人工神经网络发展史范文

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关键词：智能化；信息处理技术；人工智能；神经网络

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）31-0254-02

近年来，智能信息处理技术获得了突飞猛进的发展，该技术有机融合了控制技术、电子技术、计算机技术等多种先进技术，能够高效实现信息的采集和处理任务。开展信息的智能化处理技术研究具有非常重要的意义，能够全方位的了解和掌握智能信息处理技术的发展及运用状况，并发挥该技术的优势和作用，为今后的研究提供依据。

1 信息的智能化处理技术的产生与发展

1.1信息的智能化处理技术的产生

早在1930年就产生了信息的智能化处理技术，然而因为运算功能强大的工具，致使智能化信息处理技术的功能无法得到全面体现，这在一定程度上限制了信息的智能化处理技术的发展和成熟。计算机技术的广泛应用为信息的智能化处理技术的进一步发展提供了坚实的基础保障，研发出多种智能信息处理产品，在人们的工作和生活中得到了大规模的应用，为人们提供了极大的便利，同时也产生了较大的社会及经济效益。针对当前医学领域中的GT机而言，该机器充分运用了智能化信息处理技术的优势[1]；同时美国科学家J. W.Coolev领导多位研究人员共同研制出先进的FFT算法，极大地推动了科学研究领域的创新发展。随后硬件电路就借助FFT算法对智能监测仪器进行开发研究，推出多种自动化和智能化程度较高的检测设施，获得了很大的成功[2]。科学技术的实时发展使信息的智能化处理技术也不断更新，科技水平逐步提升，智能化信息处理技术在信息处理系统中发挥的作用越发重要。

1.2信息的智能化处理技术的发展

信息处理技术顺应着通信技术、计算机技术的发展潮流，已经进入到一个全新的发展阶段，不仅更新了传统的发展理论及方式，在研究领域方面也获得了进一步的拓展，构建出全新的研究理论及方法。在信息处理技术最初发展阶段，线性、最小相位及因果等系统是几大关键研究内容，在不断的发展过程中已经逐渐转向非最小相位、非因果和非线性等研究领域，能够结合信息的变化开展针对性的处理工作。能够处理可靠性和稳定性较差的信息是智能化信息处理技术最显著的特征，能够使其转变为可靠和确定的信息。在智能化信息处理技术的支撑下，能够在确定性较差的信息内获取相对精确的结果，能够对信息进行有效、充分的利用，显著改善了信息的整体利用率。

构建具有良好判断能力、理解能力和学习能力的人工智能系统是开展智能化信息技术研究的根本目标，信息的智能化处理技术主要借助不同算法对信息进行采集和利用，最终达到智能化管控的效果。由此得知，信息的智能化处理技术主要研究内容为：1）环境、机器同人的彼此智能化交互协作。该技术能够对语音或文字开展自动识别研究，并尝试理解自然语言，对图像、视觉信息进行自主化的加工和处理，确保环境、机器同人三者能够实现信息的互动沟通、交流[3]；2）将有价值、有效信息从数据库内进行提取，并总结基本规律。智能化信息处理技术的根本研究内容为机器学习及简约数据，需要借助已经掌握的模式识别理论、知识，针对数据信息进行简化处理，通过可阅读的方式将信息呈献给决策人员，便于制定出科学的决策。也能够自动化的学习多种数据，进而进行数据的评价和分类处理工作，对结果进行准确的预测；3）合理规划和优化智能系统，发挥系统的协作、决策功能。应对计算机决策系统、辅助规划系统进行构建，参考优化指标改善社会及经济效益。还应对系统建模内容进行探究，对智能决策、规划、体系协作的基础理论和方式进行进一步的优化。

2 信息的智能化处理技术理论及方法

信息的智能化处理技术涵盖多个研究领域，融合了通信技术、控制技术和计算机技术等先进技术，涉及多个信息科学技术学科。综合当前的研究及发展情况，可以将信息的智能化处理技术归为以下几类：

2.1模糊理论

若需要对无法确定对现象进行探究和分析，就必须要借助模糊理论来实现。由于事物本身拥有不确定的特性，同数学理论下的二元性原则没有直接关系，属于对象差异的中间过渡状态，无法进行准确的划分，从而不能明确对象类型。模糊系统具有模糊性特征，能够结合模糊理论发挥模糊信息处理功能，是一种动态化的模型。一般在模糊系统内，输入、输出彼此对应，能够将其视为连续函数的通用逼近器，主要包括模糊推理机、反模糊化器、模糊产生器及模糊规则库[4]。建立在神经网络、模糊系统之上的模糊神经网络，有效整合了模糊系统机理、神经网络，将二者的优势进行了整合，同时也融合了多种理论，包括动力学、逻辑计算、处理方式及语言等。模糊神经网络不仅具有较强的联想能力、识别能力和学习能力，同时还拥有良好的模糊信息处理性能。在普通神经网络内，对模糊输入信号、权值进行添加是模糊神经网络的核心所在，在优势互补的原理下，能够使神经网络、模糊系统的优势和功能充分展示出来，同时也弥补了二者各自的弊端和不足。构建的模糊神经网络使信息的智能化处理技术发展迈向一个全新的发展层面，具有非常重要的意义。

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关键字：微机继电；保护；措施

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：

引言

继电保护是电力系统进行安全正常运行的最重要保障，目前为止，已经得到了广泛的应用，随着我国的科学技术在不断的发展和进步，继电保护技术日益的呈现出向网络化、微机化、智能化，控制、保护、数据通信和测量一体化发展的趋势。本文主要分析微机继电保护的现状，以及其中存在的问题，提出相应的解决措施。

1微机继电保护的现状

我国的微机保护研究起步较晚，在20世纪70年代末期、80年代初期才开始，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。我国对计算机继电保护的研究过程中，高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始，各大学校研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。

在主设备保护方面，发电机失磁保护、发电机保护和发电机－变压器组保护也相继通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。因此到了90年代，我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中。

2继电保护中存在的问题

从电压互感器方面来说，电压互感器的二次电压回路在运行的过程中所出现的故障是继电保护工作中的一个相对薄弱的环节。作为继电保护测量设备的起始点，电压互感器对二次系统的正常运行是非常重要的，在PT二次回路时设备不多，接线也不复杂，但出现在PT二次回路上的故障却不少见。根据相关的运行经验来说，PT二次电压回路的异常主要是集中在以下几方面：

在PT二次中性点接地方式异常，其主要表现为二次未接地（虚接）或多点接地。二次未接地（虚接）除了在有关变电站接地网方面相关的原因，更多的则是由接线工艺所引起的。这样PT二次接地相与地网之间产生了电压，该电压是由各相接触电阻和电压不平衡程度来决定的。而这个电压叠加到保护装置的各相电压上，使各相电压产生幅值和相位的变化，从而引起阻抗元件和方向元件误动或拒动。

PT开口三角电压回路产生了异常，PT开口三角电压回路处断线，有机械上的原因，其短路则与某些习惯做法有关。在电磁型母线、变压器保护中，为了达到零序电压定值，往往将电压继电器中限流电阻进行短接，有的则使用小刻度的电流继电器，从而大大的减小了开口三角回路阻抗。当变电站内或出口接地故障时，零序电压比较大，回路负荷阻抗较小，回路电流较大，电压（流）继电器线圈过热后把绝缘体进行破坏从而发生短路。短路持续时间过长就会烧断线圈，从而使PT开口三角电压回路在该处断线，这种情况在许多地区也发生过。PT二次失压；PT二次失压可以说是在困扰使用电压保护中的最经典问题，纠其根本就是各类开断设备性能和二次回路不完善所引起的。

3系统保护措施

由于微机的继电保护装置的运作过程不同于模拟式保护那样直观，对造成微机保护装置所发生的故障也有自身的特点，在对微机继电保护装置发生的故障原因进行相关的总结和分析及在处理方面的特点时，主要在于要掌握其规律性，进行快速有效的对故障进行处理，从而避免由于继电保护的原因而引发相关的设备或电网事故的可能性，要确保电网能够安全稳定的进行运行。微机保护与常规保护两者之间有着本质上的区别，经常会发生一些简单的事故是很容易被排除的，但是对于少数的故障仅凭自己掌握的经验是难以进行排除的，对其应该采取正确的步骤和方法进行解决。

3.1要用正确的心态来对待事故

有些继电保护事故发生后，要按照现场的指示信号灯来进行处理，要是无法找到其故障发生的原因，或者在断路器跳闸后没有相关的信号灯进行指示，无法来判断其事故发生的原因是设备引起的事故还是人为所引起的事故，在这种情况下，往往会跟工作人员的运用措施不利、重视的程度不够等相关的原因有关。如果是人为的事故就必须如实的向上级进行反应，以便分析事故的原因和避免的过多浪费时间。

3.2在故障的记录方面要加紧落实

微机的事件记录、装置灯光显示的信号、故障录播的图形，是事故在处理方面最重要的依据。根据有用的信息来作出正确的判断，这是解决问题的关键所在，如果通过一、二次系统进行全面的检查，发现一次系统的故障使继电保护系统能够正常的工作，则不存在继电保护事故所处理的问题。如果判断事故出现在继电保护的上面，应尽量的维持其原状，要做好记录，要在故障处理的计划完成后才能进行接下来的开展工作，从而避免了原始状况被破坏的可能性，造成给事故处理带来不必要的麻烦。在实际的运行过程中，运行人员应该充分的利用站内的设备功能，进行综合的对事故的现场进行有效的分析，然后做出正确的判断。 4继电保护新技术

继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。

4.1自适应控制技术在继电保护中的应用

自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。这种新型保护原理的出现引起了人们的极大关注和兴趣。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。

4.2人工神经网络在继电保护中的应用

专家系统、人工神经网络（ANN）和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注入了活力。基于生物神经系统的人工神经网络具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。基于人工神经网络的电力系统故障诊断系统，该故障诊断系统利用电力系统中继电器和断路器的状态信息来进行故障范围的估计。这一系统可应用于电力系统控制中心，辅助调度员对故障范围进行判别，及时地采取措施对故障进行处理，以保证电力系统供电的安全性、经济性。

4.3变电所综合自动化技术

继电保护和综合自动化的紧密结合已成为可能，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。

目前，用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，虽然已实现了微机数字化，但几乎都是功能单一的独立装置，各个装置缺乏整体协调和功能的调优，且功能交叉，输入信息不能共享，接线复杂，从整体上降低了可靠性，同时不能充分利用微机数据处理的强大功能和速度，经济上也是一种浪费。

结束语

本文主要根据电力系统现场实际的运行状况和以上的事故与故障的经验和方法，对微机保护系统所产生的一些问题的原因进行了一般性的分类，并在一定的范围内总结了处理事故的思路和方法，还介绍了有关在提高处理相应的事故和故障的最基本途径以上的思路和方法，都具备其实用性和可操作性。

参考文献

[1]杨奇逊,黄少锋．微型机继电保护基础（第二版）.北京：中国电力出版社，2005

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【关键词】继电保护现状发展

1继电保护发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术［1］，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上［2］，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。

在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用［3］，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。

我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究［4］，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用［5］，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

2继电保护的未来发展

继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

2.1计算机化

随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单CPU结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。

南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。

电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有：(1)具有486PC机的全部功能，能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线，硬件模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配置灵活、容易扩展。

继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。\

2.2网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务)，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。

对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。

对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理［6］，初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。

由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。

2.3保护、控制、测量、数据通信一体化

在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。

2.4智能化

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始［7］。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果［8］。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。

3结束语

建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。

作者单位：天津市电力学会(天津300072)

参考文献

1王梅义.高压电网继电保护运行技术.北京：电力工业出版社，1981

2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103，1984(2)

3沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化，1983(1)

4葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用.继电器，1978(3)

5杨奇逊.微型机继电保护基础.北京：水利电力出版社，1988

6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)

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认知无线网络技术的出现是无线通信的发展史中一个极为重要的里程碑，其最重要的贡献是将智能化利用频谱资源的思想融入其中，引导各类资源的综合优化利用。认知通信系统具有感知环境变化、主动学习、自适应调整参数等特点，可利用空闲的频谱资源，主动检测频谱空洞。此技术的出现是对传统频谱利用模式的挑战，赋予了传统无线通信理念更深层次的含义。认知无线网络技术的不断深入研究，推动现有无线网络向一种具备主动认知自身与周围环境变化发展，智能化地对业务、用户偏好、网络进行适变性的调整，进而解决资源的高效利用与无线网络异构化问题，形成一体化的以智能决策为基础的无线网络体系结构。

二、认知卫星通信网络

卫星通信网络主要由通信卫星和各种地球站组成，根据完成的功能划分，主要包括业务网络和管理网络。业务网络完成用户的业务通信需求；管理网络完成资源的分配和系统运行状态的监控。现有卫星网络中，上述2部分只是完成业务的呼叫处理、通信链路的维护等功能，功能组成较为简单，缺乏对环境信息的感知及用户信息、网络状态的获取等功能。不同卫星通信网是孤立的，并不进行信息的交互，使得通信资源很难高效利用，多网系融合、智能化决策难以实现。在卫星网络中引入认知技术与卫星通信网进行融合，形成认知卫星通信网络，是解决上述问题有效途径。认知卫星通信网络技术的关键技术组成可以总结为如下几部分［9］：环境域感知技术、用户域感知技术、网络域感知技术、终端重配置技术、异构网络融合技术、智能化决策技术。这几部分关键技术如何支撑认知卫星网络的应用，需要进行深入研究。

1用户域感知技术

用户域感知技术主要是指用户个人需求的特点与通信政策的要求。各类用户有不同的偏好，所以在不同条件下应当考虑用户的需求特点。卫星语音通信中，用户只需保障基本的语音业务。而在综合应用中，不仅要考虑用户的服务质量，还需要考虑抗干扰需求等。视频通信中要考虑用户对延迟等关键指标的要求，才能保证用户的需要。

2环境域感知技术

卫星信道环境中雨衰对Ku、Ka频段的信号有一定影响，尤其Ka频段受到的雨衰更加严重。中心站和远端站分别对本地雨衰信息进行感知，根据雨衰特性以及信道估计感知信息，信息汇总至中心站，并由中心站下发，为各站分配功率和带宽资源。业务建链后，通过远端站上报的感知信息，对链路特性进行评估，同时修正初始建链的数据库，实现资源分配的自我学习功能，提高系统的频谱资源利用率。其次，未来卫星通信电磁环境复杂多变，且卫星通信链路覆盖范围较广，转发器具有开放性的特点，卫星波束覆盖内的地球站都可以发射载波到转发器上，极易受到人为的恶意干扰及自然环境的电磁干扰侵扰，造成正常通信的中断。不论是军用还是民用卫星都要考虑抗干扰问题，因此，卫星通信系统除一般抗电磁噪声的干扰能力外，还需要具备对抗蓄意制造的强电磁干扰能力，可见环境感知技术具有十分重要的地位。为使卫星通信系统具备较强的抗干扰能力，保障卫星通信链路的可靠性，需要对电磁环境的频谱特征信息进行充分感知，充分掌握干扰特性，达到有效对抗干扰的目的。采用环境感知技术绘制了“干扰特性分布图”。对干扰特性的感知可以分为干扰强度、干扰密度、干扰分布、干扰类型。在多维域对干扰进行剖析，充分掌握干扰特性，进而建立干扰特性数据库，为抗干扰策略提供有力支持与保障。环境感知技术在卫星通信网络中的应用是今后的发展趋势。未来卫星异构网络，存在各类潜在的干扰用户，频谱感知不但要检测正常的通信信号，还要调整频谱资源的使用，避开受干扰的频段，并引导系统采取合适的抗干扰措施，才能保证传输信道的质量。

3网络域感知技术

卫星通信网络中，网络域感知技术主要包括网络特性感知分析和网络所承载业务特性的感知分析。网络特性感知主要包括资源占用情况感知和卫星网特性感知。资源占用情况感知：评估各通信网络中的带宽资源占用情况、用户终端在网及使用情况；根据资源使用特性，用户终端可优先考虑接入具有较多空闲带宽资源的网络，系统也可在各网络之间进行动态带宽资源协调。卫星网特性感知主要包括网络类型、业务协议支持、QoS保障情况等方面的感知，其作用是在网络层面对信息进行充分掌控。1）网络类型。主要包括点对点、1点对多点（星型网）、多点对多点（网状网）以及由逻辑关系引出的树状网。2）业务协议支持。主要包括基于电路交换的网络和基于分组交换的网络，基于电路交换的网络主要应用在一些支持小型化的终端领域、特殊通信需求的卫星网、极低速率和带宽保障的卫星网，而分组交换主要用在大容量、通用化的卫星网络中。3）QoS保障。每个卫星通信网络对业务的QoS保障能力不同，如上述的基于电路交换的网络对语音等实时业务的支持更好一些，而基于分组交换的网络对于业务即插即用的支持更好一些，因此，充分感知用户的QoS需求是一项十分重要的技术。业务感知主要功能为识别不同的业务数据（如数据、视频、语音等），根据不同业务得出所需要的资源、QoS等要求。

4智能化决策技术

认知无线网络区别于常规无线通信网络的特点之一就是智能化，通过智能化决策技术，对用户和环境特征进行检测、分析、推理、学习、决策、执行，都需要智能化的能力。卫星通信网络需要人工干预的因素很多，因此耗费较多的人力与物力成本，且降低系统的稳定性与灵活性，这对其发展造成了一定的影响。认知无线网络技术的引入可有效提高系统的智能化能力，整合利用现有资源，降低人为干预的影响。智能决策技术在认知卫星网络中功能具有射频环境、用户需求及政策的感知分析、信息的存储、认知学习和推理决策等，根据系统目标特性，分析历史数据去训练学习，最优化配置资源，自适应地匹配环境的改变，满足用户的个性化需要，这些功能的实现都需要智能化决策技术的支持。认知卫星通信网络中的智能化决策技术主要有3部分：感知信息存储、学习推理、决策调整，由此构成认知卫星通信网络智能化决策的应用流程，如图5所示。智能化决策的应用主要依靠人工智能技术，包括机器学习、专家系统、博弈论、智能决策、人工神经网络等，其核心是利用知识表示将感知信息合理地表示和存储，然后用神经网络、遗传算法等实现自适应的学习和推理［10］。

5卫星异构网络的融合技术

卫星通信网络向着异构化演进，如FDMA、TD－MA等网络的不断深入应用，且终端也是向着多模式的应用发展，加之卫星网之间、卫星网与地面网之间的不断深入交互，未来卫星通信网络的异构化融合是发展趋势。目前，卫星通信终端为了适应网络的多元化发展趋势，有效利用各种网络资源需要针对环境和自身软硬件条件的变化接入不同的网络。为了更好地实现网络接入与融合，需要感知技术提取网络特征与感知结果，与用户需要进行匹配，提高适配效能。卫星远端站根据本站感知信息以及中心站指令完成自适应入网以及业务接入。针对不同感知信息进行多目标分析，中心站生成不同决策方案，评估各个网络的负载情况，在满足用户需求的前提下，建立基于负载平衡的规则，为用户分配相应的网络资源。认知技术对异构网络环境进行感知，分析信道特性、用户特性、网络特性，进行资源的合理分配，为终端用户分配最合适的接入网络通信，达到资源利用最优化。

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关键词： 语料库语言学 过去 现在 未来

一、语料库语言学的发展史

语料库语言学研究是以大规模的机器可读语料为基础的，一般认为始于上世纪60年代。但是在机读语料库出现之前，语料库研究已广泛用于圣经和文学研究、词汇、方言研究等领域，这一时期也被称为“前电子语料库时期”。

在SEU语料库创建不久，英语语料库的编制进入了电子时代。语料库电子时代又分为第一代和第二代。

第一代电子语料库时期建立的主要语料库有布朗语料库（The Brown Corpus）、兰卡斯特-奥斯陆/卑尔根语料库（LOB Corpus）、伦敦-隆德语料库（LLC）等。LOB语料库由英国兰卡斯特大学和挪威奥斯陆大学与挪威人文科学计算中心共同合作建立。LOB语料库被认为可与布朗语料库相媲美，它收集了1961年出版的英国书面，同样有500篇文本，每篇约2000词，共计100万词次。1975年，瑞典隆德大学开始将英国SEU语料库收集的英语口语材料转化成机读的形式，并在原来语料的基础上增加了13篇文本，经过加工整理，收录100篇文本，于1980年建立起伦敦-隆德英语口语料库。

在第一代电子语料库的基础上，第二代电子语料库收录内容不再仅限于口语语料，语言信息更多，相比之下，更加完善，实用。第二代电子语料库主要有COBUILD语料库、朗文语料库、国际英语语料库等。

COBUILD计划是英国柯林斯出版社和伯明翰大学的一个合作项目，历时4年多，于1984年完成。1990年SINCLAIR宣布，COBUILD语料库经过扩展，更名为英语库。1997年，其所含的语料已超过3亿词次，并且还在不断扩大。朗文语料库网由英国的三大语料库组成，它们是朗文兰卡斯特英语语言语料库、朗文口语语料库和朗文学习者英语语料库。该语料库取材自1900年以来英国英语、美国英语和世界上其他主要的英语变体，涉及书面英语和口头英语两种形式，是一个覆盖范围很广的语料库，计划库容为5000万词次，到90年代早期，库容已达到3000万词次。国际英语语料库的最大特点是其严密的组织和语料库的国际性和代表性，统一的标准和周密的设计确保了语料库的质量，其潜在的研究与应用价值与日俱增[1]。

在我国已完成的语料库有上海交大的黄人杰、杨惠中主持完成的专门用途英语语料库、交通大学科技英语语料库，北京大学计算语言研究所开发建设的Babel汉英平行语料库，北外中国外语教育研究中心创建的北外双语对应语料库，以及由上海交通大学外国语学院翻译与词典学研究中心创建的莎士比亚戏剧英汉平行语料库等。

二、语料库与其他学科的关系

1.语料库的学科定位

什么是语料库语言学？很多学者和语言学家都各自给出过定义：

（1）K.Ailmer&B.Altenberg 指出，根据篇章材料对语言的研究称为语料库语言学[2]。

（2）基于现实生活中语言运用的实例进行的语言研究称为语料库语言学（T.McEnery & A.Wilson，1996：1）[3]。

（3）黄昌宁指出：“语料库语言学是80年代才崭露头角的一门计算机语言学的新的分支学科。它研究机器可读的自然语言文本的采集、存储、检索、统计、语法标注、句法语义分析，以及具有上述功能的语料库在语言定量分析、词典编纂、作品风格分析、自然语言理解和机器翻译等领域中的应用[4]。”

2.语料库的应用

语料库语言学经过半个多世纪的发展，已与多个学科结合在一起，形成典型的跨学科领域。目前，语料库已被用于词典编纂、词汇研究、句法研究、语义研究、语用研究与话语分析、文体学研究、机器翻译、社会语言学研究等领域，并取得了丰硕的成果。

（1）语料库在词汇研究领域的应用

近年来，借助语料库对于词汇学的研究取得了一定的进展。卫乃兴指出：“词语搭配是当今语料库语言学研究中最为活跃的领域，它处于中心地位。”王克非和胡显耀借助语料库对翻译汉语词汇和源语词汇进行对比分析，考察翻译汉语区别于汉语源语语料的词汇使用特征。采用定量分析研究词汇使用情况显然更有说服力，从这个意义上说，语料库在词汇研究领域十分有价值。

另外，卫乃兴在词汇搭配方面做出了积极的探索。卫指出，研究专业性搭配可进一步丰富词语搭配研究的内容，对描述科技文章中词语组合的特点与规律，其语义特点和语篇组织特点都有重要价值[5]。

（2）语料库与翻译学

语料库翻译学的创始人是以英国曼彻斯特大学翻译与跨文化研究中心MONA BAKER教授为代表的一批学者。语料库翻译学是指以语料库为基础，以真实的双语语料或翻译语料为研究对象，以数据统计与理论分析为研究方法，依据语言学、文学和文化理论及翻译学理论，系统分析翻译本质、翻译过程和翻译现象等内容的研究[6]。

一般来说，用于翻译学研究的语料库有平行语料库，翻译语料库，可比语料库和口译语料库等。现已建成的比较成熟的译学研究语料库有翻译英语语料库、Babel汉英平行语料库、北外双语对应语料库、中国法律法规汉英平行语料库、全国公示语翻译语料库、莎士比亚戏剧英汉平行语料库、奥斯陆多语语料库等，很多语料库资源是共享的，研究者可以根据需要选择合适的语料库[7]。

语料库翻译学研究虽然只有短短十几年的发展历史，但起步较快，发展势头迅猛。语料库翻译学区别于传统的译学，为翻译学科的发展提供了新的思路和发展方向，使得译学研究内容得到不断拓展和延伸。

（3）语料库与汉语研究

语料库语言学的发展和英语语料库的建设推动了汉语语料库的建设和汉语的研究。

我国在离散单词、简单口令的语音识别方面已经取得不少进展。90年代，中国科学院自动化研究所研制了“汉语大词汇量语音识别与口呼文本输入系统”，以声韵调为基元来进行语音识别，识别时采用了隐马尔可夫模型及人工神经网络方法[8]。

另外，在汉字识别系统的研究方面也取得了很多成绩。我国从上世纪70年代开始汉字自动识别的研究工作，清华大学、北京邮电大学、武汉工业大学等研发的系统汉字识别率都相对较高，成绩喜人。

此外，很多学者利用语料库进行语义韵研究。语料库在人工智能和外语教学等方面也大有用武之地。很多时候，语料库用于其他学科并不是泾渭分明的，语料库研究范式可以将多个学科研究有机地结合在一起，从而能够更好地服务于各个学科。

三、语料库的未来

梁茂成曾指出[9]，由于大型语料库包含了大量的语言事实，无论是从事理论研究的理论语言学家，还是从事实研究的经验语言学家，语料库都将成为最重要的数据源。

在未来语料库语言学探索的道路上，其发展趋势将会呈现以下特点：

首先，随着科技的进步，尤其是计算机网络信息技术的爆炸式发展，语料库的库容将不是难题。语料库的容量将会进一步增大，以满足增大样本的需求，以便于更加全面客观地进行语言研究。

其次，语料库的类型将会更加多样化。为了不同学科和研究的需要，未来的语料库将会更加多样，以适应不同研究的需要。

再次，语料库与其他学科的联系将会更加紧密，甚至语料库与多个学科同时融合在一起，从而更好地开展研究工作。正如刘满堂指出，随着语料库应用领域的不断扩大，语言研究各领域越来越依赖于电子语料库这一研究工具，语料库语言语言学正逐渐成为一个跨学科的语言学分支[10]。语料库与翻译学、词典学、计算语言学、人工智能等学科结合，必将极大地促进各个学科的发展。

四、结语

语料库语言学是一门新兴的学科，同时它又是一门交叉学科。基于这点，语言库语言学有着广阔的前景和发展空间。未来语料库自身建设和完善是摆在研究者面前的新的有意义的课题。此外，语料库与其他各个学科的结合和应用还有待进一步探索。

参考文献：

[1]刘满堂.近40年英语语料库及语料库语言学研究的回顾与展望[J].陕西教育学院学报，2004，20（1）：98-100.

[2]Ailmer，J.& B.Altenberg（eds.） English Corpus Linguistics：Studies in Honor of Jan Svartvik[C].Longman.1991.

[3]T.McEnery，A.&A.Wilson.Corpus Linguistics[M].Edinburgh：Edinburgh University Press，1996.

[4]黄昌宁.语料库语言学[M].北京：商务印书馆，2002.

[5]卫乃兴.专业性搭配初探[J].外国语学院学报2001，24，（4）：20-23.

[6]胡开宝.语料库翻译学概论[M].上海：上海交通大学出版社，2011：1.

[7]胡开宝.基于语料库的莎剧《哈姆雷特》汉译本中“把”字句应用及其动因研究[J].外语学刊，2009（1）：111-115.

[8]冯志伟.基于语料库的机器翻译系统[J].术语标准化与信息技术，2010，1：28.