葉敏聰

摘 要：研究了如何改進電路網(wǎng)絡中的線性相關結構，從而從整體上對智能電網(wǎng)的建設起到配合作用，促進我國電力事業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：電路網(wǎng)絡；線性相關結構；電力運輸；用電安全

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.083

經(jīng)濟的快速發(fā)展對電力運輸設備的穩(wěn)定運行提出了更高的要求，現(xiàn)在不能像十幾年前一樣大范圍地拉閘限電。電子信息技術的發(fā)展為電路網(wǎng)絡信息研究帶來了新的契機，特別是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使整個電路網(wǎng)絡都發(fā)生了變化，其線性相關結構更加復雜。

1 線性相關結構介紹

簡而言之，線性結構就是一個有序的元素集合。首先，在集合中，必須有且僅有一個第一個元素，同時有且僅有一個最后一個元素；其次，除了最后的元素外，其他數(shù)據(jù)都要有一個唯一的后繼元素，除了第一個元素外，其他數(shù)據(jù)都要有且僅有一個前驅。例如在{a1，a2，a3……an}中，a1是第一個元素，在整個集合中僅有一個a1，an是最后一個元素，整個集合中也僅有一個an；a2僅有一個前驅，就是a1，也僅有一個后繼，即a3.

線性組織結構是指按照特定的某種縱向關系，逐級進行功能、權限等的組合或排列。每一個單位都有一個相對應的指令源，避免因指令安排矛盾而導致電網(wǎng)運行故障。在線性結構中，每一種元素必須具有相同特性。也就是說，在同一個集合中，所有的元素都屬于一個數(shù)據(jù)對象，相鄰的元素必須具有序偶的關系，同時，an有限大的，元素集合必須是一個有限集合，其順序是把邏輯相鄰的元素儲存在物理位置和相鄰的儲存單元中，數(shù)據(jù)或元素要用一列連續(xù)的儲存單元存放。在整個集合中，得知一個元素的位置，那么其他元素的位置信息就可以通過計算獲得。

2 電路網(wǎng)絡線性相關結構

2.1 電路網(wǎng)絡中的函數(shù)傳遞特性

電路網(wǎng)絡中的線性相關結構是無法避免的，這與電路網(wǎng)絡的連接關系和函數(shù)傳遞特性是分不開的。在電路網(wǎng)絡中，輸出信號需要在多個節(jié)點傳遞，甚至可以直接把整個電路網(wǎng)絡當成是一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)中輸入和輸出的關系，電路網(wǎng)絡中的控制傳遞就會顯現(xiàn)出函數(shù)的特性。比如，在初始值為零時，電路網(wǎng)絡系統(tǒng)或傳遞環(huán)節(jié)呈現(xiàn)的拉氏變換之比就是：

G（S）=Y（S）/U（S）. （1）

式（1）中：G（S）為傳遞函數(shù)；Y（S）為輸出的拉氏變換；U（S）為輸入的拉氏變換。

由傳遞函數(shù)就可以推導出電路網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)就是在零狀態(tài)下，響應的拉式變換和輸入的拉氏變換之比。在單輸入和單輸出的電路網(wǎng)絡中，單位脈沖激勵的拉氏變換數(shù)值是1. 由此，傳遞數(shù)就可以直接定位成單相脈沖激勵的拉氏變換。如果是任意輸入和輸出的電路無源網(wǎng)絡，那么在初始狀態(tài)為零的情況下，其傳遞函數(shù)就是：

G（S）=[gi，j（S）]. （2）

gi（S）=Xi（S）/Sj（S）. （3）

式（2）（3）中：gi為其余的電源開路或者是電源短路時的電路網(wǎng)絡傳遞函數(shù)；j為所有電容電壓和電感電流的實時動態(tài)；Xi為電路網(wǎng)絡所有電壓源和電流源的輸出信號；Sj為電路網(wǎng)絡所有電壓源和電流源的輸入信號。

由此我們可以推出電路網(wǎng)絡中線性相關結構的普遍規(guī)律，即：如果初始狀態(tài)是零，單位脈沖拉式變換為1或者是不為1，無論是在單項輸入或輸出中，還是在任意的多輸入或多輸出中，如果G（S）中的每一個元素約去向同的因式，并具有線性相關的行，或者在G（S）中，有一個元素是全部為零的行或者是列，那么電路無源網(wǎng)絡存在的線性相關結構必然存在。也就是說，在電路網(wǎng)絡中，線性相關結構是不可避免的，是一定存在的。

2.2 電路網(wǎng)絡線性結構的相關問題

在初始狀態(tài)為零的情況下，線性相關結構中存在著不同的線性相關狀態(tài)。在喻學恒發(fā)表的《系統(tǒng)工程理論和應用》中，已經(jīng)明確驗證了在傳遞函數(shù)中存在線性函數(shù)的時候，整個電路網(wǎng)絡的線性相關結構呈現(xiàn)一種可約束的結構。如果傳遞函數(shù)約去相似因式，可約結構可以表示為：

∑KIXI（S）=0. （4）

式（4）中，XI（S）為在初始狀態(tài)為零時的頻域相應。

當傳遞函數(shù)中有一行或一列全部為零時，那么就可以得出XI（S）的特殊線性相關方程式。利用該方程式可以直接推算出狀態(tài)為零時傳遞函數(shù)的運行數(shù)據(jù)。根據(jù)電路網(wǎng)絡的基本構成規(guī)律可知，不含電流源和電壓源的電路網(wǎng)絡構造形成了典型的可約式線性相關結構，也就是純電感割集和純電容回路可約結構；平衡橋式的電路網(wǎng)絡是典型的零狀態(tài)結構，可分網(wǎng)絡中的無源部分同樣屬于零狀態(tài)結構。

此外，線性相關結構的存在不僅與網(wǎng)絡拓撲層次和元件的取值有關，輸入的位置也直接影響著電路網(wǎng)絡的線性結構。純電感割集和回路、純電容割集和可分網(wǎng)絡中的無電源部分直接決定了元件值的獲取。也就是說，在初始狀態(tài)不為零的情況下，電路網(wǎng)絡的狀態(tài)是全相應的，線性相關結構只在電路網(wǎng)絡所有電壓源和電流源的輸出信號與電路網(wǎng)絡所有電壓源和電流源的輸入信號都為零的情況下才會成立。所以，在初始值不為零的狀態(tài)下，電路網(wǎng)絡中的線性相關結構是不存在的，只有在初始值不為零、響應狀態(tài)不為零的狀態(tài)下，兩者共同構成相同線性相關關系時，電路網(wǎng)絡才會構成全響應線性相關結構。如果在電路網(wǎng)絡線性相關結構中含有電壓源和電容源形成的回路或電感和電流源組成的割集，那么其中的線性相關結構就不可能是相關的。

3 結束語

線性相關結構在電力運輸中隨處可見，我們可以利用初始狀態(tài)的數(shù)值和響應關系或電路網(wǎng)絡中的可約割集來控制整個電路網(wǎng)絡。當一部分電路網(wǎng)絡出現(xiàn)問題的時候，調(diào)整線性相關結構能及時避免電力網(wǎng)絡出現(xiàn)大面積癱瘓，保證人們和單位的用電安全。但是我們必須注意，電路網(wǎng)絡線性相關結構是與基礎設施共同發(fā)揮作用的，隨著我國科技實力的提高，我們要及時升級整個電力工程，提高我國電網(wǎng)的供電水平。

參考文獻

[1]趙萍.基于交通流電子監(jiān)控單元的實時互相關算法的研究[D].長春：吉林大學，2005.

〔編輯：王霞〕