轧型钢回转半径大50%～60%, 并且冷弯薄壁型钢惯性矩和截面模量也大为加大, 因而更能充分地利用材料的力学物理性能。

6) 二者连接方式不同。热轧型钢构件主要是采用高强螺栓和焊接连接, 而冷弯型钢构件目前主要采用自攻自钻螺钉连接、拉铆钉和射钉等新型连接方法, 冷弯型钢构件之间也采用机械连接 (扣合、咬合) 等无连接件连接。

7) 用钢量不同。由于存在冷弯效应以及经过多次辊轧, 冷弯型钢的强度有较大程度的提高, 从而, 在承受同样荷载的前提下, 较一般普通热轧型钢省用钢量。

8) 热轧型钢生产设备复杂、投资大, 热轧机不能更动轧辊, 产品单一, 只生产标准截面的构件;冷弯型钢生产设备简单、投资少, 冷轧机更换轧辊即可生产新产品, 产品规格繁多。

2 有限元建模

有限元模型建立如下:每层冷弯薄壁型钢墙体构件尺寸为3 m×0.6 m, 跨度为3.6 m。冷弯薄壁卷边C型钢截面为C140×50×20×2.0, 底梁和顶梁为同类型槽型截面, 并用一对自攻螺钉与墙柱连接;试件一侧墙面板采用9 mm厚OSB板, 也用自攻螺钉与钢墙柱连接。并采用具有应力刚化、大变形功能及强大非线性功能的塑性壳单元Shell181单元模拟壁薄, 又具有大变形性能的冷弯薄壁型钢构件。与上述冷弯薄壁型钢组合墙体连接相同尺寸 (3 m×3.6 m) 的热轧H型钢H140×140×200× 10×10×10框架墙体。本文中研究的热轧H型钢梁柱均采用能够进行弯曲, 侧向弯曲和扭转稳定性分析的梁单元BEAM189进行模拟。计算模型如图2所示。

由于本文没有进行具体的螺钉连接试验, 所以螺钉连接及两墙体之间的连接均采用耦合方式。材料参数见表1所示。

3 特征值屈曲分析

3.1 特征值屈曲分析基础[6]

在稳定平衡状态, 考虑到轴向力或中面内力对弯曲变形的影响, 根据势能驻值原理得到结构的平衡方程如下:

([KD]+[KG]) {U}={P} (1)

式 (1) 中, [KD]为结构的弹性刚度矩阵即小位移的线性刚度矩阵;[KG]为结构的几何刚度矩阵, 也称为初应力刚度矩阵;{U}为节点位移向量;{P}为节点荷载向量。式 (1) 也是几何非线性分析的平衡方程。

为得到随遇平衡状态, 应使系统势能的二阶变分为零, 即:

([KD]+[KG]) {δU}=0 (2)

因此必有:︱[KD]+[KG]︱=0 (3)

式 (3) 中的结构弹性刚度矩阵为已知, 因外荷载也就是待求的屈曲荷载, 故几何刚度矩阵为未知的。为求得该屈曲荷载, 任意假设一组外荷载{P0}, 与其对应的几何刚度矩阵为[K${}_G^0$], 并假定屈曲时的荷载为{P0}的λ倍, 故有[KG]=λ[K${}_G^0$], 从而式 (3) 可化为:

︱[KD]+λ[K${}_G^0$]︱=0 (4)

将式 (4) 写成特征值方程为:

([KD]+λi[KG]) {ϕi}=0 (5)

式 (5) 中, λi为第i阶特征值;{ϕi}为与λi对应的特征向量, 是相应该阶屈曲荷载时结构的变形形状, 即屈曲模态或失稳模态。

在ANSYS的特征值屈曲分析中, 其结果给出的是λi和{ϕi}, 即屈曲荷载系数和屈曲模态, 而屈曲荷载为λi{P0}。

3.2 计算分析

按照图2所示有限元模型, 进行特征值屈曲分析, 并且分析去掉热轧型钢框架墙体的特征值屈曲得到结果如表2和图3所示。

由表2可知, 无热轧型钢墙体屈曲荷载明显低于有热轧型钢墙体的屈曲荷载, 从屈曲模式可以看出, 无热轧型钢的墙体三阶模态都是出现局部屈曲, 而有热轧型钢的墙体第一阶模态是局部屈曲, 后两阶模态部分墙柱是局部屈曲, 另有部分墙柱出现整体屈曲。可见采用热轧型钢来协同冷弯薄壁型钢工作, 可以充分利用墙柱的屈曲荷载。由此说明, 将本文所研究的新型组合墙体应用在多层住宅结构体系中是可行的。

由图3看出, 随着截面厚度的增加, 不管墙体有无热轧型钢协同工作, 墙体的屈曲荷载都有所提高。而有热轧型钢墙体的屈曲荷载都大于无热轧型钢墙体的屈曲荷载。因此, 本文所分析的冷弯型钢与热轧型钢组合的新型结构墙体具有很好的发展前景。

4 结论

本文研究了新型组合墙体特征值屈曲特性的分析, 得出以下结论:

(1) 对比有热轧型钢与无热轧型钢墙体的屈曲模式可知:多层冷弯薄壁型钢组合墙体的竖向承载力较低, 考虑采用热轧型钢来协同冷弯薄壁型钢工作, 可以充分利用墙柱的屈曲荷载, 提高多层轻钢墙体的承载力。

(2) 有热轧型钢协同工作的组合墙体的屈曲临界载荷比无热轧型钢的墙体的屈曲临界载荷偏大约36%。因此, 结合热轧型钢能够提高多层新型结构组合墙体的承载力。

摘要：建立冷弯型钢与热轧型钢组合的多层墙体有限元模型, 采用有限元ANSYS软件进行特征值屈曲分析, 尝试探讨该新型组合墙体在多层轻钢结构住宅中的运用。结果表明, 该新型组合墙体的承载力相比以往的冷弯薄壁型钢组合墙体提高很多, 将其用于多层住宅中是很好的墙体结构。

关键词：冷弯型钢,热轧型钢,特征值屈曲,有限元法

参考文献

[1]吴晓晖.薄壁冷弯型钢小桁架建筑体系.上海.住宅科技, 2004; (14) :46—47

[2]钟亚军.冷弯型低层住宅房屋体系墙体立柱的性能研究.硕士学位论文.西安:西安建筑科技大学, 2003

[3]何保康.冷弯薄壁型钢结构及冷弯薄壁型钢结构技术规范 (GB50018—2002) 修订介绍.西安:讲座, 2004:33—49

[4]王广.冷弯薄壁卷边槽钢受压畸变屈曲性能分析.硕士学位论文.杭州:浙江大学, 2007

[5]陈晓辉.冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体竖向受力分析.硕士学位论文.昆明:昆明理工大学, 2008

特征值分析 篇5

大学生情侣人格特征及相互人格特征判断分析 目的 探讨在校大学生情侣人格特征之间的关系,以确定相互人格特征判断的准确性.方法 采用中文版“大五”人格量表,对某高校50对大学生情侣自己和对象的人格特征进行评定.结果 在相同人格维度上,情侣之间的人格特征相关均不显著,情侣间开放性和神经质维度差异有统计学意义(t=2.410,3.606,P＜0.05或P＜0.01);在不同人格维度上,女方开放性与男方认真性人格维度相关显著(r=0.311,P＜0.05);在神经质、外倾性和认真性人格维度上,女大学生自评结果与男友对其的评价结果相关显著

(r=0.296,0.355,0.366,P＜0.05或P＜0.01);在外倾性和认真性人格维度上,男生自评与其女友评价相关显著

(r=0.548,0.367,P值均＜0.01);在神经质维度上,女友对男友的评价与男友自己评价之间差异显著(t=2.599,P＜0.05).结论 大学生情侣在相同的“大五”人格维度上没有普遍的相似性和互补性.在神经质、外倾性和认真性人格维度上,男生对女友人格的判断有一定的准确性;在外倾性和认真性人格维度上,女生对男友的人格判断有一定准确性;女生对男友神经质倾向的判断存在较大偏差.

重庆农民收入特征分析 篇6

关键词：重庆；农民收入；特征

1.研究背景

1.1 研究背景

2012召开的中国共产党第十八次全国人民代表大会提出：到2020年，要在全国范围内，建成社会主义小康社会。如何妥善处理好“三农问题”是全面建成社会主义小康社会的重要组成部分，农民收入问题又是“三农问题”的核心部分。在今年召开的中共中央十八届三中全会也指出增加农民收入的重要性。重庆四代会上，重庆市委市政府提出：要又好又快的增加农民收入。农民收入问题是影响社会主义现代化建设，影响全面建成社会主义小康社会，以及影响全国经济发展和社会安定的重要问题，因此，切实有效稳妥地解决农民收入问题是很重要的。重庆市又是西部经济发展的“龙头”省份，如何提高重庆农民收入对整个西部经济社会的发展影响极为深远重要。

1.2 重庆农民收入现状

重庆市作为我国的四个直辖市之一，近年来，无论是在经济发展还是社会进步，以及人民生活水平上都有了巨大的发展并取得了很大的成就，但是，与其他三个直辖市以及东部地区相比，位于欠发达的西部地区的重庆的农民收入还是比较低的，切实可行地提高重庆农民收入任务艰巨。

2.重庆农民收入特征

2.1 农民收入总量低，农民人均纯收入低

重庆市地处我国西南部，人口众多，根据重庆市2013年公布的数据显示，重庆全市人口超过3300万，其中，农业人口为2000万左右，农村人口数量和比例都很大。因此，农民收入低的问题尤为突出。2013年，重庆市农民人均纯收入为8342元，仅仅为全国水平高出不到500元。收入水平低是一个不争的事实。

2.2 农民收入结构单一，科技在农民收入中的贡献度较低

就目前的情况来看，重庆市农民收入结构主要分为以下几个：种植业收入、养殖业收入、工资收入以及其它收入这四部分。其中，种植业收入占的比例不高，工资收入所占比例是最高的。出现这种情况主要因为重庆人口众多，是我国主要的劳动力输出省份之一，多数劳动力外出务工。同时，重庆市位于我国西南，山地众多，无法有效地开展规模化种植业生产，也是限制其种植业收入低的一个原因。

重庆农民收入情况还有一个突出的特征，那就是科技在农业生产中的所发挥的作用较小，科技贡献度较低。主要表现为以下几个方面：科技投入低，产品的科技含量低，高附加值的农产品产量低。由于重庆山地较多，因此无法有效地开展规模机械化农业的发展，这也就限制了先进科技在农业方面的应用。再加之，无法引进更多的农业方面的技术人才，也极大的限制了重庆农业的发展和农民收入的提高。

3.重庆农民收入特征分析

3.1 与重庆的自然地理特征有关

重庆市位于中国西南部，境内山地众多，地势起伏较大。基于山地地形，重庆无法开展大规模机械化农业，因此导致种植业收入低，从整体上，农民收入较低。

3.2 农民数量庞大，农民占总人口所占比例较大

2012年末，重庆市常住人口2945.00万人，比2011年增加26万人。其中，城镇人口1678.11万人，增加72.15万人。城镇化率56.98%，比2011年提高1.98个百分点。人口出生率为10.86‰，死亡率为6.86‰，人口自然增长率为4.00‰。2012年末，户籍总人口3343.44万人，比2011年增加13.63万人。其中，农业人口2026.19万人，非农业人口1317.25万人。

农民数量众多，且占总人口比例较大，农民收入问题影响层面广泛。

3.3 科技推动农民增收力度不大

重庆位于西部地区，科技发展缓慢，科技人才匮乏，科研成果较东部地区较少，这从根本上限制了其科技对农民增收的推动力度。加之，重庆山地众多，地形起伏较大，开展机械化生产作业难度较大。当地农民收入本身就低，没有足够的资金支持购买技术和设备，这也极大地限制了科技在农业方面的运用，不利于农民收入的提高。在解决技术方面，笔者认为，应该引进小规模山地农业作业的技术和设备，另外，还应当大力开展农村信贷，由政府牵头，为农民提供资金，购买先进技术和设备。政府应该大力引进人才和技术，提高本地的技术研发能力和创新能力，拥有更多的技术的自主知识产权，为农业生产服务，为农民增收服务。

3.4 政策导向力度不够，缺乏农民增收的引导和激励机制

政府政策导向是提高好农民收入的重要力量。政府可以在政策、资金、技术等等各个方面为农民提高增收的保障和优惠。政府政策的导向直接影响到了农业发展的动向和农民增收的方向和策略，很大程度上，影响农民增收的数量质量以及农民的生产积极性。因此，如何充分发挥政府政策导向作用对农民增收是很重要的。尽管近年来，重庆市制定下发多项惠农政策，但是，重庆农民收入依然很低。就其主要原因，笔者认为，可能是因为政策在具体操作层面上的问题导致政策效果不佳，这就导致缺乏农民增收的激励。农民会对政策激励作出反映。

4.政策建议

4.1 大力发展山地生态农业

重庆市位于我国西南腹地，临长江，境内地形以山地为主，地势起伏较大，属于典型的山地农区，适宜发展山地生态农业。山地生态农业既因地制宜地发展农业，提高农产品产量和质量，增加农民收入，又可以避免出现传统农业对自然的破环，起到保持生态水土的作用。山地生态农业极大限度地利用农业生产各个环节出现的废料，既保持节约资源，又保护环境。目前，在我国的江西省、福建省都在发展，效果突出，农民增收明显。重庆市作为西部经济发展的“龙头”地区，应该大力发展生态农业，发展本地特色农业，拓宽农民致富渠道，增加农民收入，更好地发展经济，稳定社会。

4.2 拓宽农民就业渠道

除了发展山地生态农业外，拓宽农民就业渠道也是增加农民收入的方法之一。加大招商引资的力度，鼓励外资进入城郊，使重庆农民不必到重庆主城区或是东部地区即可工作，获得收入，这将提高农民增收的积极性。

再就是鼓励农民发展农副产业，通过提高农副业收入，进而增加农民收入。以期通过发展现代化的种植业、畜牧业，进而提高重庆农民副业收入，从整体上提高重庆农民收入。

4.3 建立健全农民增收的引导和激励机制

在本文的第三部分中提到，重庆农民收入现有的特征与政府政策导向以及政府对农民的引导和激励都有很大的关系。因此，建立健全农民增收的引导和激励机制是合理有效提高重庆农民收入的一项重要措施。充分发挥政府的引导作用，加大政策对农民的激励，从思想上，为农民增收提供引导和动力。

4.4 引进先进技术，提高先进技术对农民增收的贡献程度，充分发挥政府的引导作用

技术以及技术人才的匮乏是导致目前重庆农民收入较低的一个重要原因。尽管近些年来，重庆市各级政府加大了技术以及技术人才引进的力度，但是，效果不是很明显。重庆市，尤其是各级基层组织还是极度缺乏技术人才。因此，笔者认为重庆各级政府应在引进政策、方针和技术人才定位以及技术和技术人才管理方面有所改进，以便引进更多的技术和人才，为农民增收服务。

5.总结

本文先后通过分析重庆农民收入的现实环境以及重庆农民收入的主要特征，进而分析其存在的原因，为重庆农民增收得出相关政策建议。（作者单位：贵州财经大学）

参考文献：

[1]王仁发；重庆市农业现代化探析[J]；重庆师院学报（哲学社会科学版）；2001年02期

[2]吴群刚，冯其器；从比较优势到竞争优势：建构西部地区可持续的产业发展能力[J]；管理世界；2001年04期

特征值分析 篇7

关键词：页岩气,储层特征,开发特征

0 引言

根据当前我国对页岩气这一新型能源的勘探与统计, 我国目前已经探明的富含页岩气能源的富集层位只要集中在南方, 尤其是重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等地区是已知的形成页岩气最有利的储层带, 而这一储藏带也已经被国家定位第一实行页岩气勘探开采的目标地区。

由于页岩气的形成过程、形成机制以及它在勘探开采上的特殊性都与其他能源有所区别, 因此对于页岩气的研究工作还需要更多的实践资料和理论基础, 其在科研层面的重要性甚至还要高于开采和应用, 而在这方面的投入和研究也将是我国对页岩气能源未来研究和应用发展的重要方向, 这项研究对我国新能源的研究水平和开采技术都有着极为重要的意义。

1 页岩气储层特征及分析

1.1 沉积环境的特征

页岩气在资源形成的过程中最主要的基础条件就是气源物质的聚集和沉淀, 这对储层的有机质生烃含量有着相当严格的要求和标准。根据目前国内外一些勘探和开采的实际经验总结来看, 形成页岩气的最佳储层就是含有高度有机质的黑色泥页岩, 这是最有利于页岩气生成的源岩。

页岩气之所以会在这样的源岩中能够大量生成, 其主要的原因就是这样的源岩为其提供了良好的沉积条件和完好的封闭性环境, 使其在沉积的速度上大大提升。首先, 在这种环境下, 有效保证了大量有机质在被氧化破坏之前就能够产生沉积;其次, 缺氧的环境也很好地抑制了微生物对有机质的分解和破坏。

1.2 有机碳含量也是页岩气储层的特征之一

作为衡量烃源岩丰富程度的有机碳含量来说, 这样的一个重要参考指标对生烃强度和生烃量也是非常重要的影响因素。而储层中有机碳的含量也是根据岩层性质的不断变化而发生改变的。

在一些黏土矿物丰富的泥岩层中, 其特有的吸附力强的优势也造成了有机碳含量的大量聚集, 所以, 黑泥页岩本身作为富含有机质的潜力源岩来说, 能够储藏的页岩气量基本不会太低。

1.3 干酪根类型对页岩气储层的影响

在页岩气储层的进程中, 不同的沉积环境就会蕴含不同的有机质, 而有机质的不同其所形成的干酪根也就各有特点, 这就造成了其在组成成分上的明显区别, 这也对其能够生成的油气潜能有着重要影响。所以, 在研究页岩气的储层特征时, 对干酪根类型的研究也是各种研究对象当中一个重要的内容和方向, 通过这样的研究也能够对干酪根在生油、生气方面的潜能做出基础、准确的判断和评价。

通过现有的研究显示, 干酪根的不同类型是衡量储层中有机质产烃水平的重要标准, 对于不同类型的干酪根来说, 其所起到的作用就是能够决定这一储层到底是以油为主还是以气为主。而对于页岩气来说, 其生成的源岩有可能是由不同的有机质类型决定的, 也就是说页岩气储层的储量大小基本上就是由这些不同类型的有机质的总含量和成熟程度所决定的。

2 页岩气开发特征及分析

2.1 国内外页岩气勘采现状

美国是最早对页岩气进行勘探开采的国家之一, 并且也是最早将其形成商业化开采模式的国家之一。其在页岩气的勘探开采中采取的主要技术就是水平井和水力压裂技术, 而且他们也具有较为成熟和先进的储层预估能力, 其在裂缝监测和随钻测量技术上的使用也是处于世界领先水平的。

而我国对于页岩气勘探开采的发展还处于比较初级的起步阶段, 对于一些技术水平和理论基础多是借鉴于页岩气勘采成熟的国家, 虽然开发时间不长, 却也接触了大量的实际经验和较为先进的理论研究, 目前也已经对分支水平井钻井和压裂增产技术有了系统的掌握, 也在页岩气的储层开采中进行了大量的应用, 再加上我国页岩气储量的巨大优势, 页岩气资源的商业化开发必然也会取得巨大的发展, 其前景不可估量。

2.2 页岩气的勘探技术分析

在页岩气的实际勘探中, 主要使用的方法就是地震勘探、测井和取心、岩心分析等三种。目前对开采产生帮助较大的方式就是地震勘探, 通过4D监测技术的使用, 可以通过声波和弹性检测到储层对加压、减压的反应, 从而找到一些被绕过的页岩气产层, 进而采取优化开采。

而测井和取心则是对页岩气储层主要的评价方法。测井是通过页岩气储层的不同特征进行测井后得出的曲线值高低来判断储层的页岩气含量。而取心、岩心分析这主要用来对页岩气储层的孔隙度等方面进行确定, 并加以具体的数据分析。

在这三种主要的勘探方法之外, 对于页岩气测井现场的一些数据和探测也要进行分析, 通过对实地勘探数据的详细分析, 能够很好地帮助评价页岩气储层的质量。

2.3 页岩气储层的钻井技术

一般来说, 页岩气储层的钻井阶段都是以水平井为主。而垂直井的使用多见于页岩气储层的试验和一些测试当中, 并且通过垂直井所得的试验、测试数据对水平井开采的方案进行一定程度的优化。对于水平井的使用, 在生产过程中能够对一些没有裂缝或者有较少裂缝的储气通道起到一定的保护作用, 将页岩气储藏得到最优化的开采, 达到最有效的经济收益。

在经过水平井的钻井阶段后, 就需要对页岩气井进行固井和完井工作。一般的固井方式都是采取泡沫水泥固井, 而完井方式则分为组合式桥塞完井、水力喷射射孔完井和机械式组合完井。

3 结论

随着页岩气这种新能源被不断的发现和开采, 也带动了更多的非常规能源的研究, 对于这些新型能源的出现, 世界各国都是抱着积极的态度在进行推动和发展。目前我国在页岩气的勘探和开发上已经基本完成了市场化的转型, 相比于一些技术发达的国家来说, 我们在勘探水平和开采技术上的差距还是应该被重视和认真对待, 需要通过大量的实践积累来增加我们对新型能源的认知程度和应用水平, 同时加强与一些技术发达国家的学习与合作, 为我国页岩气能源的开采和发展提供更多的助力。

参考文献

[1]王世谦, 陈更生, 董大忠, 等.四川盆地下古生界页岩气藏形成条件与勘探前景[J].天然气工业, 2009, 29 (5) :51~58.

[2]程克明, 王世谦, 董大忠, 等.上扬子区下寒武统筇竹寺组页岩气成藏条件[J].天然气工业, 2009, 29 (5) :40~44.

[3]刘洪林, 王莉, 王红岩, 等.中国页岩气勘探开发适用技术探讨[J].油气井测试, 2009, 18 (4) :68~78.

风电系统故障特征分析 篇8

关键词：风电系统,故障特征,低电压穿越,测试数据,仿真,现场故障录波

0引言

为缓解能源危机与环境污染,包括风电在内的可再生绿色能源的大力发展成为必然选择。中国的风力发电发展迅速,风电装机容量已居世界首位[1]。 风电的送出方式分为分布式和集中式两种。风电分布式接入配电网时,因其容量小对电网的影响不大, 而大规模风电集中接入的问题则不能忽视。继电保护是电网安全运行的第一道防线,风电电源的特殊结构使其特性与常规电源有较大差异,常规保护在风电接入系统中存在适应性问题,研究风电接入系统的继电保护问题显得尤为重要[2]。

故障特征是研究继电保护的基础,诸多文献对风电系统的故障特征展开了研究。故障特征的获取途径可分为理论分析[3,4,5,6,7]、建模仿真分析[8,9,10,11]、实际录波分析[12,13]等3种,由于风电系统实际录波数据较少且难以获得,目前主要通过前两种方法对风电系统的故障特征进行研究。文献[3-7]给出了电网故障时双馈风电机组的短路电流表达式,但其结论是在基于大量假设和特定故障情况下给出的,与实际风电机组的故障特征并不完全相符。文献[8-11] 基于仿真建模给出了风电系统短路电流的故障特征,但模型的准确性和结果的可信度需要验证。文献[12-13]对某一种实际风电系统的录波数据进行了分析,从而得出一些特征结论,但由于数据量较少,虽然真实但缺乏普遍性。综上所述,目前对风电系统的故障特征缺乏统一认识,所给出的故障特征或是由对具有特定控制策略的特定风电机组进行大量故障仿真得出,或是根据某一特定现场故障录波数据得出,该故障特征并不具有普遍性。为研究适用于风电接入系统的保护原理,研究不同控制策略和不同类型风电机组的共性故障特征十分必要。

风电机组的故障特征与其自身控制密切相关, 而控制策略的多样性使其故障特征呈现出多种变化,这也增加了研究风电系统故障特征的难度。但由于风电机组的控制目标基本相同,同时在故障期间必须满足电网低电压穿越的要求,使得风电系统具有基本的控制规律。风电的大规模集中接入方式,使得并网点既有直驱风电场又有双馈风电场接入,其送出线路表现为两种风电场的共同特征。因此,对风电系统的研究应综合考虑两种风电机组的影响,总结出风电系统的一般故障特征。同时系统发生故障时,电气量的变化只是对故障的响应,其故障本质应该为网络拓扑参数的变化[14],因此,对故障特征的分析应更多地关注系统网络拓扑参数的变化。

本文从继电保护的角度出发,基于风电机组自身的控制特点和电网低电压穿越要求,利用单机低电压测试数据、风电并网系统建模仿真和风电接入系统的现场录波数据对风电系统的故障特征进行了系统分析,获得风电系统故障时的一般规律。为研究适应于风电系统的继电保护研究奠定了基础。

1风电机组故障特征分析

1.1风电机组故障特征的影响因素

系统发生故障时,其中的源和网络拓扑决定了该系统的故障特征。在大规模风电集中接入的系统中,源发生了很大变化。因此研究风电并网系统的故障特征,首先需要明确影响风电系统故障特征的风电电源的特点。

目前应用广泛且有发展潜力的风电机组主要为基于双馈感应发电机(DFIG)的齿轮驱动型机组和基于永磁同步发电机(PMSG)的直接驱动型机组两类,其结构见附录A图A1。与常规系统中的同步发电机相比,风电机组除具有产生电能的电机外,还有含控制的变流器。

电机的作用是产生电能,其暂态特性主要受转子励磁的影响;变流器的功能是实现能量的转换和传递以及交直交间的电气隔离。变流器电路的时间常数很小,其暂态特性主要取决于控制电路的控制策略;风电并网要求[15,16]是保证供电的可靠性和连续性,在故障期间要求风电机组具有低电压穿越能力且提供一定的无功补偿。并网要求在很大程度上决定了风电系统的故障特征。

风电并网要求下的受控变流器和与变流器相连的电机构成了风电电源,其各自的特点及相互影响结果共同决定了风电电源的稳态和暂态特性。并网要求决定了变流器的控制目标;电机和变流器为满足并网的暂态要求,在稳态控制的基础上附加了暂态控制,以保护变流器的器件安全。风电电源的受控性使其在故障期间不能像同步机那样等效成恒定的源和系统阻抗的串联,而是一个时变的非线性系统。

由于变流器中交直交的电气隔离作用,双馈式风电电源的故障特征取决于接入电网的变流器和由变流器控制转子励磁的电机,而直驱式风电电源的故障特征是由受控的变流器在故障过程中的特性决定的。总之,控制决定了风电的电源特征。

1.2风电机组故障特征

本文主要基于风电电源的一般控制规律而非具体某种控制策略,并结合双馈和直驱单台风电机组低电压穿越的故障录波数据,对风电机组的故障过程进行了分析,以获得风电电源在故障时的一般规律。下面分别对双馈和直驱风电机组的故障特征进行研究。

1.2.1双馈风电机组故障特征

双馈风电机组在故障期间的控制目标为:1防止转子过流和转子变流器直流过压;2按低电压穿越要求提供无功电流。 其中前者通过主动投切Crowbar电路实现,即当超过转子过流或直流过压限值时投入Crowbar电路,投入后当转子电流和直流电压降低至设定限值时,Crowbar保护切除。在故障期间,Crowbar保护电路可能进行多次投切,因此,双馈风电机组的故障特征按投切状态的改变具有明显的分段性。同时在Crowbar一次动作过程, 可采用脉动式和持续式对多余能量进行卸放。但无论采用何种方式,其目的都是为了卸放故障过程中变流器中的过剩能量,以防止变流器过流和直流侧过压。因此在控制目标相同的情况下,即使采用的手段有所差别,其故障特征仍将相同,最多在小时间尺度上存在细微差别。

图1所示为双馈风电机组在端口电压跌至35%时的出口电压电流波形。

如图1所示,风电机组出口电压跌至35%的瞬间,Crowbar保护电路投入,并于t1时刻切除。在故障初始时刻,电压波形有明显高次谐波,同时由于电机内磁链守恒,定子中产生衰减的直流分量和基频交流分量。由于变流器中Crowbar保护的投入, 转子电流迅速衰减,即励磁电流降低,双馈风机作为异步电机运行。转子绕组中由于磁势守恒将感应出衰减的直流电流,该电流在定转子间产生与转子相对静止的旋转磁场,在定子上感应出与转子电角速度对应频率的暂态电势,从而造成定子电流频率发生偏移。Crowbar在投入一两个周期后切除,变流器控制重新投入对发电机励磁进行控制,转子侧变流器发出对称的三相励磁电流,电机中的剩磁叠加励磁电流形成新的磁势。此时风电机组按照低电压穿越的要求提供一定的无功电流以支撑出口电压, 如图1所示,此时故障电流约为额定电流。

表1所示为双馈风电机组机端发生三相故障且Crowbar保护投入过程中,用矩阵束算法提取A相故障电流的频谱。表中的电流幅值为以正常电流为基准的标幺值。

如表1所示,故障发生瞬间,双馈风电机组提供的短路电流有较大的衰减直流分量,幅值为额定电流的1.34倍;Crowbar保护投入下的双馈风电机组提供的故障电流频率偏移至了56 Hz,其幅值仅为额定电流的2.14倍,且该分量电流衰减较快。

不同于同步发电机,故障过程中,风电机组并没有稳定的暂态电势。因此,若采用叠加定理将故障网络分解为正常网络和故障附加网络,故障附加网络中的风电机组除自身序阻抗ZW1′外还有因控制产生的附加电源ΔeW,见附录A图A2。

此时风电机组的等值系统阻抗为附加电源和自身序阻抗共同作用的结果,会随着控制作用而改变, 其计算公式为:

式中:ZW1为风电机组等值正序阻抗;分别为风力机出口故障分量电压和电流;为正序附加电源。

由式(1)可以看出,由于目前风电机组多采用dq解耦控制,且该控制仅作用于正序分量,因此正序分量随控制变化而变化,相当于加入了一个受控制作用的“正序时变电源”。该正序时变电源在用叠加原理进行分析时,会造成风电电源等值正序阻抗的变化。

当双馈风电机组机端发生故障时,Crowbar保护电路投入后衰减的转子励磁电流带来了附加电源的变化,从而使双馈风电机组的等值正序阻抗不稳定。而当Crowbar切除后,转子恢复正常励磁电流,此时附加电源稳定,等值正序阻抗稳定,如图2所示。图中:ZW1和ZW2分别为双馈风电机组的单机故障录波数据按式(1)通过半周快速傅里叶变换(FFT)算法计算得到的风电机组等值正负序阻抗。

1.2.2直驱风电机组故障特征

直驱风电机组的控制目标为:1保证变流器直流电压稳定;2防止变流器电流过大;3按低电压穿越要求提供无功电流。其中控制目标1通过卸荷电路等控制电路来实现,在分析交流侧的故障特征时, 可认为直流侧电压恒定。控制目标2和3决定了直驱风电机组的故障特征。

附录A图A3为直驱风电机组端口电压跌至35%时的电压电流波形。如图所示,与双馈风电机组不同,直驱风电机组的故障特征只与变流器相关, 因此没有像双馈风电机组那样有明显的两个阶段, 同时变流器控制的快速性使得故障电压电流很快进入稳态。直驱风电机组由于变流器的限幅作用仅能提供最多1.5倍额定值的故障电流,且故障稳态的故障电流值约为额定电流的1.4倍。

直驱风电机组的等值正序阻抗仍如式(1)所示, 此时的附加电源取决于故障期间的低电压穿越控制目标。由于低电压穿越控制需要时间投入,因此在故障期间,直驱风电机组的正序阻抗呈现出从一个值到另一个值的过渡。同样若无针对负序的控制策略,负序阻抗保持相对稳定,见附录A图A4。文献[17]针对直驱风电机组提出了消除负序电流的控制方法,若按该控制方法,风电机组在故障期间的等值负序阻抗应为无穷大。

综合双馈和直驱风电机组的故障特征,可以得出风电机组的一般故障特征:1除故障瞬间,双馈风电机组可提供较大的短路电流外,总体来讲风电机组提供短路电流的能力有限;2由于变流器的控制作用,故障电流呈现出两个阶段的变化,其中在第1阶段,双馈风电机组的故障电流频率会发生偏移; 3故障电压有较大的高次谐波,且电压幅值随着低电压穿越控制的投入略有升高;4风电机组等值系统阻抗随控制不同而变化,正序阻抗有波动,正负序阻抗不相等。综上所述,风电电源具有弱馈、谐波、 频率偏移和电源阻抗不稳定等基本故障特征。

2风电接入系统建模仿真分析

2.1仿真模型

基于风电电源的特点,结合风电接入电网的网架拓扑,可以总结出风电系统具有弱馈、谐波、频率偏移和电源阻抗不稳定等基本故障特征。为验证所获得故障特征的一般性,本文利用PSCAD电磁暂态仿真软件搭建了风电系统来进行仿真验证。仿真模型如图3所示。 图中:uG,iG和uW,iW分别为G端和W端保护安装处测得的电压、电流值;线路长度为100km,正序线路参数为r1=0.053Ω/km, l1=1.081mH/km,c1=0.013 2μF/km;零序参数为r0=0.291 Ω/km,l0=2.74 mH/km,c0= 0.008 9μF/km;电网的系统阻抗(归算至220kV系统)为ZG1= (2.43+j54.35)Ω,ZG0= (1.1+ j16.6)Ω。仿真过程中的采样频率为10kHz,0s开始故障,分析故障发生后0.1s内的故障特征。

限于篇幅,模型中两种风电机组的特性参数和控制策略不再赘述,具体可参考文献[18-21],单台风电机组模型与低电压测试数据的结果进行了比对。该模型忽略了电网故障期间的风速变化,即认为风力机控制并不会对风电机组的短路过程产生影响。

如图3所示,左侧为主电网,右侧为双馈或直驱风电场。风电场由33台1.5 MW的风电机组构成,风电场出口经35kV/220kV变压器接入220 kV风电送出线GW。220kV线路两端经变压器中性点接地。仿真分析了联络线GW风电侧的故障特征,包括电压电流等电气量特征以及背侧系统序阻抗特征,以验证风电系统的一般故障特征。

2.2风电系统故障特征

通过大量的仿真试验,总结并验证了风电系统的故障特征,下面分别进行阐述。限于篇幅,每种故障特征仅给出典型的仿真结果。为便于表述,联络线GD表示双馈风电接入系统联络线,联络线GP表示直驱风电接入系统联络线。

1)弱馈特征

附录A图A5为直驱风电接入联络线中点发生三相接地故障时和双馈风电接入联络线中点发生单相接地故障时的三相电流波形。可以明显看出,直驱风电联络线中点发生三相短路时,三相电流仅略有增加;双馈风电联络线单相接地故障时,风电侧三相电流基本同相位,说明零序电流很大,而正序电流相对很小。因此风电接入联络线发生故障后,风电侧提供正负序短路电流能力较弱,表现为弱馈性。

2)频率偏移,谐波较大

Crowbar动作期间的双馈风电机组将产生与转差率相关的暂态电势,该暂态电势在网络中的分布和工频分量进行叠加,造成了联络线上风电场侧的系统频率偏移。风电中大量使用的电力电子器件本身会产生较大的谐波,在风电系统弱馈的影响下,谐波电流会对电流工频量的提取造成很大的影响。由图4所示的双馈风电接入联络线发生三相短路故障时,Crowbar动作后的故障电流iA电压uA和工频参考值的相位比较可以看出,故障电流明显偏离工频,而故障电压基本保持在工频。

3)正负序阻抗不相等,正序阻抗不稳定

从系统拓扑参数来分析故障特征,体现在系统背侧序阻抗上。由于零序只与联络线自身接地方式有关,因此零序阻抗稳定;正序阻抗由于风电系统非线性的控制作用表现为不稳定;在常规控制中没有对负序电流进行特殊控制,但已有文献和厂家限制了变流器输出的负序电流,总之控制作用使得负序阻抗与正序阻抗相差很大。图5所示为双馈风电接入联络线发生A相接地(AG)故障时,以及直驱风电接入联络线发生B相和C相短路(BC)故障时的风电侧背侧正负序阻抗比特征kZ12=ZW1/ZW2。

由图5可以看出,与分析相同,双馈风电接入系统联络线风电侧背侧正序阻抗波动较大,负序阻抗相对稳定,正负序阻抗相差较大,正序阻抗大于负序阻抗,两者最大幅值比约为4,最大相角差约为-130°;与双馈风电接入系统联络线故障特征类似, 直驱风电接入系统联络线背侧正序阻抗变化较大, 负序阻抗相对稳定,负序阻抗大于正序阻抗,两者最小幅值比为0.34,最大相角差为-140°。

3现场录波数据验证

为进一步验证所得出的风电系统故障特征的正确性,本文收集了两起山西某含风电接入系统的现场故障录波数据,并对其进行了故障特征的提取。

风电接入系统现场故障录波的电气接线如图6所示。图中:iP,uP,iD,uD分别为直驱和双馈风电场提供的短路电流、电压值;右侧为50 MW的双馈风电场,经变压器接入220 kV联络线,下方的50 MW的直驱风电场与双馈风电场经 π形接线接入220kV联络线。

2011年,如图6所示的直驱风电场内部F1处发生三相短路故障,在π形接线左侧常规系统和右侧双馈风电提供的故障正序电流见附录A图A6。 与仿真结果一致,风电提供短路电流能力较常规电网弱,表现为明显的弱馈性。

2012年,如图6所示的220kV联络线在F2处发生B相接地(BG)故障,根据联络线两端保护录波结果得出的风电系统故障特征如图7所示。其中uP和iP的采样率为10kHz,而uD和iD的采样率为5kHz,序阻抗特征采用半周FFT算法计算。

从图7(a)中可以看出,风电接入系统联络线发生B相接地故障时,系统侧和风电侧B相电压uB均发生跌落,但系统侧谐波量很少,风电侧电压波形中含有大量高次谐波。由图7(b)可以看出,与前面分析结论一致,在风电系统发生短路故障时,风电系统的正负序阻抗比有明显波动,正负序阻抗幅值比最高可达20倍左右,两者相角差在0~50°之间波动;零序阻抗很稳定如图7(c)所示。

4风电系统故障特征对保护的影响

继电保护要实现快速、准确、有选择性地切除故障,首要的一点是要能从被保护设备的各种运行参数及其变化中提取故障信息。由于输电线路各种运行参数中,电气参数在故障发生时变化最快,从快速性的要求出发,各种继电保护原理主要是通过反映被保护元件故障时电流、电压、阻抗、功率等电气量的变化特征实现保护功能的。由风电系统的故障特征,结合各种保护正确动作的条件,从理论上可以得出以下结论。

1)风电机组提供短路电流能力较弱且电流频率可能会发生变化,将严重影响电流保护和距离保护的选择性。

2)目前电网中应用的继电保护原理大都基于背侧系统正负序阻抗近似相等,即背侧系统的正负序阻抗幅值比接近1和相位差接近0。而由上述分析可知,风电接入系统联络线风电侧正负序阻抗幅值和相角相差较大,这使得基于背侧系统正负序阻抗近似相等的保护原理用于风电接入系统联络线时存在适应性问题。

3)双馈风电系统发生故障时,风电侧电流频率发生变化,同时大量电力电子器件的引入带来的高次谐波会对工频量的准确提取产生影响,从而影响频域保护的性能。

4)零序网络稳定,零序保护理论上不受影响,但实践中仍然受保护实现方法的影响,如相量提取的准确性。

5结论

风电机组种类和控制策略各不相同,本文基于风电控制理论和电网低电压穿越要求,并结合风电机组低电压测试数据,给出了不同控制策略和风电机组共有的一般故障特征。风电系统电磁暂态仿真数据和风电场实际录波数据验证了故障特征的确切一般性。总结如下。

1)风电机组中的电机、受控的变流器以及电网对风电机组的特殊要求决定了风电电源的故障特征,因此故障特征具有明显的受控特点。双馈和直驱风电机组因结构不同,其故障特征有区别,但有相同的一般规律。

2)电网故障时,风电系统提供的短路电流能力有限,表现出明显的弱馈性,且短路电流的特点按低电压穿越控制的投入分为受控前暂态和受控后稳态两个过程。

3)风电侧的故障电压由于风电系统中变流器等电力电子器件的大量存在,有较大谐波。双馈风电机组在Crowbar动作期间产生与转子频率同频的故障电流,从而造成了电网故障电流的频率偏移。

4)风电系统的等值系统阻抗随控制不同产生较大波动,不对称故障时正负序阻抗有较大差异;零序阻抗仅与线路零序网架相关,故障期间基本稳定。

锅炉火焰图像特征分析 篇9

燃煤发电的安全、经济运行与清洁燃烧对于国家经济的发展、人民生活水平的提高和生活环境的改善,都有着十分重要的意义。目前,国内锅炉燃烧管理水平仍比较落后,燃煤机组煤质较差,煤种特性经常发生变动,导致参数整定较为困难。除此之外,锅炉设备质量也还存在着不少问题,亟需有效克服,并获得全面解决。

炼钢厂中,锅炉燃烧的基本要求就在于建立和保持稳定的燃烧火焰,而目前锅炉中的吹氧时间、废钢铁水比重、吹氧量等因素共同决定着炼钢的质量。

如果废钢多,吹氧时间就需要更长一些,碳可以降低一点,但是温度则要提高。各因素之间的关系需要实际经验来进行现场指导,如果说,前炉和这一炉的废钢铁水比一样,而这一炉炼钢的终端温度要求较高,那么吹氧量就要增加,而加料量却要相应降低。

人工看火判断碳含量,判断结果只能得到一个范围,并无法精确得到含碳量。同时由于火焰变化本身是不定的,测量结果经常与人工判断差距较大。所以为获得高碳钢,就要结合经验公式来进行判断,并且还要考虑到各方面的因素,单一只从光强或图像得到定量结果则无法实现。于是以火焰图像为研究对象,对图像纹理的各种特征(如图像平均亮度、平均对比度、平滑度、第3阶矩、一致性、熵等)进行实验,可精确地判别软、硬图像。

1 火焰图像的分类和预处理

如图1,图2所示,火焰图像从视觉上看到的软硬性质的判别主要依据两点:

(1)看细节。火焰中间出现不断翻滚的“云”,并从火焰内部向外翻滚。翻滚的频率越快,视觉感受越是杂乱无章,就说明火焰为硬,反之则说明火焰为软。

(2)看整体火焰的飘动。火焰向上爬升,就好像飞机的喷气发动机后面的火,向上蹿动有力,闪动速度快说明火焰为硬,反之则说明火焰为软。

另外,软硬度不能只从单一的图片来看,而是要看动态的变化,毕竟,火焰的力度无法用图片来表示。一幅图像可能受到各种噪声源的干扰,通常这些噪声表现为孤立像素的离散变换,因而不是空间相关的。对比领域平均法和中值滤波法,本文选用中值滤波法对火焰图像进行预处理。

应用多图像平均法,可以有效消除来自噪声的重大影响。对于图像G(x,y),应该是初始图像F(x,y)与噪声图像m(x,y)的线性组合,其计算公式为:

不考虑各像素之间的噪声,而且假定其均值为0,将M幅不同的噪声图像进行平均,而后得到一幅图像Gp(x,y),表达式为:

由其可得:

式中,E｛Gp(x,y)｝为Gp(x,y)的期望值。

假若多幅图像的像素噪声方差是σ2,可得M幅图像做平均后,方差降为σ2/M;分析可得,当做平均处理时,随着图像数目递增,Gp(x,y)就会与真实的初始图像F(x,y)越相似。实验结果如图3所示。

1971年,Jukey首先提出中值滤波器,并在一维的信号处理(即时间序列分析)中得到充分应用,其后又在二维图像信号处理技术方面多有引用,其性质是一种非线性的滤波器。中值滤波可以在特定条件下消除各种噪声,如减少线性滤波器中的最小均方差滤波、均值滤波等引起的原始图像细节模糊,并且中值滤波器对减小各种类似脉冲干扰,或者扫描图像时产生的噪声等都非常有效。然而在实际操作过程中,通常对分析图像的统计特征并不显著,所以也相应存在一定缺陷,引发了诸多不便[3]。

中值滤波通过从图像中的某个采样窗口提取奇数个数据进行排序,并用排序后的中值取代要处理的数据即可。

以3*3窗口为例,用fmedian表示平滑后f(2,2)的像素值为:

实验结果如图4所示。

当中值滤波在对领域的像素值进行排序的时候,会引起算法的运行速度减慢。为解决这一问题,通常会采用快速中值滤波算法加以改进。快速中值滤波是直接计算像素的中序值,并且不进行排序。对比传统的中值滤波算法,在同窗口的计算时间上进行比较可知,快速算法略好于一般的滤波算法。图5给出了快速中值滤波的实验结果。

上述实验表明,采用传统的均值滤波算法,跟采用中值滤波相比,中值滤波相对较好;由图3和图4对比,火焰图像的边缘磨损偏大;而采用快速中值滤波,与传统的均值滤波和中值滤波相比,在边缘处理等各个方面,更加符合火焰图像对于减少噪声影响的要求。

2 火焰图像边缘检测

在图像分割中,点和线检测都非常重要,但是对于灰度级间断检测来说,边缘检测则是最普遍的检测方法。火焰图像中波动最剧烈的就是火焰边缘区域,但在直观视觉上,这个区域也具有相对稳定的区域面积和波动空间。另外,火焰边缘的形状和分布也反映了火焰燃烧时是否稳定。本文对比图像处理中的边缘检测canny算子,采用sobel边缘检测方法,得到火焰图像边缘特征图。该特征图是从多尺度的视角出发,再利用设定较大的阈值得到图像非火焰图像的边缘,通过差运算将该部分除去。实验结果如图6、图7所示。

由以上图形可见,硬图翻滚频率较快,向上蹿动有力,而软图则较为平均,整体上蹿的趋势并不明显。

3 火焰图像纹理特征

火焰纹理就是由明与暗对比中得出的。为了显示更清楚效果,由原始图像可提取出图像中有亮暗对比的边缘,而后照亮边缘。在图像处理中,用于描述纹理的3种方法是统计方法、结构化方法和频谱方法。统计方法可用于进行诸如平滑、粗糙、粒状等纹理的特征描述。结构化技术处理图像元的排列,诸如基于均匀空间分布的平行线纹理描述。频谱技术基于傅里叶频谱特性,主要通过频谱中的高能量波峰识别,用于寻求图像中的整体周期性。纹理走势也是判断软硬的一个因素,火焰图像纹理的走势变化由“云”到“流水”,方向感逐渐增强。本文应用统计方法,即灰度共生矩阵法,来计算火焰图像纹理特征。

描述纹理最简单的方法之一是使用一幅图像或区域灰度级直方图的统计矩。

灰度直方图的本质,是针对图像中某一像素的具体灰度并借助直方图描绘出来的统计结果,其中不包含像素与像素之间的相对位置信息,而对于火焰图像来说,其像素与像素之间的相对位置信息,通常都是具有重要表征作用的[4]。灰度共生矩阵是在将图像中两个像素保持某一特定距离时,对其灰度状况分别施以统计而得到的。该矩阵不仅反映了图像的灰度值大小,而且还可表示灰度值在方向以及相邻间隔等方面的特征。

根据实际需要,计算6个图像纹理特征量,即平均亮度、平均对比度、平滑度、第3阶矩、一致性、熵,各特征量分别记为:m,σ,R,μ3,U,e,对其分析如下。

(1)平均灰度值(平均亮度)。早期火焰检测时,一般以平均灰度值来表示火焰燃烧时重要特征,其计算公式为:

式中,P(zi)表示灰度值为zi时发生的概率,i=0...L-1则表示火焰图像可能的灰度值范围,即灰度级大小。由此,m即可表示火焰图像的平均灰度值大小。

平均灰度值会随着煤质以及施工人员操作的不同而改变,因为煤质和操作规范不同,将改变火焰的特性,进而影响其灰度值。还需要指出的是,着火时火焰图像的平均灰度值要小于锅炉背景的灰度值,而这是平均灰度值的明显不足所在[5]。

(2)平均对比度(方差)。平均对比度越小,就越稳定,反之,就越剧烈。该值表示了图像平均灰度值的波动大小,其计算公式为:

式中:P(zi)表示灰度值为zi时发生的概率,i=0...L-1表示火焰图像可能的灰度值范围,即灰度级大小,而m表示平均灰度值大小,根据方差公式,σ就表示火焰图像的平均对比度大小,亦即方差大小。

(3)图像平滑度。计算公式为:

(4)第三阶矩。计算公式为:

(5)一致性。计算公式为:

(6)熵。计算公式为:

式中,熵表示图像灰度级的随机分布特征。在信息论中,熵表示信息量,也就是说不确定性和不均匀程度。当图像灰度值均匀分布的时候,熵值达到最大,因为图像均匀分布时,限定越小,不确定性随之变大,直至熵取得较大值;反之,图像的熵值取得较小值。实验结果如表1所示。

4 结束语

本文采用快速中值滤波对火焰图像进行预处理分析,由实验结果可知,均值滤波与中值滤波的效果相比,后者要好很多,但对火焰图像边缘损失却较大;而相比中值滤波的明显不足,快速中值滤波则可满足火焰图像噪声消除的要求。其后,相比canny算子,使用sobel边缘检测方法则能得到更精确的边缘信息。同时,由于灰度直方图并不具备像素之间相对位置的信息,基于灰度共生矩阵来计算火焰图像纹理特征不仅可以反映图像灰度值大小,还能够实现灰度值关于方向和相邻间隔信息的综合呈现。最后,根据实际需要,计算了平均亮度、平均对比度、平滑度、第3阶矩、一致性与熵这6个图像纹理特征量,因而较好地区分硬软图像。

参考文献

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[2]佘星星,黄福珍.锅炉火焰图像特征及燃烧状态智能监测综述[J].上海电力学院学报,2010(4):4-9.

[3]范华忠,张伯虎,冯艳.图像处理技术在火焰目标提取中的应用[J].电光与控制,2006(1):1-5.

[4]张琴.炉内火焰温度分析系统的研究[D].合肥:安徽大学,20-10.

淇县雷暴分布特征分析 篇10

淇县地处北温带, 属温带大陆性季风气候。四季分明, 气候温和, 日照充足, 雨热同季。春季干旱多风, 夏季炎热多雨, 秋季凉爽季短, 冬季少雨寒冷。本文分析了淇县1971—2010 年的雷暴气候特征, 希望通过加强对雷暴活动规律和防御工作的研究, 进一步提高防御和减轻雷电灾害的能力, 保护人民群众生命财产安全, 促进淇县经济社会发展。

1资料与方法

1.1资料来源

本文资料取自淇县1971—2010 年40 年的逐日雷暴资料及相关资料。文中运用本站的基本数据资料来分析雷暴的分布特征。

1.2 统计方法

雷暴日规定:一日中只要观测到雷暴或者闻雷, 无论持续时间长短, 均记为一个雷暴日。采用要素的线性趋势分析法, 分析年、季、月平均雷暴日, 最早、最迟雷暴日的变化趋势, 选用一元线性方程对原序列进行拟合, 即y=a1x+a0, 其中系数ai表示趋势倾向。一般春季为3—5 月, 夏季为6—8月, 秋季为9—11 月, 冬季为12 月至次年2 月[1,2]。

2结果与分析

2.1日变化特征

淇县为国家一般气象站, 夜间不守班, 夜间的雷暴记录不太准确, 只作大概分析。淇县雷暴次数日变化明显, 雷暴次数平均出现0.4~10.2 次。其中3:00—8:00 都小于0.4 次, 最多出现在2:00, 为10.2 次, 次多为18:00, 为6.2 次, 12:00以后逐渐增多, 傍晚前后达到最大, 以后逐渐减弱, 后半夜至早上达到最低。变化曲线反映出淇县在午后到傍晚最容易出现强对流天气[3,4]。

2.2 月际变化特征

淇县月雷暴日数为0.1~8.3 d, 由月雷暴日数变化曲线可以看出:雷暴最早出现在2 月, 最晚出现在11 月;12 月和1 月没有雷暴产生;4—10 月较多, 7 月最多, 8 月次之;且7月较前几个月有明显增多趋势。

夏季雷暴最多, 为19.7 d, 占全年76.35%;冬季最少为0.1 d, 占全年的0.38%, 春季和秋季较少, 占全年的23.27%。由此可见, 夏季是雷暴发生最活跃的季节。

雷暴的月变化和季变化从一定程度上反映出不稳定的天气系统。5—6 月地面受华北热低压控制, 高空常处于东北冷涡后部, 易产生雷暴及强对流天气, 7—8 月受副热带高压控制, 极易产生雷暴及对流天气。

2.3 年际变化特征

淇县1971—2010 年共有1 016 个雷暴。淇县地区年平均雷暴日数为16.0~40.0 d, 平均为25.4 d;年平均雷暴日数最多的是1985 年, 平均值为40 d, 年平均雷暴日数最少的是2009 年, 平均值为16 d;通过5 年滑动平均变化曲线可以看出:淇县雷暴日年际变化呈波动状, 高值点在20 世纪80 年代中期, 雷暴日数5 年为一个波动周期, 10 年左右出现一个峰值, 目前雷暴日数正处在增长期内[5,6]。

选淇县40 年的年平均雷暴日, 带入公式y=a1x+a0, 得出雷暴趋势回归方程:

y=-0.238x+499.31

可以看出:气候趋势倾向率为-0.238, 是负值, 表示淇县年平均雷暴日整体呈下降趋势。

2.4 雷暴初日、终日及初终间日数特征

统计结果表明:淇县初雷暴最早出现在2 月23 日, 最晚出现在6 月23 日, 最早与最晚相差4 个月, 雷暴终日最早出现在8 月15 日, 最晚出现在11 月16 日, 最早与最晚相差3 个月以上, 这说明雷暴的初 (终) 日年际差别较大。雷暴初日多发生在4 月中旬, 终日多发生在9 月中旬。

淇县雷暴平均持续期为159.8 d, 初终间日数最多为236 d, 最少为93 d, 可见淇县雷暴持续期年际变化大。

3 结论

分析结果表明, 淇县雷暴日变化明显, 3:00—8:00 出现最少, 12:00—21:00 较多, 午后到傍晚时间是雷暴发生最多的, 18:00 达到峰值, 以后逐渐减少, 前半夜比后半夜雷暴次数多。雷暴多发生在4—10 月, 7 月最多, 8 月次之, 夏季是雷暴多发的季节。雷暴年平均日数为25.4 d, 年际变化呈波动, 目前处于增长期内。雷暴持续期年际变化大, 最早发生在4 月中旬, 最迟出现在9 月中旬。总体年平均雷暴日呈下降趋势。

参考文献

[1]盛承禹.中国气候总论[M].北京:科学出版社, 1986:306-310.

[2]王红艳, 吴璐, 王跃民, 等.许昌气候特征分析[J].气象与环境科学, 2008 (2) :56-59.

[3]刘庆伟, 张丽娟, 林径春.洛阳地区雷暴活动规律和雷灾分析[J].气象与环境科学, 2007 (增刊1) :120-122.

[4]段炼, 陈章.近42年成都地区雷暴的气候统计特征[J].自然灾害学报, 2006 (4) :59-64.

[5]赵海军, 李喜平, 黄真文, 等.鹤壁市雷暴特征分析[J].河南气象, 2006 (3) :51.

女性职务犯罪特征分析 篇11

女性职务犯罪一般作案规模较小、但次数较多。因为女性耐心、细心等特质，女性职务犯罪更具长期性和周期性，体现出“蚂蚁搬家”、“细水长流”等特点。例如杨某在北京工人疗养院负责采购工作期间，多次利用采购医疗器械以及为供应商结算货款的职务便利，分十次收受北京英博瑞科技有限公司给予的好处费共计3万余元。女性在易贪小便宜的心理影响下，每次作案数额都较小，但是经过长时间作案最终造成难以挽回的后果。

其次，女性职务犯罪的手段比较简单，涉案罪名较为集中。多数女性职务犯罪嫌疑人只懂得采用“虚报冒领”等普通简单的作案手段来实施犯罪，手法较为单一，以贪污、受贿犯罪最为突出。

此外，她们集中在单位的财务部门。由于女性工作较为细致、耐心，责任心较强，大部分女性长期从事一至两种行业的工作，尤其在财务部门工作或者负责单位物资采购工作居多，少数人还在领导岗位身居要职。

在办案中还发现，女性职务犯罪中，在年龄结构上以中年女性为多，35岁至55岁的女性约占95%；本科以上高等教育者占30%，大多数女性犯罪嫌疑人仅受过中专或高中教育，文化水平偏低导致其自我控制能力相对薄弱。

在分析女性职务犯罪的原因上发现，她们多基于情感因素而致犯罪，均为初犯。在女性职务犯罪案件中基于母爱、情爱而引发犯罪者占有较大比重。如首钢医院会计王某贪污主要是因为家庭因素。丈夫买断工龄后没有固定收入，父母重病导致家庭经济压力增大，王某为了解决家庭困难，开始利用单位财务制度的漏洞实施贪污。

除了法制观念淡薄、抱有侥幸心理等普遍的犯罪因素之外，女性犯罪又有其特殊性。有些女性难以抵御金钱和物质的诱惑，贪慕虚荣，利用手中的权力非法获取利益。一些原本勤俭持家的女性也会滋生盲目攀比、崇尚高消费的虚荣心理，为满足贪欲，将手伸向了公款。

相对男性而言，女性的感性思维多于理性思维，容易受他人行为方式影响。有些女性在大是大非问题上产生混乱，遇到问题时不能独立进行理性的判断和思考，如在领导与财务人员相勾结共同贪污、受贿等案件中，立场不坚定，盲从跟从。此外，女性更容易受到婚姻和家庭的影响。一些职业女性以贪污、挪用公款来满足其丈夫、恋人的物质需要。

在女性职务犯罪案件中，发案单位财务制度不完善、内部监督制约机制不健全等问题普遍存在。在该院侦办的王俊芬贪污案中，王俊芬负责单位退休职工医药费报销工作，利用职务之便多次用假发票骗取单位医药费报销款达96次，涉案金额高达30多万。正是单位放松监管，使其经手的报销单据没有二次审核才导致了严重的后果。■

（摘自2011年6月15日《北京晚报》）

本栏目实习编辑：冯晓淑fxs0914@163.com

生物特征识别系统分析 篇12

对于一般的生物特征识别系统,生物特征样本是由传感器从用户获得的,传感器输出的信息传送到处理器,处理器提取出独特但可重复的样本。该样本作为一个模板保存在数据库中,和已有的一个或多个数据库中的模板进行比对,以便确认是否有匹配。最终依据模板与模板或模板与特征之间的相似度给出身份判别。

图1 说明了一般生物特征识别系统的信息流以及组成系统的各个子系统:数据采集子系统、数据存储子系统、比对子系统和决策子系统。此图说明了系统的登录过程、辨识过程和验证过程。应指出的是,在任何真正的生物特征识别系统,这些概念的组件可能不存在或可能不直接对应物理组件。例如,质量控制可以放在分割之前或者特征提取之后。

2 系统构成

(1) 数据采集子系统

数据采集子系统采集图像或者通过生物特征传感器采集用户的生物特征。该系统输出图片或生物特征信号作为生物特征样本。

(2) 传输子系统

传输子系统( 不一定显式存在于生物特征识别系统) 在各个子系统之间传送信息。样本、特征或模板使用标准的生物特征数据交换格式进行传输。生物特征样本可能在传输之前被压缩和/ 或加密,并在使用前被解压缩和/ 或解密。一个生物特征样本可能在传输信道中由于噪声或压缩解压缩过程产生信息损失。建议在传输和存储中使用加密技术来保护生物特征数据的真实性、完整性和可信性。

(3) 信号处理子系统

信号处理子系统从生物特征样本中提取显著的特征。该处理可能包括从生物特征信号中定位用户的生物特征( 通常此过程称为分割)、特征提取和质量控制,确保提取的特征是可识别和可重复的。质量控制拒绝接受样本时,信号采集子系统可能会采集新的样本。

在登录过程中,信号处理子系统通过提取到的生物特征创建一个模板。通常登录过程要求通过多个特征产生一个模板,有时模板也只包含一个特征。

(4) 数据存储子系统

数据存储子系统把模板保存在登录数据库中。每个模板与登录用户的其他信息一一对应。应指出的是,在被存储在数据库中之前,模板可能被转换为生物特征识别数据交换格式。模板可能存储在生物特征采集设备中,或便携式存储媒介如智能卡中、个人电脑或本地服务器,或中央数据库中。

(5) 比对子系统

在比对子系统中,生物特征同一个或多个模板进行比对后,相似度将被传送到决策子系统中。相似度表明了特征与模板之间的拟合程度。在某些情况下,特征可能和模板采用相同的存储形式。在验证模式下,输入的特征仅和被声称的库中的模板进行比较,输出一个相似度。在辨识模式下,一些或全部的库中模板将同输入的特征进行比较从而产生多个相似度。

(6) 决策子系统

决策子系统使用多个相似度或一个相似度,对验证或辨识的结果提供一个决策。

在验证模式下,特征与模板是否匹配是由它们之间的相似度是否超过指定阈值决定的。此决策模式可以允许进行多次尝试,确认用户是否为其所声称的身份。

在辨识模式下,当某些相似度超过指定的阈值时,或者某个相似度是所有相似度中最大的k个时,确认对应的登录身份为可能的辨识决策。

值得注意的是, 从概念上讲,如果把多种模态的样本、模板、得分当作一个样本、模板、得分并在决策时采用融合的方式,多模态生物特征识别系统和单模态生物特征识别系统具有相同的处理方式。

(7) 管理子系统( 不包含在概念图中)

管理子系统负责管理生物特征识别系统的总体策略、执行和应用,以及有关法律、司法和社会的限制和要求。说明性的例子包括:

在数据采集后给用户提供反馈信息;

要求用户提交其他信息;

存储和转换生物特征模板或生物特征交换数据;

根据决策系统或相似度的结果提供最终的决策;

设置阈值;

配置生物特征识别系统的采集装置;

控制工作环境和非生物特征识别技术数据的存储;

为最终用户提供隐私保障措施;

与其他系统进行交互。

(8) 接口( 不包含在概念图中)

生物特征识别系统可能会通过API函数接口、硬件接口或者协议接口与外部应用程序或系统连接。

3 系统功能

(1) 登录

登录过程中,系统为使用者生成相应的登录模板并将其存储在系统中。

这个过程一般包括:

数据采集;

分割与特征提取;

质量评价( 如果不合格则重新采集) ;

模板生成( 可能使用多个特征),可能转换为生物特征识别数据交换格式;

测试登录是否成功( 或模板是否可用) ;

若初始登录不合格,可能允许重复登录尝试( 视登录策略而定)。

(2) 验证

身份验证是验证某使用者的真实身份是否与其声称的身份一致。验证的结果可以是接受或者拒绝。如果不是接受错误声明( 错误接受) 或者是拒绝正确声明( 错误拒绝),输出的验证结果被认为是错误的。值得注意的是,某些生物特征识别系统允许一个用户登录多个特征( 例如,一个虹膜系统可能允许最终用户登录左右眼两个虹膜图像,而指纹系统可能最终用户登录两个或两个以上的手指作为备份,以防一个手指受伤的情况)。

验证一般包括以下步骤:

数据采集;

分割与特征提取;

质量评价( 如果不合格则重新采集) ;

比对输入特征与其所声称的身份的对应模板;

判断相似度是否超过确定的阈值;

根据决策策略和比对得分判断是否匹配。

示例:

在一个允许三次尝试的验证系统中,采集失败与错误匹配的任意三次组合会导致一个错误拒绝。如果在三次尝试中,有一个样本被接受并且与声称的身份的模板错误匹配,就会产生一个错误接受。

(3) 辨识

身份辨识的过程是试图确定某使用者是否已经登录在系统中,如果是则确定其身份。辨识提供一个可能为空或只包含一个辨识用户的候选列表。当待辨识用户已登录,并且其登录的身份在候选列表中,识别过程被认为是正确的。

身份辨识通常包括以下步骤:

数据采集;

分割与特征提取;

质量评价;

特征提取(如果不合格则重新采集);

比对输入特征及系统中的待比对模板;

基于是否有相似度最高的k个和/ 或相似度是否超过阈值判断是否有匹配上的身份;

根据决策策略和输出的一组比对得分做出辨识决策。

需要注意的是, 在全自动系统中,被标定的待辨识用户很可能与具有最高相似得分( 提供超出特定阈值) 的模板一致。当有人工操作员时,系统可能会为操作者提供一个包含前r个匹配项的候选列表以便决策。通过人工操作员判断可能的匹配项,从而确定系统的实用性能指标不在本部分的范围内。

同时, 如果所有的待辨识人员均在一个已登录过的辨识系统中,将不会出现错误接受这样的辨识错误。在已知识别闭集的退化情况下,性能测量通常以正确识别率的大小来衡量,该正确识别率与系统返回的候选列表大小相关。

4 结语

现阶段生物特征识别技术的应用和市场增长迅速,由于存在众多不同的技术和应用,给出一般的生物特征识别系统的概括模型是很困难的。本文提出的生物特征识别系统对相应的生物特征识别标准及符合性检测具有参考意义。

摘要：阐述生物特征识别系统的通用原理,分析数据采集子系统、传输子系统、信号处理子系统、数据存储子系统、比对子系统、决策子系统的功能,对相应的生物特征识别标准及符合性检测具有参考意义。