动态贝叶斯网络推理学习理论及应用-肖秦琨 高嵩 高晓光.pdf
动态贝叶斯网络推理学习理论及应用；动态系统；可靠性评估；故障诊断；贝叶斯网络建模；DBN0212/642007动态贝叶斯网络推理学习理论及应用肖秦琨高嵩高晓光著所·萑宫散社北京图书在版编目(CP数据动态贝叶斯网络推理学习理论及应用/肖秦琨,高嵩,高晓光著.一北京:国防工业出版社,2007.10ISBN9787-11805323-4I.动.Ⅱ.①肖.②高.③高..Ⅲ.贝叶斯推断一研究Ⅳ.0212中国版本图书馆CIP数据核字(2007)第122784号※阍所·宫版社出版发行(北京市海淀区紫竹院南路23号邮政编码100044)京南印刷厂印刷新华书店经售开本850×1168132印张9字数233千字2007年10月第1版第1次印刷印數1-3000册定价20.00元(本书如有印装错误,我社负责调换国防书店:(010)68428422发行邮购:(010)68414474发行传真:(010)68411535发行业务:(010)68472764前言不确定性理论在人工智能、机器学习、自动控制领域已经得到越来越广泛的应用。本书以当前国际上不确定性研究领域的核心工具——动态贝叶斯网络为线索,进行了动态网络推理算法、平稳系统动态贝叶斯网络结构学习模型设计、非平稳系统动态网络变结构学习模型设计、基于概率模型进化算法的动态贝叶斯网络结构寻优算法的研究。推理算法以隐变量作为划分依据,讨论了离散、连续混合模型的推理算法,并进行了算法复杂度及应用领域的讨论;结构学习研究首先从度量体制入手,讨论了动态网络度量体制的可分解性,提出了平稳及非平稳系统网络结构学习模型,以及基于贪婪算法思想的遗传算法寻优思想;最终将推理及结构学习理论用于无人机路径规划、战场态势感知、动态数据挖掘、自主控制领域,并通过大量仿真检验。本书的研究工作得到了西安工业大学专著基金及国家自然科学基金重大研究计划(90205019)的资助。本书全面系统地介绍了动态贝叶斯网络的相关理论,重点介绍了动态网络的经典应用和国内外的新发展。全书共分9章。第1章概述了动态贝叶斯网络的产生与发展、基本操作及表达。第2章和第3章为本书的理论基础部分,首先从静态网络已经取得的理论成果及研究内容人手,由浅入深引出动态贝叶斯网络的基本概念及研究方向,确定本书将要解决的主要问题:DBN推理问题和连续变量的DBN结构学习问题。第4章在第3章基础上,详细讨论了三类动态贝叶斯网络的推理即隐变量离散、隐变量连续隐变量混合DBN推理;隐马尔科夫模型是所有离散动态网络的基础故首先介绍其表达及推理,由此派生出其他离散动态网络,并讨论了如何将复杂离散网络转化为简单HMM的方法,通过算法复杂度实验分析,明确了离散动态网络的相应属性,得出了相应结论,为合理选择DBN推理算法提供依据;在推理中,若系统参数未知或为时变系统,必然涉及参数学习,故在讨论三类网络的推理中亦涉及参数学习问题。第5章从静态网络结构度量机制入手,讨论并推导出动态贝叶斯网络结构用于网络结构度量的BC及BD度量机制;通过描述基于概率模型进化算法的构图基础,引出动态贝叶斯网络结构学习机制,即基于贝叶斯优化(BOA)的动态网络结构寻优算法,BOA算法的关键是根据优良解集学习得到动态贝叶斯网络,以及根据动态贝叶斯网络推理生成新个体,前者更为重要,按照本书提出的基于贪婪算法思想的遗传算法解决动态网络学习,然后应用动态贝叶斯网络前向模拟完成后一步。第6章在此基础上,刻画了基于BD度量体制的平稳动态系统DBN结构学习模型设计,并通过仿真验证了其有效性,针对非平稳随机系统DBN的结构学习模型,提出了一种自适应窗口法用于在线自适应学习变结构DEN结构,仿真结果可行。第7章在第4章DBN推理理论的基础上,从以往UCAV路径规划中使用的方法以及涉及的定义、术语等出发,讨论了静态路径规划、动态路进规划及空间路径规划三方面的基本问题,通过对原始 Voronoi图的改进,提出了平面改进型Voronoi图、空间改进型 Voronoi图的概念,以及平面及空间动态路径重规划区域原则等,为动态路径规划提供有力的整体构型支撑进而应用前几章理论基础,建立基于DBN的战场环境感知模型,仿真结果均表明了构图及动态决策模型的正确性。第8章在DN推理及结构学习的理论基础上,将其用于自主优化及动态数据挖掘。将BOA及基于概率模型的遗传算法的静态图形的优化机制进行推广,提出了一种动态优化的新方法,利用DBN作为t到t+1代转移网络,适时改变优化的基本条件,实时确立新的种群及优化的方向使得自主智能体在无人干预下顺利完成一系列复杂任务成为可能,将变结构DBN结构学习模型设计用于动态数据挖掘,实时确定个因素之间的关系。第9章通过两个典型的应Ⅳ用实例,将DBN推理学习理论进行融合,并用于实际模型。附录给出了与DBN结构度量相关定理、性质的证明,为读者进一步研究和学习动态贝叶斯网络提供参考。本书是作者近年来潜心学习和研究国内外不确定性算法理论、方法和应用成果的一个总结。在本书的编写过程中,得到了西安电子科技大学焦李成教授和清华大学戴琼海教授及英国BankUniversity陈大庆教授的热心指导和鼓励,新加坡南洋理工大学的王海芸博土后审阅了书稿,并提出了许多宝贵意见,特向他们表示衷心的感谢。由于涉及内容广泛及限于作者的学识水平,书中疏漏和不当之处在所难免,希望读者不吝赐教指正。作者目录第1章图模型与贝叶斯网络1.1图模型简介1.2动态贝叶斯网络…1.3动态贝叶斯网络应用研究1.3.1动态时序数据分析与挖掘157781.3.2无人机的态势感知与路径规划1.3.3.进化算法与动态贝叶斯网络混合优化………10第2章静态贝叶斯网络2.1静态贝叶斯置信网络2.2贝叶斯网络的特点与应用范围152.3贝叶斯网络的研究内容162.3.1计算复杂性162.3.2网络结构的确定问题…2.3.3已知结构的参数确定问题……182.3.4在给定结构上的概率计算…………192.3.5贝叶斯网络推理算法…19第3章动态贝叶斯网络基础283.1从静态网到动态网283.1.1概述·28Ⅵ3.1.2推导293.1.3动态贝叶斯网络表达………………313.2动态贝叶斯网络的研究内容353.2.1动态贝叶斯网络推理……………………363.2.2动态贝叶斯网络学习…39第4章动态贝叶斯网络推理…464.1隐变量离散动态网络推理……464.1.1模型数学描述464.1.2隐马尔科夫的研究内容484.1.3隐马尔科夫推理学习仿真…534.1.4隐马尔科夫其他拓扑形式…564.1.5一般离散动态网络和隐马尔科夫关系………………584.2动态贝叶斯网络推理算法性能分析604.2.1动态网络转化隐马尔科夫仿真…………614.2.2离散动态网络推理算法比较仿真…634.2.3连续动态网络推理比较仿真724.3模糊推理与隐马尔科夫结合炮火校射754.3.1概述………………………754.3.2模糊动态网络环境感知框架754.4隐变量连续动态网络推理794.4.1模型数学描述…………794.4.2卡尔曼滤波图模型推理………804.5混合隐状态动态贝叶斯网络…………834.5.1模型数学描述…834.5.2混合动态贝叶斯网络推理…864.5.3混合动态贝叶斯网络学习89第5章动态贝叶斯网络结构学习算法…………………915.1动态贝叶斯网络结构度量体制………915.1.1概述915.1.2动态网络的贝叶斯信息度量………935.1.3动态贝叶斯网络BD度量965.2动态贝叶斯网络度量分解性能分析985.3构建动态网络结构寻优算法1145.3.1基于概率模型的进化算法1155.3.2基于贝叶斯优化构造动态网络结构算法1165.3.3学习动态贝叶斯网络…1185.3.4动态臾叶斯网络推理…1275.4基于贝叶斯优化构建动态网络结构算法仿真………128第6章动态贝叶斯网络结构学习模型…1346.1平稳系统动态网络结构学习模型设计1346.1.1模型设计1356.1.2仿真试验1386.2变结构动态网络自适应结构学习模型设计………1446.2.1模糊自适应双尺度…1446.2.2动态系统非平稳程度和平稳性的测量……1516.3非平稳系统网络结构学习仿真试验153第7章基于动态贝叶斯网络的路径规划……1657.1无人机平面静态路径规划·…1657.1.1基本概念……1657.1.2基于相同威胁体的路径规划…166Ⅷ
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电力系统继电保护 课程设计 论文
电力系统继电保护 课程设计 论文有详细过程目录第一篇绪论第二篇原始资料分析…第三篇相关理论第四篇35KV线路相间短路的电流与残压…第五篇保护的配置与整定计算第六篇对全网保护的评价34第七篇结束语第八篇参考文献36第一篇绪论1.1设计题目35K单侧电源环网相间短路保护的配置与整定计算12设计任务1环网保护的配置与整定计算:针对本题,即保护1~8的配置与整定计算;2.单侧电源的单回线路保护的配置与整定计算:针对本题,即保护9的配置与整定计算;3.平行双回线路的配置与整定计算:针对木题,即保扩11~-14的配置与整定计算4.对全网保护进行评价:5绘制相关图纸6编写设计论文13设计综述通过对原始数据进行分析,结合所学知识以及查阅资料说的知识与技术,分别针对单侧电源单回线路、单侧电源平行双回线路和单侧电源环网发生相间短路故障时,进行了倮护的配置与整定计算,最终设计出一套完整的保护方案。第二篇原始资料分析2.1系统接线图如图2-1、图2t=05卩=1000kw35N单电源环网接线图(第3题cosc=0. 8NKL-10200568200/35BoKo四a「a2XSFL-8000/35=1500kwcs中=08■sL-250/35800MTi2XQF-25-2 T320Km35c0s中=8口2XSHL2000/35T62XQ252口QQT9t=05S-1600/35n=8bQGs=08卩=1500KM0so=082XQF-122ADkm102XSH31500352XSFL-15000/35SUMtL030Km卩=1500KwS200/350s中=08图2-12.2设备与线路的型号及参数采用标幺值进行计算,因为标幺值计算可以直观的判断结果的合理性,可以简化计算,运算方便,不用进行电压等级转换。这里采用采用标幺值的近似计算方法2.2.1基准值SB=100MWAUB1OKVUB=10. 5Kv, IB0=5.199%A,ZaUB10.51.1039B③*10.510035KV:Up-=37KY1001.560KAB13.69Q3B√337B157121B325040320.9375087661169xXI2]|[l3.25U0403209375H2○~T2T8325004D3202414B3X~八x040320.4141023G4EXAT9053308GX087661169X3250G60.533307873X1610TX15 Ti20876G图22.2.2发电机发电机型号本题代号CosφXGQF2-25-2G1G2G3G40.1160.80.4032QF2-12-12c5(G60.11120.7873计算公式xG=Xd*n一米COsq算例(QF2-25-2):X6=0.116*1000.80.1032252.2.3变压器变压器利号本题代号Uk%TSjL1-2000/35T71011126.53.25SFL1-8000/358.00.9375SjL1-1600/356.54.0625SFL1-31500/35T3T48.00.254SFL1-15000/35T5T68.015.00.5333J1-1250/35255.2计算公式:100算例(SJL1-2000/35):Xr1003.251002.2.4电抗器电抗器型号X1%NKL-10-200-66%0.2101.571计算公式XL=X1%水1*N算例:XL=6%5.499100.210.52.2.5线路线路名0BX10CD300.8766DE401.16900.40.58437FE1.023CG1.169CH(单回线)300.8766计算公式X*=X0米LB算例(Xp):XD=0.4求30*100=0.876637*372.3指定参数KA=0KK,=1.2relK=1第三篇相关理论31对电力系统继电保护的基木要求动作于跳闸的继电保扩,在技术上一般应满足四个基木要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性;(1)选择性继电保护动作的选择性是指保护动作装置动作吋,仅将故障元件从屯力系统中切除,使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。(2)速动性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性,减少用户在电压降低的情况下工作的时间,以及缩小故障元件的损坏程度。因此,在故障发生时,应力求保护装置能迅速动作切除故障。(3)灵敏性继电保护的灵敏性,是指对于其保扩范围内发生故障或者不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护裝置应该是在事先规定的保护范围内部故障时,不论短路点的位冒、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉,正确反应。(4)可靠性保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时,它不应该拒绝动作,而在任何其他该保护不该动作的情况下,则不应该误动作。32运行方式电力系统的运行方式包括:最大运行方式,最小运行方式和主要运行方式最大运行方式是指(1)流过保护的短路电流为最大的运行方式:(2)根据系统最大负荷的需要,把系统中仝部的发电设备都投入运行的方式(3)在本设计中,系统中发电机和变压器全部投入,而且环网开环运行的运行方式;最小运行方式是指:(1)流过保护的短路电流最小的运行方式:(2)根据系统最小负荷的需要,投入与之相应的发电设备的运行方式(3)在本设计中,系统所带负荷最小,切除对短路电流影响最大的台发电机或变压器,而且环网闭环运行时的运行方式;主要运行方式是指:1)在一年之中,运行时间最长的运行方式;(2)根据系统负荷的需要,投入相应的发电设备的运行方式3)在本设计中,系统中的发电设备全部投入运行,而且环网闭环运行的运行方式3.3电流三段整定原则和校验原则电流Ⅰ段保护的整定原则及灵敏度校验原则(1)整定原则:按躲开本线路末端的最大短路电流来整定:2)校验原则:按最小运行方式下两厢短路吋的保护范围大亍被保护线路全长的15%来校验。按上述方法,若灵敏度不够,则采川电压电流联锁速断保护电流Ⅱ段保护的整定原则及灵敏度校验原则(1)整定原则:按躲开下一级各元件电流速断保护的最大动作值来整定(2)校验原则:按最小运行方式下,线路末端发生两相短路时有烂够的反应时间来校验,若按上述灵敏度不够,则首先考虑相继动作能否满足,若仍不满足则考虑与下一级线路电流Ⅱ段相配合,若仍不满足,则按灵敏度的要求进行反推,但必须满足选择性的要求:若仍不满足,这采用低电压启动的电流Ⅱ段保护电流∏段保扩的整定原则及灵敏度校验原则:1)整定原则:按躲开流过倮护安装处的最大负荷电流来整定。(2)校验原则:当作为本线路的主保护时,应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验;当作为相邻线路的后备保护吋,则应采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流进行校验,按上述方法灵敏度不满足时,则采用低电压启动的过电流保护。34三段式电流速断保护的动作时限电流Ⅰ段为0s,电流Ⅱ段若与下一级线路的i段相配合,则为0.5s;电流Ⅱ段若与下一级线路的Ⅱ段相配合,则为1s电流Ⅲ段按吋限的阶梯原则来选择。35电流电压联锁速断保护瞬时电流速断保护具有很好的快速性,但当系统运行方式变化很大时,保护范围很小,甚至没有保护区。在不增加保护动作时限的条件下,可以增加一个低电压继电器构成电流电压联锁速断保护增长保护范围。由亍采用了电流和电压两个测量元件,在外部短路故障吋,只要冇个测量元件动作,保护就能保证选择性。动作电流是在正常运行方式下,保护范围末端三相短路故障时流过保护的短路电流。动作电压是在正常运行方式下,保护范围末端三项短路时,母线上的残余电压。36横联差幼电流方向保护平行双叫线往往用横差保护作为主保护的补充。樻联差动电流方向保护是反应平行双冋线电流不同前动作的保护。当1线电流I1与Ⅱ线电流I存在I1-Im>0关系时,判别I线路发生短路故障,Ⅰ线路断路器动作。否则Ⅱ线路断路器动作3.7电流平衡保护电流平衡保护是用电流平衡继电器来判別平行线路屮的故障线路。电流平衡保护是按比较平行双回线中电流的绝对值而动作的,同时还引入电压量进行制动3.8延时电流电压保护由于电流保护受系统运行方式变化影响很大,为了在不増加动作时限的前提卜,提高保护的灵敏性,可应采用电流电压保护。延时电流电压保护电压定值按保证测量元件范围末端故障吋冇足够的灵敏系数整定。电流定值按保护本线路木端故障有规定灵敏系数整定,还应与相邻线路保护测量元件定值配合。时间定值整定方法与阶段式电流保护相同第四篇35K∨线路相间短路的电流与残压41单侧电源单回线路41.1最大运行方式1电网接线图,(如图4-1)0A032040820403202414093515712177B32504032D2414GeR-9 i MLT05333078730.9375X1169H60533307X~X回回T6图4-12等效电网接线图,将电源电抗进行串并联计算,得Xd>:=0.1588,(如图42)15712177B3.25c图4-23.电流与残压计算(1)首端短路:(3)Kmax0.5781Xd∑+(XL)0.1588+(1571)3)(X1)=0.5781*1.571=09082
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