電路網(wǎng)絡(luò)線性相關(guān)結(jié)構(gòu)研究

葉敏聰

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

關(guān)鍵詞：電路網(wǎng)絡(luò)；線性相關(guān)結(jié)構(gòu)；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(shè)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(shù)的發(fā)展為電路網(wǎng)絡(luò)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(luò)都發(fā)生了變化，其線性相關(guān)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

1 線性相關(guān)結(jié)構(gòu)介紹

簡而言之，線性結(jié)構(gòu)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(qū)。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(qū)，就是a1，也僅有一個后繼，即a3.

線性組織結(jié)構(gòu)是指按照特定的某種縱向關(guān)系，逐級進行功能、權(quán)限等的組合或排列。每一個單位都有一個相對應(yīng)的指令源，避免因指令安排矛盾而導(dǎo)致電網(wǎng)運行故障。在線性結(jié)構(gòu)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(guān)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(luò)線性相關(guān)結(jié)構(gòu)

2.1 電路網(wǎng)絡(luò)中的函數(shù)傳遞特性

電路網(wǎng)絡(luò)中的線性相關(guān)結(jié)構(gòu)是無法避免的，這與電路網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系和函數(shù)傳遞特性是分不開的。在電路網(wǎng)絡(luò)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(luò)當成是一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)中輸入和輸出的關(guān)系，電路網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(dǎo)出電路網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)就是在零狀態(tài)下，響應(yīng)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(luò)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(luò)，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(luò)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(luò)所有電壓源和電流源的輸出信號；Sj為電路網(wǎng)絡(luò)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(luò)中線性相關(guān)結(jié)構(gòu)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(guān)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(luò)存在的線性相關(guān)結(jié)構(gòu)必然存在。也就是說，在電路網(wǎng)絡(luò)中，線性相關(guān)結(jié)構(gòu)是不可避免的，是一定存在的。

2.2 電路網(wǎng)絡(luò)線性結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題

在初始狀態(tài)為零的情況下，線性相關(guān)結(jié)構(gòu)中存在著不同的線性相關(guān)狀態(tài)。在喻學(xué)恒發(fā)表的《系統(tǒng)工程理論和應(yīng)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(luò)的線性相關(guān)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種可約束的結(jié)構(gòu)。如果傳遞函數(shù)約去相似因式，可約結(jié)構(gòu)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(yīng)。

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(guān)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(luò)的基本構(gòu)成規(guī)律可知，不含電流源和電壓源的電路網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造形成了典型的可約式線性相關(guān)結(jié)構(gòu)，也就是純電感割集和純電容回路可約結(jié)構(gòu)；平衡橋式的電路網(wǎng)絡(luò)是典型的零狀態(tài)結(jié)構(gòu)，可分網(wǎng)絡(luò)中的無源部分同樣屬于零狀態(tài)結(jié)構(gòu)。

此外，線性相關(guān)結(jié)構(gòu)的存在不僅與網(wǎng)絡(luò)拓撲層次和元件的取值有關(guān)，輸入的位置也直接影響著電路網(wǎng)絡(luò)的線性結(jié)構(gòu)。純電感割集和回路、純電容割集和可分網(wǎng)絡(luò)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(luò)的狀態(tài)是全相應(yīng)的，線性相關(guān)結(jié)構(gòu)只在電路網(wǎng)絡(luò)所有電壓源和電流源的輸出信號與電路網(wǎng)絡(luò)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(luò)中的線性相關(guān)結(jié)構(gòu)是不存在的，只有在初始值不為零、響應(yīng)狀態(tài)不為零的狀態(tài)下，兩者共同構(gòu)成相同線性相關(guān)關(guān)系時，電路網(wǎng)絡(luò)才會構(gòu)成全響應(yīng)線性相關(guān)結(jié)構(gòu)。如果在電路網(wǎng)絡(luò)線性相關(guān)結(jié)構(gòu)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(guān)結(jié)構(gòu)就不可能是相關(guān)的。

3 結(jié)束語

線性相關(guān)結(jié)構(gòu)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(yīng)關(guān)系或電路網(wǎng)絡(luò)中的可約割集來控制整個電路網(wǎng)絡(luò)。當一部分電路網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題的時候，調(diào)整線性相關(guān)結(jié)構(gòu)能及時避免電力網(wǎng)絡(luò)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(luò)線性相關(guān)結(jié)構(gòu)是與基礎(chǔ)設(shè)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(guān)算法的研究[D].長春：吉林大學(xué)，2005.

〔編輯：王霞〕