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【 关键词 】 电力系统;信息安全;智能电网;安全管理;防范措施
1 引言
由于互联网技术的发展和市场化的需要,互联、开放、标准化已成为电力工业中业务系统发展的必然趋势,电力系统的调度运行、生产经营、日常管理越来越依赖于各种计算机信息系统,在这种背景下产生了电力系统信息安全防范措施。由于电力系统的稳定运行直接关系着社会经济发展,因此加强电力系统信息安全防护措施的研究将具有十分重要的现实意义。
2 信息安全概述
信息安全主要是指信息保密性、完整性和可用性的安全防护。保密性是指信息仅仅为那些被授权使用的人获取,完整性是指信息本身和信息处理方法的正确性和完整性,可用性是指经过授权的用户在需要时能能够获取信息。
根据计算机技术的发展,信息安全主要经历了三个发展阶段:通信保密阶段、计算机安全和信息安全阶段、信息保障阶段。
(1)通信保密阶段:侧重于在远程通信中拒绝非授权用户的信息访问及确保通信的真实性,主要采用密码学技术。
(2)计算机安全和信息安全阶段:侧重于确保计算机系统中的硬件、软件及在处理、存储、传输信息中的保密性,主要采用安全操作系统的可信计算机技术。
(3)信息保障阶段:侧重于保护和防御信息及信息系统,确保其可用性、完整性、保密性、不可否认性等特性,并提出了信息安全保障体系PDRR(Protect, Detect, React, Restore)模型。
3 电力系统信息安全现状
国家电网公司多年来一直注重加强信息安全体系建设与管理工作,网络与信息系统按生产控制大区、管理信息大区和三道防线进行防护,管理信息大区划分为信息内网和信息外网,在公司互联网出口、信息内外网边界、管理与生产大区边界建立了信息安全三道防线,如图1所示。
生产控制大区按照国家电监会5号令等文件严格要求,遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的安全防护原则,实施电力二次系统总体安全防护。
管理信息大区实施“双网双机、分区分域、等级防护、多层防御”的信息安全防护总体策略,全面建设信息安全等级保护纵深防护体系。
目前,信息化技术已渗透到电力系统的各个方面,包括生产、运营、建设、物资、科研和管理等领域,并普遍使用VLAN、MPLS等技术。为了保证信息系统的安全运行,国家电网公司开发了信息运维综合监管系统(IMS)和信息外网安全检测系统(ISS)等国网统推软件平台,对电力信息系统进行综合检测。
4 电力系统信息安全所面临的问题
信息化的基础性、全局性作用日益增强,信息安全作为信息化深入推进的重要保障,已成为国家安全战略的重要组成部分。为此,国家相关部门颁布实施了《2006-2020年国家信息化发展战略》,对地方政府和国有企业的信息化实施具有重要的指导意义。
国家电网公司坚决响应中央号召,全力推进公司信息化进程,信息化体系已逐步在公司各个层次建立起来,对公司发展提供了重要的推动作用。然而,信息化是一把“双刃剑”,在推动业务管理创新的同时,也会带来较大的安全风险,给公司的整体安全形势带来新的挑战,具体表现在四个方面。
(1)智能电网:智能电网具有“网络更广、用户更泛、交互更多、技术更新”等特点,为信息安全管控的广度和深度带来全新的要求。
(2)三集五大:“三集五大”体系下的信息系统业务依存度、集成度、融合度比较高,单个系统都可能成为信息安全防护体系的短板,任何一个系统的安全漏洞都可能带来较为严重的后果。
(3)新技术应用:随着物联网、云计算、大数据及移动互联网在电力系统中的广泛应用,各类新型技术防护手段的缺失、自身的安全缺陷,使得信息安全隐患的排查与预防难度大大增加。
(4)数据中心:随着应用级灾备和集中式数据中心的建设,未来公司信息系统将逐渐向物理集中或一级部署过滤,系统自身安全性与脆弱性问题更加突出。
5 电力系统信息安全防护措施
5.1 加强信息安全管理工作
信息安全工作是“三分技术,七分管理”,应切实加强信息安全管理工作。电力企业不少部门认为信息安全仅仅是信息化部门的事情,与自己无关,而信息化部门人员主要精力也只是在信息技术层面,缺少信息管理与安全管理意识,应在公司各个部门之间开展多种形式的信息安全知识培训。
在具体操作层面上,可重点在几个层面开展工作。
(1)统一设计、自主可控:由公司总部集中优势力量统一组织技术研发,以信息安全防护核心技术为重点,以产品自主研发为主,减少外部威胁。
(2)集成集中、优化整合:全面提升公司信息安全资源集约化水平,加大统一管控力度,优化整合,并充分继承现有设备和系统,按照生命周期要求,提高信息安全资产的使用率。
5.2 重视信息安全技术手段
技术手段是解决信息安全的关键所在,只有采用合理且高效的技术手段,才能在很大程度上消除信息安全隐患。应采取“先进适用,创新发展”的原则,积极跟踪和研究国内外先进成熟技术,应用到电力信息网中,比如防火墙技术、入侵检测技术、漏洞扫描技术、隔离技术、VPN技术、安全审计策略等,并采取统一的安防软件和网管软件。结合电力系统特点,具体可表现在几个方面。
(1)主动防御:从信息安全系统体系出发,以技术手段作为切入点,采用“分区分域、安全接入、动态感知、全面防护”等原则,化事件驱动型的被动防御为消息驱动型的主动防御。
(2)持续跟踪:持续跟踪国际信息化与信息安全工作的发展趋势和成果,研究并应用到国家电网公司的信息安全防护下。
(3)超前部署:立足现实,把握全局,并考虑未来技术的发展,超前部署前沿技术攻关及基础成果应用,比如大数据、云计算及虚拟化技术应用等。
5.3 信息安全队伍建设
队伍建设是信息安全得以有效实现的有力保障,国家电网公司应以两院技术支持队伍为基础,加大培养力度,建设国家级信息安全实验室,建立健全“技术专业、响应迅速、覆盖全面”的信息安全技术支撑队伍。
另外,应特别重视公司研发队伍的指导工作,构建研发队伍信息安全“两个一流”和“两个不发生”为目标,以“强基础、重考评、严追则”为手段,从根本上加强研发队伍的安全意识和安全能力,在源头上保证研发安全质量。
6 结束语
随着电力系统中现代信息技术的广泛应用,电力信息安全面临着越来越大的威胁与风险。建立健全国家电网公司信息安全防护体系,必须从管理、技术、安全队伍建设等多方面入手,以安全区域划分、系统等级保护、安全边界保护、主动防御措施和应急响应策略为手段,构筑全方位、多层次的安全防护体系。其中,信息外网以“防攻击、防泄露”为主,信息内网以“强内控,防外联”为主,实现信息内外网的深度安全防护,确保应用系统的安全稳定运行,保障电网企业信息安全。
参考文献
[1] 李文武,游文霞,王先培.电力系统信息安全研究综述.电力系统保护与控制,2011,39(10):140-147.
[2] 胡炎,谢小荣,韩英铎,辛耀中.电力信息系统安全体系设计综述.2005,29(1):35-39.
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[4] 韩祯祥,曹一家.电力系统的安全性及防治措施.电网技术,2004,28(9):1-6.
[5] 陈来军,梅生伟,陈颖.智能电网信息安全及其对电力系统生存性的影响.控制理论与应用,2012,29(2):240-244.
基金项目:
山西省电力公司科技项目晋215号基金支持。
作者简介:
马军伟(1982-),男,山东济宁人,大连理工大学控制理论与控制工程专业,博士研究生,现任国网山西省电力公司信息通信分公司技术发展部电力通信规划管理,中级职称;主要研究方向和关注领域:电力通信规划、信息安全。
阎立(1975-),男,山西晋中人,太原理工大学计算机系大学,本科,现任国网山西省电力公司信息通信分公司技术发展部主任,高级职称;主要研究方向和关注领域:电力信息通信管理。
关键词:计算机实验室管理系统;PNS
中图分类号:TP315 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 20-0000-02
1 高校计算机实验室管理现状
一般来说,我校计算机实验室作为学校计算机应用基础课程教学、信息专业的上机实验教学、计算机等级考试、各类以计算机为媒体的培训以及作为学生课余上机学习提供条件。这种情况下,机器设备会故障频发,操作系统也容易因为学生访问Internet和通过U盘移动硬盘等存储介质带入病毒或者木马程序,从而对整个系统环境造成破坏。加上使用机房的学生众多,一些学生可能由于好奇而误删系统文件、破坏系统注册表以及修改CMOS等操作而导致系统瘫痪无法正常使用。同时因为实验课和各种计算机考试以及培训对计算机环境有不同的要求,工作人员需要花费大量时间和精力升级软件、规避软件冲突以及在不同的教学环境和考试环境间切换操作系统,重新分配IP和修改计算机名等。这些操作起来非常繁琐,效率底下,还容易出错。
计算机实验室的管理工作对计算机教学效果产生直接影响。计算机实验室管理人员工作负荷过大、技术人员水平相对有限、各种软硬件故障等诸多因素,既影响了计算机实验室管理水平的提高,也降低了计算机教学的效果。因此,提高高校计算机实验室管理水平和质量对提升教学质量有着重要的意义。但是学校目前普遍问题在于缺少微机室维护管理人才和相应的维护技术,PC机设备因操作使用不当、病毒等造成系统软故障使PC机无法正常使用,既便有维护人员其工作量也非常繁重,给信息化教学应用工作带来了很大的困难。其次,由于知识产权的问题、操作系统不断升级的问题和微软公司在打击操作系统盗版力度加大的问题,若各学校计算机实验室每台计算机都要买相应的正版操作系统,费用投入将非常巨大,学校将难以承受。
2 计算机实验室的管理与维护
根据对各高校计算机实验室的调查和分析,目前计算机实验室管理模式大致可分为三种:
2.1 人工管理模式。一些小规模的计算机实验室采用人工管理方式。由管理员负责安排教学实验、维护机器;在课余时间安排学生上机自习,在这过程中,学生使用校园卡或一卡通或手机等方式刷卡进入实验室,使用多长时间,管理员在卡上将数额划掉。其它的管理工作基本也靠人工完成。
2.2 计算机辅助管理。在计算机实验室管理中,上机计费的工作由计费系统完成,学生上机时在计费服务器上刷卡,下机时在本机的计费客户端上操作退出并自动结账。教学实验课的安排、设备的维护管理依旧靠人工完成。
2.3 计算机实验室规范化安全管理。一些高校采用了先进的集中化管理模式(PNS),这种先进的管理模式使实验室管理员从繁琐的工作中解脱出来,.实现了计算机实验室的规范化、自动化管理;不仅提高了实验室的管理质量,提高了实验室的利用率,并且为学校师生提供了更优良的学习环境。
3 PNS的研究与应用
PNS(Pre-environment Network System)集中化电脑管理系统是一款集成了网络数据集中管理存储、操作系统统一分发、统一升级、软件统一安装、远程控制的综合性网络管理软件,包含了网络引导、虚拟硬盘、设备驱动等多项技术。该管理系统可以通过安装一台机器的操作系统,将该系统的镜像上传到服务器后,其余所有硬件配置相同的机器可以通过下载服务器上的共享镜像启动操作系统。PNS还同时具有智能内存管理、智能网络硬盘管理以及多网卡负载均衡这些无盘系统所不具备的功能。
3.1 目前计算机实验室所面临的一些困难:(1)教学实验需要各种不同的操作系统和应用软件,现有的计算机硬件条件有限,无法安排。(2)教学实验需要事先到实验室管理员处登记,由管理员协调实验室、时间和操作系统,难免出现冲突和差错。(3)为了排除上课时计算机产生的问题,老师浪费了大量的上机教学时间(4)更新软件相当的麻烦,还需要进行长达几个小时的网络同传。(5)机器狗病毒猖獗,目前现有的管理方式没办法防范。(6)有些机房承担计算机国家考试,系统要求IP和用户名对应,目前无法实现完全靠手工修改。
3.2 PNS系统能够解决的问题:(1)可以根据各年级或专业不同的操作应用需求,设置好相应的教学环境,上课时只需要选择相应的环境即可。(2)开放实验室系统,老师可以自动切换需要的操作系统及应用环境。(3)更新软件简单,只需要在服务器端简单操作即可,学生机开机即可完成更新,不需要长时间的网络同传。(4)学生机硬盘可以全面开放给学生,不用担心操作系统损坏对上课造成影响。(5)重新启动学生机,服务器会传递一个全新的操作系统,解决除硬件外的全部问题。
3.3 PNS系统的功能。(1)多操作系统网络启动。在一台服务器安装多种操作系统和应用软件的映像文件,每一个客户端在网络启动时弹出选择菜单,使用者选择自己需要的方式启动,每一台客户端都使用多个操作系统而不占用自己的硬盘空间。分为“镜像制作、镜像维护、网络启动、还原启动”四种类型模式的使用方式。
镜像制作模式:某一客户端独占一个系统映像,此时服务器自动禁止其它客户端使用该系统映像。该客户端的所有操作,都会直接反映到服务器系统映像中。该模式用于向服务器上传编辑好的操作系统和应用软件。
镜像维护模式:某个客户端可以对已生成的镜像进行维护,例如更新或升级应用软件、安装输入法、更新病毒库等。该模式用于更新操作系统和应用软件。
网络启动模式:同一个局域网内所有的客户端使用同一个系统镜像,在该镜像里安装的系统和软件,每个客户端可以独立操作使用。这种模式中,用户界面与有盘的工作站相同,可进行各类操作,并且所做的修改都保存于服务器上,称作个性化设置,下次使用时这些修改的设置被保留下来。
还原启动模式:在网络启动模式中每个客户端的个性化设置被还原成初始镜像的设置,所有的修改内容被清空。该模式比较适合在完成一次教学任务后将系统还原为一干净的系统,以便给后面使用实验室的师生一个干净的环境。
(2)统一安装应用软件。对于像office之类的公共应用软件,在初始安装操作系统时一并安装后,管理员可以随时在任一客户端上通过镜像维护的模式进行更新操作,更新过后同一局域网内的其他客户端就可以“共享”使用,不再需要逐台客户端更新了。(3)支持系统还原。PNS集中化电脑管理系统支持管理员对终端用户进行统一还原,使系统还原到初始状态,减轻了维护工作。(4)支持远程控制。PNS系统支持对客户机的远程开机、重启、关机操作,降低了管理员每天开关电脑的工作强度。
5 结束语
各种管理系统有着各自的优缺点,PNS系统也一样。例如,一个实验室中60台计算机如果同时通过PNS系统启动的时候,由于要从服务器上下载大量数据,每台计算机启动速度会变得稍微慢一点,同时对网络和服务器的性能提出了比较高的要求。但是总体来说PNS系统安装简单,维护轻松,能够有效减少工作人员的工作量,使之能够轻松地管理和维护实验室。不是说通过一个软件或一套系统就能完全保证实验室的正常运转,管理员的存在和其对管理系统的优化使用才是管理好实验室的真正所在。
参考文献:
[1]王亚琴,梁方.高校计算机公共机房的管理与维护[J].电脑知识与技术,2005,17.
关键词:电力系统;信息系统;身份鉴别技术;电力自动化;网络安全 文献标识码:A
中图分类号:TM76 文章编号:1009-2374(2015)30-0010-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.30.005
毋庸置疑,当前的时代是计算机的时代和网络的时代,计算机技术和网络技术的广泛应用使多个领域的工作效率有了极大的提升。供电企业亦是如此,借助于计算机技术和网络技术,自动化的电力系统正在逐步形成,大量的人力资源被解放出来从事其他的工作,大大提升了供电的稳定性。但是随着网络技术的不断发展,网络本身的漏洞再加上人为的要素,网络安全问题已经成为一个非常重要的问题,网络安全无法保证,就无法保证电力系统运行的安全性。而电力系统是十分重要的,一旦出现问题,很可能会造成非常大的经济损失,所以有必要做好信息系统的安全保障工作。
1 电力信息系统身份鉴别技术的重要性
电力信息系统身份鉴别技术的重要意义体现在能够确保电力信息系统的安全,进而确保整个电力系统的安全。当前电力信息系统是电力系统自动化的重要组成部分,包含有众多的自动化设备。自动化设备既有优点,也有缺点。优点是将人力从繁重的劳动中解放出来,只需进行必要的监控即可,并且在发现故障和排除故障方面具有十分重要的作用;但是与此同时也造成了一旦出现严重问题,就会使整个系统的安全性和稳定性无法保障的问题,从而使整个供电工作都受到影响。当前电力信息系统并不完善,其身份鉴别技术还没有广泛应用于整个行业中,也因此出现了一系列的问题,在未来,城乡用电量必然大大增加,电力系统的稳定运行已经成了刻不容缓的重要责任,每个方面都要考虑到。
2 电力信息系统身份鉴别技术概述
身份鉴别指的是利用各种手段和方法,对想要取得某种权限的人的身份进行认定。人与人之间的身份鉴别大多是靠视觉性的记忆,但是机器对人的鉴定如果完全靠视觉上的认定的话,可能会造成非常大的成本。例如,某一台计算机的开机身份鉴别只用简单的口令即可,因为其安全性没有那么高,如果在一台普通计算机上安装诸如指纹、虹膜等识别设备,其成本将会大大超出预算。身份鉴别技术一般来说有两种类型:根据相关的信息来实现认证,例如各种口令、证书等;根据人的相关的特征来进行认证,例如人的指纹、虹膜等唯一的元素。二者相比较,前者简单易行,并且能够相对自由、相对广泛地使用。换句话来说,只要掌握了口令或者证书,就能够获取相关的权限。但是这种方法的弊端也是安全性能低,在遗失了相关口令和令牌时会造成极大的不便。后者的特点是唯一性,较为安全,但是局限性就是认证的用户不能够远离,例如录入了指纹和虹膜的用户一旦出差,系统就无法顺利运行。
3 电力信息系统身份鉴别技术研究
3.1 未来电力信息系统身份鉴别技术应有的特点
首先,这种身份鉴别的技术应当是多种技术的有机结合,并不是孤立的。这是因为各种单一的技术虽然在某种程度上有很大的特点,但是也都有一定的局限性,如果将这些技术融合在一起的话,就能够将各种优势充分发挥出来,而将缺陷尽可能地减少。相关的技术包括一次性口令鉴别技术、SSL安全服务器的双向加密技术等。其次,身份鉴别应当是一种双向的鉴定。换句话来说,鉴定不仅要能够鉴定客户端,还要对服务器也进行必要的鉴定,这是因为有恶意用户假冒客户端的情况出现的。最后,这种身份鉴别应当是标准的、统一的。当前行业内并没有固定的规范,所以在不同厂家开发出的鉴别机制都是有较大差别的,适用性不广。而设定统一的鉴别服务的话,就能够用统一的标准来进行有效的衡量和评价,对于电子信息系统身份鉴别技术的未来发展是有很大好处的。
3.2 电力系统身份鉴别技术关键性技术和实现
首先,身份管理。身份管理应当具备下面的一些特性:账号应当具有一定的生命周期,应当对账号产生到删除各个状态进行合理的管理活动。因为在企业内部,离职、换岗、换部门都是常见的事情,如果不能够控制账号的生命周期的话就会失去科学性;应当具备角色管理的功能,基于角色进行各种访问的控制;应当对用户进行分级,不同级别的权限是不同的,级别越高,权限越高,最高级别获取全部的权限。其次,集中认证。这一点是说要根据现实中的不同情况来为不同的应用系统提供认证服务。这个平台应当支持多种不同的安全认证方式,诸如静态密码、智能卡、数字证书等方式。对B/S系统的认证和C/S系统的认证应当区分开来,对主机设备、用户身份、访问策略的认证也应当具体、细致。其实统一的认证方式有两种,集中认证就是其中重要的一种,它是将各种认证方式统一指向平台,运用平台来进行认证。再次,单点登录。单点登录也是统一认证的一种,区别于几种认证,它是由客户端对主机系统和网络设备的访问转化为客户端的单点访问。它大大简化了最终用户的登录程序,也大大地减少了登录相关口令管理的工作量,是一种较为安全的可行的方式。最后,集中授权。这一点指的是对相关的信息系统准入机制进行限制和管理,未通过授权的用户禁止访问系统。这里的集中并不是一种物理现实中的集中,不是将所有的硬件设备集中起来,而是指一种逻辑上的集中。在具体的授权管理活动中,可以自定义角色的数量和权限,常规的角色有安全管理员,其在整个电力信息系统中有最高的权限;系统管理员,主要任务是协助安全管理员,对系统安全进行控制;网络管理员、数据库管理员、操作员等不同级别和权限的用户。
4 结语
其实在当前各个领域,网络安全问题都是一项十分重要的问题。这是由于随着时代的发展,以及计算机与网络技术的不断进步,人们对计算机和网络的依赖将会越来越大,一旦出现网络安全问题,就会造成各种不必要的损失,所以在各个领域都要做好网络安全工作。对于供电企业来说,当前电力信息系统是电力系统自动化的重要部分,其安全问题的重要性毋庸置疑,科学有效的身份鉴别技术应用是必不可少的。当前的身份鉴别呈现出多技术融合、双向、标准化等特点,在未来,相关的研究者还应当积极创新,开发出更加安全、更加便捷的电力信息系统身份鉴别技术。
参考文献
[1] 威廉・斯特灵,杨明,等.密码编码学与网络安全:原理与实践[M].北京:电子工业出版社,2001.
[2] 胡朝辉,梁智强.电力信息系统身份鉴别技术的研究[J].计算机应用与软件,2013,(12).
【关键词】电力系统;谐波;危害;滤波器;抑制
0.引言
在电力系统用电,输电,发电等过程中,谐波已成为不可避免的问题,其已危及电力产生和输送以及用电方的安全运行。鉴此,分析谐波并最大限度地抑制谐波成为电力系统工作的重要课题。下面,就电力系统谐波及其危害进行详细分析,并提出有效的抑制谐波措施。
1.电力系统的谐波
(1)用电技术方面。在现代电力系统中,随着人们节能意识的加强以及电力电子技术的发展,众多通过电力电子开关、以非正弦电流方式高效用电的新型非线性负载得到了广泛的应用。这些以非正弦电流方式用电的新型非线性负载已经成为当今电力负载中最主要的谐波源。1992年,日本电气学会对其国内产生谐波的行业按比例进行了一个统计,其结果如表1所示。表中,除楼宇中的部分照明电源、冶金行业的电弧炉外,其他行业的谐波源大多来自电力电子装置,根据日本电气学会的统计,其比例高达90%。从表中还可以看出,来自楼宇的谐波源所占比例高达40.6%,其谐波主要由办公及家用电器等产生。可见,谐波畸变不再是工业设备所特有的现象,如今谐波现象已经蔓延到电力升降机、不间断电源、电视机、个人计算机等商业和居民用电设施中的电子设备。
(2)发电技术方面。由于当今社会对常规化石能源的需求日益增加,能源耗尽的危机日益严重,人们开始追求对清洁、无污染的新能源的开发利用。在电力生产中,许多利用清洁无污染的可再生能源发电的发电方式,如风能发电、太阳能发电、燃料电池发电等发电方式得到了越来越广泛的应用。这些新型电源大多以非正弦、非工频的方式供电,而传统公用电网是以三相电压、电流的对称正弦要求为发电与用电的品质指标。传统公用电网为了接纳非正弦、非工频的新型电源,一般通过电力电子电能转换装置将非正弦、非工频的电源转换为正弦、工频的交流电源,从而实现不同频率的电源或电网的同步运行。比如在输送风电的过程中,一般采用变频装置将风电接入电网,在此过程中,变频装置将会向电网注入一定数量的谐波,使得电网谐波来源更加复杂。
(3)输电技术方面。为了提高电压质量和系统的稳定性以及解决大容量远距离输电等问题,柔流输电技术和高压直流输电技术得到极大的发展和应用。柔流输电技术和高压直流输电技术以电力电子技术为支撑,通过电力电子装置实现对电网运行方式的灵活控制、调节,以实现对电能的安全、高效、经济输送。这些电力电子装置主要包括:用于提供无功功率补偿以改进电网电压控制和系统稳定性的静态无功补偿器(SVC);用于提高输电线路输电容量和改善线路运行情况的可控串联补偿装置(TCSC);用于电网潮流控制的统一潮流控制器(UPFC)以及用于高压直流输电技术的高压直流换流器等。上述电力电子装置大多数具有一个共同特性,就是产生谐波。因此,在使用这些装置对输电技术进行改造时,对其产生的谐波不得不进行一个详细的评估。
2.谐波的危害
谐波注入电力系统将会严重恶化电网的电气运行环境,危害电力系统的安全、稳定运行,同时,还会对电网电气设备以及用户用电设备的安全造成危害。
首先,对整个电网来说,谐波的产生与输送,将在输电网中增大网损,降低电能传输的效率;谐波电流在线路中引起畸变压降,降低了电网的电压质量;新型非线性负载的间断性用电方式降低了电源电压的工作效能;谐波电流恶化交流电能传输中的电气环境,易引发系统崩溃。
其次,对电网中的电气设备而言,因为电网中的电气设备是按工频、正弦电流工作方式设计的,谐波电流流过将会影响其最佳工作状态。例如:谐波电流会对电机、变压器等电磁设备的绕组及铁芯引起额外发热,使损耗增加,降低电磁设备的使用寿命;谐波电流会影响功率处理器、互感器的测量精度,引起电力测量的误差;谐波电流有可能造成继电保护装置、自动控制装置的工作紊乱;谐波电流的存在还可能会降低断路器、熔断器等设备的开断能力。
此外,随着工业控制技术的发展,工业生产中许多精密仪器、复杂的控制系统等对电能质量的要求也越来越高。谐波电流对其造成的影响,有可能会使工业生产造成巨大的经济损失。
3.电力系统的谐波抑制技术
如前文所述,电力系统谐波造成低劣的供电电能质量,严重危害电力系统的安全稳定运行和电网电气设备、用户用电设备的安全。在现有的技术水平下,为避免谐波的危害,保障电网及用户的利益,对电力系统的谐波抑制,已经成为电气工程学科的一个热门研究领域。目前对电力系统谐波抑制的方法主要可以分为预防性电力谐波抑制技术和补救性电力谐波抑制技术两种方法。
3.1预防性电力谐波抑制技术
预防性电力谐波抑制技术是指在设计构建系统或设备的过程中,通过选取合理的线路结构及元件参数,避免产生谐波或减少谐波。常见的预防性电力谐波抑制技术有如下几种:
(1)利用设备的电气特性。该方法主要是对电气设备采用有效的接线方法或结构形式来减少或消除接入电力系统的设备所产生的谐波。比如对于变压器来说,其绕组采用三角形的接线方式能隔断3倍频谐波电流的流通。
(2)配电网重构。对多个谐波源同时接入电网的情况,可通过对配电网重构的方法,实现降低公共连接点总的谐波限值。这种方法是通过对配电网中的负荷进行再分配,限制负荷中非线性负荷的比例,控制非线性负荷产生的谐波电流在一定的范围内,使公用母线上的谐波电流限值不超过电力部门制定的标准。该方法只是达到降低谐波限值的目的,并没有达到谐波隔离的效果,谐波电流仍会注入电网中,有可能对电网及其他用户造成损害。显然,这并不是一种合理的谐波抑制的方法。
(3)多脉波整流技术和高功率因数PWM整流技术。多脉波整流技术是将两个或更多个相同结构的整流电路按一定的规律组合,将整流电路进行移相多重联结,利用各整流负载的谐波电流相位差,使其相互叠加后可削弱或抵消电源输入端的部分谐波电流。例如12脉波整流技术可以有效削弱5次和7次谐波,24脉波整流技术可以有效消除11次和13次谐波。随着技术的发展,多脉波整流技术的脉波数可以达到一个很高的值,但同时也使系统结构更为复杂,需要对其可靠性、经济性等因素进行全面衡量。
3.2补救性电力谐波抑制技术
补救性电力谐波抑制技术是指为了解决已经存在的谐波问题而采取的技术手段,主要是在电网谐波源处加装滤波装置。常见的滤波装置有如下几种:
(1)无源滤波器。无源滤波器也称为LC调谐滤波器,是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置。无源滤波器的基本工作原理为:由电感,电容和电阻组成的无源电路网络,通过将电容和电感调谐到对某一次谐波电流频率发生谐振,对该次谐波电流形成低阻抗支路以分流该谐波电流,从而达到在电网中滤除谐波电流的目的。无源滤波器结构简单、易于实现、设备投资较少、运行费用较低,是迄今为止应用范围最广的一种滤波手段。然而,由于无源滤波器只工作于特定频率,所以实际应用中通常用几组单调谐滤波器和一组高通滤波器相互配合组成滤波装置,以达到滤除主要的各次谐波分量的目的,但是这样容易造成各组调谐滤波器之间的相互影响,使调谐变得困难;而且无源滤波器受其电容电气特性的影响,容易和系统阻抗发生谐振,损害电容器件,严重时,甚至会使系统崩溃。
(2)有源滤波器。如图1所示,有源滤波器是通过检测补偿对象的谐波电流,然后通过控制电路注入一个与谐波电流相位相反的补偿电流,抵消谐波电流的影响,实现电源电流波形的正弦化。随着材料科学的发展以及大功率电力电子器件的开发应用,有源滤波器在耐压以及容量等问题上还有很大的发展空间。
(3)混合型有源滤波器。混合型有源滤波器是由有源滤波器和无源滤波器相结合组成的混合型滤波装置。装置的有源滤波器可以快速地补偿谐波,而无源滤波器可以同时进行谐波过滤和无功补偿,提高了滤波补偿的效率。当前混合型有源滤波器主要有串联式混合型有源滤波器和并联式混合型有源滤波器,其中并联式混合型有源滤波器的应用空间更广,已在多个直流输电工程中得到应用。
4.结语
综上所述,电力谐波给电网带来的危害是明显的,因此,我们有必要针对电力系统的谐波问题,采取科学的技术进行抑制,这不仅可以提高供电设备工作的稳定性与效率,而且能在保证供电质量的前提下降低供电的成本,对电能高效使用有着重要的指导意义。 [科]
【参考文献】
关键词:电信管理;分布式网络;通信技术
中图分类号:TN915.08文献标识码:A文章编号:1006-8937(2012)08-0078-03
随着计算机网络通信技术的不断发展以及电信管理水平的不断进步,人们越来越重视对电信管理网络的研究。传统的电信网络管理多采用的是集中式网络系统。但是,基于集中式网络系统的电信管理往往会因传输大量的数据而超负荷工作,而且数据在传输过程中又容易丢失,运行效率比较低下。为了能够有效解决集中式网络管理系统运行中所存在的各种问题,可以采用分布式网络系统的电信管理网络技术。与集中式网络系统电信管理网络不同,基于分布式的网络管理系统设置有多个网络管理站点,将整个网络系统的管理任务按照一定的管理结构划分给各个网络管理站点,然后进行汇总。基于分布式网络系统的电信管理网络系统不仅可以有效克服集中式网络系统电信管理网络系统的各项技术瓶颈,还可以有效的提高网络系统运行的效率和稳定性。
1分布式电信管理网络系统概述
为了能够对分布式电信管理网络系统有一个全面的认识,以下将分别从分布式电信管理网络系统的工作原理、结构模型和特点三个方面对分布式电信管理网络系统做概要说明。
①分布式电信管理网络系统的工作原理。分布式电信管理网络系统充分应用了“分布式”的思想,将网络管理任务在网管工作站的统一调度和指挥下分配给多个分散的远程工作站来完成。当前多数的分布式网络管理系统采用的是层次式网络管理,就是在一个管理站下增设多个子管理站,由各个子管理站来共同承担顶层管理站的管理任务,而且每个子管理站负责对其相应的子网域进行管理,并对应一个管理信息库,这些管理信息库在网络初始条件下的设置与顶层管理站的管理信息库的设置是相同的,在网络系统运行的同时,每个子网域的管理信息库搜集本网内的管理信息和数据,然后将各个子网域搜集到的管理信息和数据汇总到顶层管理站的管理信息库中。
②分布式电信管理网络系统的结构模型。分布式电信管理网络系统主要由顶层管理站、子管理站、管理信息库以及等组成,其中分布式电信管理网络系统的结构模型如图1所示。
③分布式电信管理网络系统的特点。与集中式电信网络管理系统相比,基于分布式的电信管理网络系统,可以有效克服网络传输中的带宽瓶颈问题,有效提高了网络传输的稳定性。另外,基于分布式的电信管理网络系统是在顶层管理站的统一调度和指挥下来负责所有子管理站的通信等相关操作的,这一机制的应用可以有效提高网络系统的通信效率。
2基于分布式电信管理网络系统的关键技术
基于分布式电信管理网络系统的关键技术主要包括基于Web的网络管理技术、基于CORBA的网络管理技术、基于移动的网络管理技术、基于主动网络技术的网络管理技术这四个方面的关键技术,以下将分别给予详细的说明。
2.1基于Web的网络管理技术
①传统基于Web的网络管理技术所存在的缺陷。传统基于Web的网络管理技术主要有以下几个方面的缺陷:第一,用于搭建网络管理平台的成本投入比较大。第二,网络系统的构建和维护相对比较困难。第三,不仅不便于实现分布式管理,而且不利于实现远程访问。第四,网络系统的可扩展性较差,而且网络管理系统的开销相应也比较大。
②基于分布式的Web的网络管理技术特点。目前,实现基于分布式的Web的网络管理技术采用的比较常见的一种方法就是基于的三级解决方案,即在网络管理工作站上运行一个Web服务器,该服务器通过标准的网络管理协议通过HTTP协议与客户浏览器和被管对象进行通信。显然,与传统的基于Web的网络管理技术相比,基于分布式的Web的网络管理技术特别适合于要求低成本、易于理解、平立和远程访问的网络环境。
2.2基于CORBA的网络管理技术
①基于CORBA网络管理技术说明。所谓的CORBA就是一套基于标准的语言、接口和协议的应用软件体系结构和对象技术规范,CORBA技术在分布式网络系统中的应用主要用来解决异构分布应用程序间的相互操作问题。
②基于CORBA网络管理技术的模型。基于CORBA网络管理技术的模型的对象总线及其所提供的总线服务可以通过软总线机制,可以为分布在网路系统中不同节点上的对象提供其所需要的各种服务,而且各分布式对象在对象总线的统一协调下,可以有效实现对象间的互操作。基于CORBA网络管理技术的电信管理网络,不仅可以实现对客户的管理,而且还可以实现对整个电信网络系统的管理。但是为了有效发挥基于CORBA网络管理技术的网络管理优势,一般多是利用CORBA实现整个网络系统的分布式管理,其中基于CORBA网络管理技术的模型如图2所示。
③对CORBA网络管理技术引入中间件的说明。基于CORBA网络管理技术把引入的中间件称为对象请求,这些中间件主要用来处理客户机的服务请求,通过传递服务对象所回应的参数,为客户机返回服务请求结果。另外,基于CORBA网络管理技术的中间件的引用可以使客户机对远端对象发起的调用就像本地调用一样,不仅实现了CORBA位置的透明性,同时可以实现请求在分布式环境下为不同机器上的应用提供互操作机制。基于CORBA网络管理系统的通信接口是由一些操作以及与这些操作相关的参数所组成的。尽管基于CORBA网络管理系统的接口定义语言提供用于描述对象的概念框架,但不需要有接口定义语言的源代码供请求使用,只要以运行接口库或句柄函数的形式提供,就可以确保请求的正常工作。
④基于CORBA网络管理技术的特点。基于CORBA网络管理技术主要具有如下几个方面的特点:第一,客户机可以通过系统引入的中间件作为事务向服务器提出相应的请求,从而有效实现客户机与服务器的完全分离。第二,基于CORBA网络管理技术所提供的软总线机制,可以使得符合接口规范的所有定义有效的集成到分布式系统的软总线机制中。第三,CORBA规范软件系统的开发采用的是完全面向对象的系统开发思想,通过实现对象内部细节的完整封装,来实现对象和方法的对外接口定义。
2.3基于移动的网络管理技术
①基于移动的网络管理技术说明。移动是一种网络计算模式,移动的实质是一个程序,这个程序可以自主地在网络中各个节点之间移动,并决定在某个节点上执行,利用该节点的资源完成特定任务,最后返回结果。
②基于移动的网络管理技术的模型。基于移动的网络管理技术作为一种新的管理策略,主要应用于SNMP的网管模型中,其中基于移动的网络管理技术模型的原理如下,首先,移动可以从其他网络节点迁移到本地节点,然后由本地节点对其进行相应的检测,以判断其是否合理。如果合理,就允许其向本地申请相应的资源,然后完成相应的功能。其中,基于移动的网络管理技术的模型如图3所示。
2.4基于主动网络技术的网络管理技术
①认识基于主动网络技术的网络管理技术。主动网络是在传统的电路交换和包交换的基础上引入新思想而产生的一种新的网络架构方式,基于主动网络技术的网络管理技术是将相应的程序与用户数据一起封装在同一个分组中,然后相应的网络节点通过运行分组中的程序,使用用户数据来完成一定的操作。与传统的网络技术相比,主动网络技术提供了用户与网络节点进行交互的一种机制只,从而有效的克服了传统网络技术对网络节点信息处理能力不足的问题。
②主动网络技术中的节点说明。节点是主动网络的核心。受各种因素的影响,在网络的实际运行中网络节点的结构、行为和属性都会经常的发生改变,而传统的网络管理技术由于采用的是集中式管理,从而不能对网络节点的变化实施有效的管理。为了能有效解决这一问题,主动网络技术管理模式有效的克服了传统网络的非对称网络管理的各种缺陷,实现了网络控制管理工作站与网络主动节点的对等,从而很好的解决了传统网络技术所不能解决的问题。
3分布式电信管理网络系统要注意的关键问题
①平台问题。由于分布式系统中的不同机构所采用的平台会有所不同,因此,这些不同平台在体系结构和系统的设计和实现上都存在有一定的差别,这是分布式网络电信管理网络系统所必须要解决的首要问题,有效解决系统的跨平台问题是实现电信网络系统分布式管理的重要前提。而平台问题的解决可以采用基于CORBA的通信总线技术来是吸纳,该技术可以屏蔽不同系统的异构性,从而实现移动系统之间的互操作。
②管理和控制问题。分布式网络系统的电信管理网络系统所涉及的管理和控制问题主要包括的移动规程的制定、通信模型的构建以及迁移方式的选择等问题。以的迁移方式的选择为例,当网络系统通信链路发生阻塞时,的迁移将会严重受阻,从而使通信效率大大降低。所以应为指定优先级较高或链路通信状态较好的节点优先迁移,这样就可以解决通信效率低下的问题,从而可以为用户提供更好的通信服务质量。
③安全问题。众所周知,当前网络运行环境的安全问题已经成为全球广泛关注的一个问题,网络中存在大量的安全隐患,而分布式电信网络管理系统对网络数据传输的安全性的要求又比较高,如何采取有效的网络安全防御措施,确保网络传输中信息数据的安全,将是分布式网络系统今后要研究和解决的一个重要问题。
4结语
分布式电信管理网络系统以基于Web的网络管理技术、基于CORBA的网络管理技术、基于移动的网络管理技术、基于主动网络技术的网络管理技术这四个关键技术为基础,有效解决了集中式电信管理网络系统的各种技术瓶颈问题,分布式电信管理网络系统的应用对提高电信管理网络的各项性能发挥了非常重要的作用。
参考文献:
[l] 马子鹏.分布式电信网漏洞管理系统的研究与设计[J].计算 机技术与发展,2010,(5).
【关键词】 高速铁路 供电系统 分析 研究
根据高速铁路的特点,电力供电系统主要负责除了牵引供电的所有供电任务,例如高速铁路上的生产、生活用电以及供水等,对高速铁路正常运行的稳定性、安全性有着重要的影响。一旦高速铁路的供电系统出现故障,很多任务都会受到干扰,因此,对高速铁路供电系统进行分析,有着较强的理论意义和现实意义。
一、高速铁路电力供电系统的特点
第一,电压等级较低,变电所的结构单一。在高速铁路的工作过程中,对于电压等级的要求较低。根据我国目前的情况看,大多数高速铁路的供电系统使用的都是10kV或35kV的变电所,而且其结构比较单一。直接提供到需求用户,在用电负荷上也比较小。第二,系统接线形式简单。高速铁路供电系统的接线也比较简单,属于一种单一的辐射状网络。高速铁路变电所是按照铁路的方向沿线布置、互相连接,从而形成连续的供电模式。在这种模式下,分为两种接线方式:自闭线和贯通线。在高速铁路中,通过连接线能够将各个变电所相连接,为高速铁路的正常运行提供电源。第三,可靠性要求较高。和其他的电力系统相比,高速铁路供电系统对系统有一定的可靠性要求。虽然在接线方式方面比较简单,但是要求在整个过程中供电中断的时间不能多于150s。一旦超过这个时间,就会对高速铁路的正常运行造成影响,从而埋下安全隐患。
二、提高供电可靠性的措施
高速铁路一般都会按照铁路的方向布置一些车站和通信基站,这些设施的存在有效提高了高速铁路的稳定性和安全性,同时,这些设施的正常工作也需要一定的电力支持。因此,高速铁路供电系统的可靠性是其中最重要的部分[1]。在提高可靠性方面,要从以下几方面入手:第一,高速铁路中的变电所应当严格按照国家标准设计,配备相应的设施,并且设计备用的电力设备;第二,在选择电力设备时,一定要以设备的质量为首要标准,并按照相关标准配全辅助设备;第三,提高电力系统对自然灾害的抵抗能力。当发生自然灾害时,变电所要有一定的抗性,才能保证高速铁路的正常运行。
三、高速铁路电力供电系统新技术分析
3.1长距离10kV电力贯通电缆线路电容电流的补偿分析
在高速铁路供电系统的运行过程中,贯通线的电缆线路存在对地电容,因此在运行过程中由于电缆线路相间以及电缆线路的电容电流与架空线路的电容电流都可能导致出现一些问题,主要有以下三种:第一,变压器出现电压过载的情况;第二,电弧重燃,导致过电压,使得供电设备出现短路;第三,供电系统的电容可能产生容性无功过剩现象,使得供电线路出现电压不稳。因此,在长距离10kV电力贯通电缆线路电容电流的补偿过程中,为了保证供电系统的稳定性,可以设置专用的并联补偿电抗器。一般有两种补偿方式:第一,在变电所中设置动态补偿设备;第二,在贯通线上设置分散并联补偿仪器。根据我国的情况来看,一般采用的是第二种方式。在贯通线上,十千米左右就会设置一个电抗器,从而对电流电容进行补偿。通过这种方式,大大提高了高速铁路供电系统的稳定性。
3.2贯通线中性点接地方式的分析
我国大多数高速铁路在电力贯通线版上,使用的都是架空线路,这种线路有着电缆线路少、电路中电容电流较小的特点,同时在10kV供电系统中一般中性点不接地。但是在高速铁路中,这种线路一旦出现单相接地的情况,则会产生更大的电压电流,埋下了安全隐患。因此,在高速铁路中,不适宜采用这种线路,而采用中性点接地的方式。这样可以有效保证高速铁路供电的稳定性,同时也不会对其他的线路造成影响,保证了高速铁路的安全,有效消除了安全隐患。
3.3电力贯通线电缆金属护层的接地方式分析
一般有三种方式:一端单点接地、中央单点直接接地和两端直接接地。我国所采用的一般是第一种,主要有以下几方面原因:第一,高速铁路中的电力贯通线电缆长度一般在4000米以内,中央单点接地的方式不适用;第二,通过实践研究发现,单点直接接地的方式能够最大程度上保证电缆技术护层的安全[2];第三,这种接地方式需要投入的成本最少,效果最好,能够达到电力贯通线的相关要求。
结语:随着科学技术的不断进步,我国高速铁路正处于高速发展阶段,尤其是在供电系统方面。和传统的技术相比,新技术下,供电系统的稳定性、安全性得到了明显的提高,同时也避免了浪费资源的情况。在未来的发展中,应当更加注重对新技术的研究,从而不断优化供电系统。
参 考 文 献
关键词关键词:电子商务信用;信息可视化;CitespaceⅢ
中图分类号:TP303 文献标识码:A 文章编号文章编号:16727800(2013)008001103
作者简介作者简介:曾丽(1991-),女,华中师范大学信息管理学院学生,研究方向为电子商务、信息管理;娄策群(1956-),男,博士,华中师范大学信息管理学院教授、博士生导师,研究方向为信息管理、信息经济、信息生态、电子商务。
0 引言
电子商务交易在开放的网络环境下开展,具有匿名性、随机性和动态性的特点[1],由于交易双方对对方身份存在质疑,往往使得信息交换、商务交易被中断,由此可见,信任问题是阻碍电子商务交易的因素之一。近些年,一系列有关信任的理论和模型成为了国内外研究机构、学者们的研究热点,并涌现出了大量研究成果。本文将利用CitespaceⅢ软件对近15年来国际上电子商务信用研究文献进行分析,以展示国际电子商务信用领域研究力量的分布。
1 数据来源与文献数量统计
本文数据来自引文数据库Web of Science中的Science Citation Index Expanded(SCIEXPANDED)和Social Sciences Citation Index(SSCI)。检索策略为:主题=((“ecommerce”or “electronic commerce” or “ebusiness” or “electronic business”)NEAR(credi* or trust* or confidence or faith or reputation or goodwill or honesty or sincerity)),检索年限为1999-2013年,文献类型按Article精炼,最后得到670条文献题录数据。数据下载以每次500条在线下载,并以download*.txt的格式保存。
图1是文献数量随年份变化的折线图,它反映了1999-2013年电子商务信用研究领域发文数量的增长趋势。关于电子商务信用的研究开始于1999年前后,此后1999-2010年间,除2003年和2007年的发文数量有少许下降外,总体呈现增长趋势,并在2010年达到高峰,发文数量达到了85篇,且发文数量的增长速率不断加快。在此期间,学者们主要探究了信任对电子商务的影响力、信任系统的计算模型、P2P电子商务信用评估模型、网上拍卖信任管理等。2010年后,电子商务信任领域的研究出现了转折,发文数量虽有所下降但仍处于较高值,表明学者们渐渐发现了新的研究方向,主要从消费者角度思考,探索电子商务环境下新型信任评估方法,比如利用网上评论、借助社交网络等对电子商务信用进行评估,另外关于可信任第三方的研究也较多。
图1 文献数量增长趋势
2 电子商务信用领域研究的核心力量
将下载的数据输入到CitespaceⅢ中,时间跨度设置为1999-2013,时间片设置为1年,Term Source按默认全选,Node Types设置为Author,每个时间片按被引次数排序提取前30篇文献,阈值(c,cc,ccv)设为系统默认值,其中c为最低被引次数,cc为本时间片内共被引次数,ccv为共被引系数[2]。经可视化分析和整理后得到电子商务信用研究领域学者们的发文数量情况,按照发文数量由高到低排序得到发文数量排名前10的作者统计表,具体如表1所示。
排名第1位的是来自荷兰阿姆斯特丹自由经济与工商管理系的Yaohua Tan,他和排名第9位来自荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学决策与信息系统研究所的Walter Thoen曾一起对电子商务通用信任模型进行研究,主要探讨信任控制机制的建模、信任机制在电子支付及国际电子交易中的应用[3]。排名第2位的是来自英属哥伦布亚大学商务与工商管理学院的IzakBenbasat,他主要从事智能系统中解释的作用调查、信息系统在部门经理中的能用性及信息系统专业人员业务能力的测量、电子商务网络接口的设计和对人机界面的评估研究等。排名第3位的是来自中国华中科技大学管理学院的鲁耀斌,他与排名第4位来自中国杭州电子科技大学管理学院的周涛和排名第10位来自美国德克萨斯大学泛美分校的Bin Wang曾共同通过计划行为理论、技术接受模型及流动理论探索中国用户对即时通讯的认可度[4]。其中,鲁耀斌教授主要从事电子及移动商务中关于电子市场结构与消费者采纳、信任机制、商务战略研究和项目管理、信息管理方面的研究。排名5、6、7位的分别是来自美国休斯顿明湖大学计算机信息系统的Dan J.Kim、来自加拿大西门菲莎大学工商管理学院的Dianne Cyr、来自美国德雷克塞尔大学商务学院管理系的David Gefen。Dan J.Kim主要专注于电子商务信任、无线与移动电子商务、信息安全与保障研究,Dan J.Kim等认为互联网消费者的信任和感知风险对其购买决策具有较大影响,消费者信任的性格、声誉、隐私问题、安全问题、网站信息质量和公司信誉都会影响互联网消费者的信任,而第三方印章对消费者信任的影响不大[5]。排名第8位的是来自台湾国立中央大学咨询管理系的Chaomin Chiu,他在电子商务、电子学习和知识管理领域的研究较多。从个体角度来看,关于电子商务、信任机制的研究是上述学者的研究方向之一,两位中国学者在电子商务信用领域的研究成果较为突出,均发文7篇,说明中国在电子商务信用领域的研究具有一定的国际影响力。
3 电子商务信用领域研究力量的机构、地区分布
在CitespaceⅢ中,将Node Types设置为Country,其它策略不变,将可视化的数据整理后得到排名前10位的高产机构情况如表2所示。
排名第2位的是加拿大英属哥伦比亚大学,该校商务与工商管理学院IzakBenbasat的发文数量为9篇,达到了该机构总发文数量的81.8%。排名第4位的是美国德雷克赛尔大学,发文数量为9篇,而该大学商务学院管理系David Gefen的发文数量为5篇,占该机构发文数量的一半以上。排名第8位、第10位的分别是加拿大西门菲莎大学和荷兰伊拉斯姆斯大学,发文数量均为7篇,其中加拿大西门菲莎大学工商管理学院Dianne Cyr的发文数量为6篇,占该机构总发文数量的85.7%以上,荷兰伊拉斯姆斯大学决策与信息系统研究所Walter Thoen的发文数量为5篇,占伊拉斯姆斯大学总发文数量的71.4%。来自中国的华中科技大学、杭州电子科技大学发文数量分别位居第6位、第12位,在电子商务信用领域,华中科技大学管理学院鲁耀斌的发文数量占华中科技大学总发文数量的87.5%,杭州电子科技大学管理学院周涛的发文数量即为杭州电子科技大学的总发文数量,说明周涛是该机构在电子商务信用领域研究的核心人员。而表2中排名在前12名的其它6所机构是中国香港城市大学、国立新加坡大学、美国威斯康星大学、美国华盛顿周立大学、韩国成均馆大学、韩国庆熙大学。通过对比表1、表2可发现,高产作者中没有来自这6所机构的成员,表明虽然上述6所研究机构的整体发文量名列前12位,但是这几所研究机构没有进行电子商务信用研究的核心人物,学者们的研究方向也较为分散。由此可知,加拿大、荷兰、中国以及美国部分机构学者们的研究方向较专一,这些国家研究机构的发文数量主要由一些核心作者或其领导的团队贡献。
按国家或地区来看,发文数量排名前10位的如表3,可视化分析的知识图谱则如图2。其中美国的发文数量为224篇位居第一,占前10名总发文数量的37.4%。其次是中国台湾,发文数量为67篇,占总发文数量的11.2%,中国大陆排名第3位,发文数量为59篇,从第4名往后的几个地区发文数量的差距都不大。图2中圆形节点代表国家(或地区),节点大小代表发文数量多少,节点间的连线代表国家(或地区)间的合作关系,连线越粗,代表地区间合作越密切。在图2中也能看出美国的发文数量最
总体而言,从地区来看,美国的发文数量最多,但从个人和机构的角度来看,中国和加拿大的发文数量较多,美国不占优势。这表明,美国从事电子商务信用领域研究的人很多,但是其研究方向都很分散导致研究机构发文数量不多、缺乏核心作者,而中国和加拿大稳定的研究方向和团队,使得其机构和个人的发文数量很可观。
4 结语
通过运用CitespaceⅢ软件对SCI和SSCI数据库中
1999年至今关于电子商务信用的文献题录数据进行了分
析,揭示了中国的部分学者、中国部分机构在电子商务信用领域的研究拥有可观的实力,但中国总发文量远不及高产国家美国,说明在中国从事电子商务信用研究的学者和机构不够多。因此,我国需着力培养电子商务信用研究的科研人员,并支持相关机构进行电子商务信用研究或建立专门的电子商务信任研究机构。
参考文献参考文献:
[1] 甘早斌,曾灿,李开,等.电子商务下的信任网络构造与优化[J].计算机学报,2012(1):2737.
[2] CHAOMEI CHEN.CiteSpace II:detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature[J]. Journal of the American Society for Information Science and Technology,2006,57(3):359377.
[3] YAO HUA TAN,WALTER THOEN.Formal aspects of a generic model of trust for electronic commerce[J].Decision Support System,2002,33(3):233246.
关键词:电力系统分析;电力系统软件;MATLAB
作者简介:王世山(1967-),男,陕西绥德人,南京航空航天大学自动化学院,副教授。(江苏 南京 210016)
基金项目:本文系南京航空航天大学教改项目、本科教学专业认证建设项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0076-02
“电力系统分析”是以电气工程一级学科为专业的本科及硕士生重要的专业课程,[1]本课程的基本内容包括电力系统稳态和暂态两大部分,均涉及到系统及相关电力设备的认识和实验问题。显然,以教学为主的大学无法完全满足电力系统所需的相关实验。因此,“仿真”(Simulation)就成为该类课程教学活动中最重要的手段之一。
考虑到电气工程一级学科下五个二级学科,各高校的侧重点略有不同。因此,作为本科及硕士生还是以理解电力系统的基本结构组成、基本运作模式为目标,同时辅以合适的“工程”观念,以此为“教学理念”,则“仿真”拟推荐专业化软件,避免学生陷入计算机语言的困惑中。目前,笔者查阅相关文献及与相关高校调研交流发现,鲜有教师提出以“软件”导行的教学理念。
鉴于以上原因,本文提出以“专业软件”为导行的电力系统课程教学过程,围绕软件学习相关的理论知识,为理解电力系统概念和专业知识打下了良好的基础。
一、电力系统软件简介
1.MATLAB――“一个真正的工程类语言”
MATLAB(Matrix Laboratory)矩阵实验室,是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,在美国被称为“A Real Technology Language”,是一种“真正的工程类语言”。[2]然而由于各种原因,目前中国大学对于该语言的研究并不理想。如何将这门工程计算机与所设置的专业课程结合在一起,是一个需要深入研究的问题。
据笔者长期教学实践发现,将软件与专业问题相结合,形成一些相关的“项目设计”(Projects Design),则可以起到一举两得的效果。
MATLAB软件分为通用模块与专业化Toolbox。虽然有些Toolbox也确实可以解决一些专业化问题,但距真正的专业化解决尚有一定的距离。因此,笔者推荐尽可能使用MATLAB的通用模块。通用模块的功能类似于MathCAD一样的操作模式,主要以*.M文件的方式体现。
*.M文件其实就是一个函数或一段程序,是一种“解释性”源代码,这些源代码的撰写可以用MATLAB本身附带的编辑器,也可以采用其他文本编辑器。当*.M文件保存后,直接运行文件名即可。由此可见,教学中利用*.M文件完成教学任务,不仅可以让学生学习相关专业知识,在一定程度上也提高了学生计算机程序的编写能力。
2.Power World Simulator――电力世界仿真器
Power World Simulator(PWS)是一个电力系统仿真软件包(见图1),[3,4]其构筑在对用户良好交互性的基础上。其核心是一个功能强大的潮流计算软件,可以有效求解多达32500个节点的系统。这使得电力世界仿真器作为一个独立的潮流分析软件包十分有用。与其他同类商业应用软件不同,PWS允许用户通过可缩放的彩色动画单线图来模拟一个系统。在PWS中,输电线路的通断、变压器或发电机的增加以及联络线功率的交换,一切仅需点击鼠标即可完成。此外,图形和动画演示的广泛使用增加了用户对系统特性、存在问题和限制条件的理解。
PWS提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样,它可以图形化地显示负荷、发电量和联络功率随时间的变化,以及因此产生的系统运行条件的变化,这项功能在解决电网扩建引起的网络结构变化之类的问题时十分有用。
除了上述特点,PWS以其一体化的经济调度、联络功率交易经济性分析、功率传输分配因子(PTDF)计算和突发事故的强大分析能力而骄傲,所有这一切都可以通过一个易用的界面来实现。
二、专业化软件在教学过程中的实施
只要学生运行出最终解的结果,得出误差曲线(见图2),再辅以一定的讨论,则可认为该问题结束。
需要注意的是,以程序为学习目标时,必须辅以一定的考核手段,即逐一检查学生的运行结果,避免学生抄写应付过关。多年来,学生的反馈表明,以该种方式“逼迫”学生熟悉和掌握MATLAB软件,给学生留下了极深刻的印象,也为本科毕业设计打下了良好的基础。
(2)示例2:PWS完成潮流计算。以图3中简单电力系统为例,计算各母线电压、支路功率,则首先要确定系统的节点类型――平衡节点、PV节点、PQ节点;此后,按系统要求逐次搭建合适的系统图。
当正确设置图3各类节点类型、边界条件后,则可以直接运行,在Run mode下查看各Bus和支路的相关信息。本软件不仅可以计算电流系统的最终结果,也可以查看中间过程,比如可以设置基准值,误差相量的查看,甚至New-Raphson法的Jacobi矩阵在Case information中都可以获悉。因此,当采用MATLAB基本熟悉了潮流算法后,对于大量电力系统分析的问题均可以采用该软件来实现。
2.依托专业化软件的课程综合设计
课程综合设计(Projects design)是巩固专业化基础知识的综合手段。南航电气作为具备电气工程一级学科博士点的专业,一直以来具有“电机与电器”、“电力电子与电力传动”的综合设计,但是一直没有“电力系统自动化”的课程综合设计。本课程教学后,依托如前所述两个软件和开设的“电气工程及其自动化综合设计”,适时参考国外精品课程“Power System Analysis”,[5]也开展了相关的课程设计。比如,教学中可以对电力系统提出一定的指标,通过PWS软件的反复人工修正,提出和优化如图4所示的电力系统,并对该系统进行深入分析。
3.软件使用的考核
在教学活动中,考核是最重要的指标之一,也是重要的手段。笔者认为要加强平时控制,“迫使”每名学生在个人计算机上安装相关软件,并且课后必须进行练习。待熟练使用软件后,利用少量课堂时间、课间时间或者师生共同课后时间让全部学生进行演示,互动讨论,这样对学生也是一个警示。结果表明,通过该方式能够让所有的学生都掌握相关的电力系统基础知识和软件,对教学具有很大的促进作用,但这样也增大了授课教师的工作量。
三、结论
本文以“电力系统分析”为对象,基于MATLAB和Power World Simulator专业化软件展开教学活动,获得了如下教学体会,对工科课程均有一定的借鉴作用。一是以专业化软件使用为核心的教学理念,在工科课程中具有普遍的意义,这样也不失掉对基础理论知识的掌握。二是对于“电力系统分析”专业课,需要选择合适的专业化软件开展教学活动,难易程度要适合本科教学。经过几年教学摸索,选择了MATLAB和Power World Simulator作为教学软件。实践表明,上述两款软件特别适合教学活动。
参考文献:
[1]王俊,纪建伟,孙国凯,等.电力系统分析课程的教学改革[J].高等农业教育,2011,12(12):56-58.
[2]徐敏,彭瑜.MATLAB在《电力系统分析》教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2010,22(3):152-155.
[3]李静.Power World Simulator仿真软件在电力系统中的应用[J].煤炭技术,2012,31(6):66-68.
关键词:机电综合管理系统;TTE;IDMA
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)04-0105-01
1 机电综合管理系统发展概况
飞机机电系统是指具备飞行保障功能的飞机子系统的总称,其主要包括:燃油系统、发动机系统、液压系统、电气系统、舱门系统、外吊挂系统、起落架收放系统等子系统。它们的存在可以确保飞机完成特定的任务。
传统飞机中各机电子系统独立存在机中,大量的控制器、传感器、执行元件及线缆导致硬件利用率低,飞机整体重量、体积、功耗增大,可维修性、可维护性差,座舱布局杂乱也在一定程度上增加了机组人员的负担。
2 国内外现状
当前国外的机电综合管理系统主要有以下两种不同形式:
一是由多节点机电综合管理机组成自成一体的机电综合管理系统,通过航电总线与航电系统实现信息共享,典型的如欧洲EF2000“台风”战斗机。
二是作为综合模块化航电系统(Integrated Modular Avionics,IMA)或分布式综合模块化航电系统(Distributed Integrated Modular Avionics,DIMA)的子系统,典型的如波音787和空客A380。
当前国内大部分型号上已采用机电管理系统实现机电系统的故障诊断与隔离、机电系统状态监控与告警,并通过1553B总线与航电系统信息共享,完成部分机电子系统的控制管理,如燃油转输、压力加抽油、燃油调零满等。部分后续型号研制中已采用多节点分布式机电管理系统。
3 未来发展趋势展望
新一代飞机平台对操作性能、安全和可靠性、综合保障能力等特性提出了新的要求,机电综合管理计算机的系统结构、容错技术等也需要适应不断变化的微电子技术、网络技术和计算机技术的发展。
时间触发以太网[4](Time-triggered Ethernet,TTE)是一种适用于分布式综合电子系统的高速网络,它具备高等级的安全性、可靠性及确定性,已成功应用到猎户座多用途载人飞船,并于2014年12月首飞成功。
本文提出一种基于TTE网络的分布式高容错、可重构机电综合管理系统,系统架构图如图1所示。
机电综合管理系统是由三个节点计算机和若干远程接口单元(RIU)组成的。为了满足不同的任务、不同的余度配置要求,三个节点计算C被布置在三个结构独立的机箱内。机电综合管理系统的整体结构上采用分布式架构(以TTE总线为基础),其3余度高完整计算架构保证了机电综合管理系统在任何的两次故障后,还能够继续正常完成关键任务。
在物理结构方面,机电综合管理系统包括三个结构独立、通过高速串行网络互连的节点,在逻辑结构方面,同一个网路包含了所有的模块,其中CPU模块都是对等的。
在机电综合管理系统工作时,三个容错计算机节点也同时在工作,利用TTE数据总线交换信息,节点计算机对信号源的信息进行交叉对比,然后将信息进行节点间的交叉表决,最 后表决值参加控制率计算。机电综合管理系统容错通过采用备份功能分区的切换和资源的重新分配完成。
RIU以就近原则分布在飞机上传感器和作动器附近,通过航电总线与节点机通信,减少机上线缆数量及重量。原则上不综合的是:需要有快速闭环处理的系统功能,除非设备供应商提供快速闭环 RDC ;原则上要求被综合的是:大量输入输出信号的系统功能;需具体分析计算机的资源分配来确定是否应该被综合的是:计算量大、占用较多处理器和内存资源的系统功能。
4 结语
针对当前技术发展及用户对飞机系统越来越高的需求,本文以飞机机电综合管理系统为研究对象,基于TTE网络提出了一种分布式高容错、可重构机电综合管理系统架构设想,该架构具备高等级的安全性、可靠性、容错性及可重构能力
参考文献
[1]罗海明.谢剑斌.陆志肖.机电系统综合化控制和管理[J].直升机技术,2010,(01).
[2]孙欢庆.民用飞机机电综合管理系统分析[J].航空制造技术,2014,(20).