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基于改進魚骨法和加權有向圖法的電氣設備管理評估

文檔作者：高凡雷挺宇鄒高增馮旭文檔來源：湖北清江水電開發有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2025年11月03日
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２０１８ 年第４ 期
２０１８ Ｎｕｍｂｅｒ ４
水電與新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
第３２ 卷
Ｖｏｌ．３２
ＤＯＩ： １０．１３６２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１８．０４．０１７
收稿日期：２０１８ －０３ －１９ 作者簡介：高 凡，男，碩士研究生，從事電力市場和高電壓預防性試驗方面的研究。
基于改進魚骨法和加權有向圖法的
電氣設備管理評估
高 凡，雷挺宇，鄒高增，馮 旭
（湖北清江水電開發有限責任公司，湖北宜昌 ４４３０００）
摘要：為有效提高電氣設備使用效率和降低設備經濟成本，基于改進的魚骨法對影響電氣設備管理效率的有關因素進
行研究，確立各影響因素的隸屬度關系；再根據改進的加權有向圖法對各隸屬度指標進行評估確定最大影響因素，并針
對其制定相應的措施，從而提高經濟使用效率。通過算例分析驗證了本文提出評估模型的合理性和科學性。
關鍵詞：電氣設備管理；改進的魚骨法；改進的加權有向圖
中圖分類號：ＴＭ７６２ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１６７１ －３３５４（２０１８）０４ －００６４ －０５
Management Evaluation of Electrical Equipment based
on Improved Fishbone Method and Weighted Directed Graph Method
ＧＡＯ Ｆａｎ， ＬＥＩ Ｔｉｎｇｙｕ， ＺＯＵ Ｇａｏｚｅｎｇ， ＦＥＮＧ Ｘｕ
（Ｈｕｂｅｉ Ｑｉｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３０００， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｓａｇｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｓｔ， ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ
ｔｈａｔ ｗｏｕｌｄ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ
ｆａｃｔｏｒｓ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｉｓｈｂｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｇｒａｐｈ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ
ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ａｎｄ ｇｅｔ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｔｈｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ
ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｃａｓｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｒａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ．
Key words： ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ； ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｉｓｈ ｂｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄ； ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｇｒａｐｈ
隨著電氣檢修項目不斷增加，導致電氣設備使用
頻率呈現急劇增加的態勢，其有效使用率直接影響日
常檢修。考慮到公司實際，對影響電氣設備使用效率
的有關影響因素進行研究，評估出其主要和次要因素，
并對主要因素制定相應措施以降低其影響程度。
目前，關于電氣設備管理評估模型的研究較少，主
要集中在電氣設備倉庫管理效率方面。文獻［１ －４］
從倉庫管理系統角度對大區域電氣設備流動管理進行
研究，文獻［５ －６］利用現代先進的射頻技術和物流技
術對電氣設備進行管理，文獻［７］將低碳技術應用到
電氣設備倉庫管理中。目前的研究基本上都從倉庫管
理角度對電氣設備的使用進行研究，很少綜合考慮多
因素之間相互影響對其電氣設備管理的影響。
基于目前研究的不足，本文通過構建電氣設備管
理評估模型對電氣設備管理中存在的問題進行研究。
首先，對傳統的專家打分法進行改進，在此基礎上對傳
統的魚骨法進行改進，并對影響電氣設備管理的相關
因素進行隸屬度確定；其次，對加權有向圖法的權重因
子進行改進，并利用改進的加權有向圖對影響因素進
行評估，從而確定其主影響因素和次影響因素；然后，
對主影響因素制定相關措施對其進行改進，并構建電
氣設備管理評估模型對其進行評估；最后，通過某公司
電氣設備管理實踐對該評估模型的正確性和可行性進
行驗證。
６４ 萬方數據
高 凡，等：基于改進魚骨法和加權有向圖法的電氣設備管理評估２０１８ 年４ 月
１ 改進魚骨法與加權有向圖法
1．1 改進的專家打分法
傳統的專家打分法因受專家的主觀意識的影響較
大，不能真實的反映其實際情況。為了有效的降低專
家的主觀意識造成的影響，本文對傳統的專家打分法
進行改進。
假設專家t 對事件xt ＝｛x１，t ，x２，t ，?，xK，t ｝的打分
分別為yt ＝｛y１，t ，y２，t ，?，yK，t ｝，設專家打分值與事件K
的真實分值之間的誤差為st ＝｛s１，t ，s２，t ，?，sK，t ｝。
設函數f（xt ，yt ，st ）為事件真實分值在專家打分下
的誤差函數，則事件sK ＋１，t與sK，t的關系為
sK ＋１，t ＝g（xt ，sK，t ） （１）
其中sK ＋１，t為sK，t 為事件K ＋１ 因事件K 存在誤差
而引起的連鎖誤差。
為了有效降低連鎖誤差對事件打分的影響，本文
構建累計誤差函數：
ψ（xK ，yK ，sK ） ＝p｛f（xK ，yK ，sK ）≤α｝ （２）
其中，α為非減、連續函數，且α的置信水平為β
∈［０，１］，則有事件K 的誤差為
αβ（xK ，sK ） ＝ｍａｘ｛a∈R：ψ（xK ，yK ，α）≥β｝ （３）
φβ（xK ，sK ） ＝E（f（xK ，yK ，sK ）｜f（xK ，yK ，sK ）≥αβ（xK ，sK ））
＝ １
１ －β∫f（xK，yK，sK）≤αβ（xK，sK） f（xK ，yK ，sK ）p（s）ds （４）
其中，p（s）為專家打分誤差概率密度函數，根據該
專家歷史打分情況進行確定；φβ（xK ，sK ）為事件K 在小
于誤差設定值αβ（xK ，sK ）時的專家打分誤差值。
考慮到φβ（xK ，sK ）不易求解，本文引入誤差變換
函數Fβ（xK ，yK ，α）求解φβ（xK ，sK ），則有
Fβ（xK ，yK ，α） ＝
α＋１ １－β∫s∈Rm（f（xK，yK，sK） －α） ＋p（s）ds （５）
其中（f（xK ，yK ，sK ） －α） ＋、f（xK ，yK ，sK ）分別為
（f（xK ，yK ，sK ） －α） ＋ ＝ｍａｘ｛０，f（xK ，yK ，sK ） －α｝ （６）
f（xK ，yK ，sK ） ＝Σm ＋１
m ＝１
f（xm，K ，ym，K ，sm，K ）
＝－［xm，K ＋λsm，K ］T sK （７）
其中，［λsm，K ］T sK 為轉移誤差，λ∈（０，１）為誤差
轉移系數。
對于N 個專家打分樣本yK １ 、yK ２ 、?、yK
N 有Fβ
（xK ，yK ，α）的估計值為
F＾
β（xK ，yK ，α） ＝
α＋ １ N（１ －β）ΣN
n ＝１（ －（xK ＋λsK ）T yK
n －α） ＋ （８）
引入虛擬變量zK
n ＝（ －（xn，K ＋λsn，K ）T yK －α） ＋，
于是得到改進的專家打分模型：
ｍｉｎF＾
β（xK ，yK ，α） ＝α＋ １ N（１ －β）ΣN
n ＝１
zK
n
y＾
K ＝yK ｍｉｎF＾
β（xK ，yK ，α）
（９）
1．2 改進魚骨法
傳統的魚骨法是根據因果分析得到相互之間的關
聯關系，這種方法思維簡單，易于實現，因此得到廣泛
的應用。但采取這種方法在確定某些因素之間的隸屬
關系時容易出現隸屬關系不確定的問題。
因此，本文對傳統的魚骨法進行改進：假設L ＝
｛l１ ，l２ ，l３ ，?，ln －１ ，ln ｝為事件K 的影響因素，應用傳統
的魚骨法對n 個影響因素進行初步統計并初步確定基
本分類集合M１ 、M２ 、?、Mo ，然后應用１．１ 中的改進專
家打分法對n 個影響因素與分類集合之間的關系進行
打分，得到關聯矩陣：
（M１ ，M２ ，?，Mo ）→
M１ ／１
?M
１ ／n
，
M２ ／１
?M
２ ／n
，?，
Mo ／１
?M
o ／n
（１０）
其中，
M１ ／１
?M
１ ／n
，
M２／１
?M
２／n
，?，
Mo ／１
?M
o ／n
分別為通過改進
專家打分法確定的n 個影響因素分別對于集合M１ 、
M２ 、?、Mo 的打分情況。
然后，根據改進的專家打分值進行排序，選擇其中
最大的mo 個因素作為該分組的元素。若同一元素同
時進入到不同分組，則以所在組中數值最大為對應的
分組，并對另一分組元素進行順延。其中，mo 值為初
步分組中元素個數最少的分組的元素個數減去１。
根據此思路，初步確定各個分組的元素值，然后對
剩余的元素按照同樣的方法進行分類，并以此類推最
終將所有元素分別分到M１ 、M２ 、?、Mo 集合中。
1．3 改進的有向圖法
n 位函數f 的帶權有向圖，如圖１ 所示。其中頂點
集為V ＝｛ v１ ， v２ ， ?， vn ｝， 其有向邊集為E ＝
aij ｜aij ＝ wij wij∈E
０ wij?E ，其中wij為節點vi０ 對節點vj０ 的
權值，wij為節點vi０的自權值，通常?。?。
傳統的wij 確定方法采取動態模糊判定理論結合
６５ 萬方數據
水電與新能源２０１８ 年第４ 期
圖1 帶權值的有向圖
層次分析組合綜合評估方法進行確定［８］ ，但該方法較
為復雜且在實際操作中難以實現。因此，本文利用１．１
節提出的改進專家打分法確定wij值，從而得到加權有
向圖的有向邊權重矩陣為
W ＝
w１１ w１２ ? w１n
w２１ w２２ ? w２n
… … 籌…
wn１ wn２ ? wnn
（１１）
考慮到同一集合中的不同元素之間存在不確定的
關系，某一因素將對另一因素產生一定的影響。為了
有效降低同一集合中不同因素之間的相互影響，構建
影響因子矩陣：
假設元素Li ＝｛l１ ，l２ ，?，lm ｝屬于集合Mi ，m 個元
素相互之間的相互影響構成一個m ×m 影響因子
矩陣：
W ＝
wl１，l１ wl１，l２ ? wl１，lm
wl２，l１ wl２，l２ ? wl２，lm
… … 籌…
wlm，l１ wlm，l２ ? wlm，lm
（１２）
其中，wl１，l１ 為元素l１ 對l１ 的影響（其余類似），一
般wl１，l１ ＝１。影響因子矩陣中的影響因子采用改進的
專家打分法進行確定。
根據構建的影響因子矩陣以及改進魚骨算法確定
各集合元素的專家打分值得到考慮集合元素間相互影
響時的專家打分值：
l１
l２…lm
＝
wl１，l１ wl１，l２ ? wl１，lm
wl２，l１ wl２，l２ ? wl２，lm
… … 籌…
wlm，l１ wlm，l２ ? wlm，lm
·
l１
l２…l m
（１３）
其中，l１ ，l２ ，?，lm 為集合Mi 的未考慮各影響因素
相互影響時的專家打分值，l１ ，l２ ，?，lm 為考慮集合Mi
中影響因素相互影響后得到的專家打分值。
然后對各個集合中的影響值求取其均值，即lave ＝
Σn
i －１
li ／n。本文將影響值lave 大于的作為主影響因素，其
余的為次影響因素。
２ 電氣設備管理評估模型
2．1 電氣設備管理影響因素分析
通過對某公司的電氣設備管理過程中出現的問題
進行實際調研，影響電氣設備管理的因素有：一是對電
氣設備不熟悉，二是設備數量大，三是倉庫標識牌易損
壞，四是設備出入庫頻率高，五是設備出入庫登記不規
范，六是設備擺放無序，七是設備履歷監控不完善，八
是設備區劃不明確，九是設備定置定位不精確，將其表
示為l１ ，l２ ，?，l９ 。
針對這九個影響因素，采用改進的專家打分法對
其影響程度進行打分。本文僅以對電氣設備不熟悉l１
這一因素進行說明，其余以此類推。
為了能夠評估出對設備的不熟悉程度，采用改進
的專家打分法對其進行打分，其打分表如表１ 所示。
表1 電氣設備不熟悉程度
設備１ ? 設備 ｎ 人員１ ?
人員ｍ
表１ 中不熟悉程度按照如下規則進行專家打分：
非常熟悉（８ －１０），一般熟悉（６ －８），熟悉（４ －６），一
般不熟悉（２ －４），非常不熟悉（０ －２）。其中，表中８
－１０ 表示大于８ 小于等于１０，其余類推（下同）。
2．2 電氣設備管理評估指標
根據改進魚骨法和加權有向圖法評估出對電氣設
備影響最大的幾個因素，并對其采取措施進行改進。
為了能夠評估所采取措施的有效性，本文提出電氣設
備管理評估指標對其進行評估：
１）年現場設備故障臺次。通過對主要影響因素
制定相應的改進措施，提高了設備的有效使用率，也提
高其經濟成本。因此，本文提出年現場設備故障臺次
來評估所采取措施的合理性，其單位為臺次／年。
２）容積率?？紤]到班組電氣設備管理的特點，本
６６ 萬方數據
高 凡，等：基于改進魚骨法和加權有向圖法的電氣設備管理評估２０１８ 年４ 月
文從倉庫單位體積裝設設備數量角度提出容積率指標
來評估所列措施的合理性。
所謂容積率是指單位體積內所能裝放電氣設備的
臺數，即
Rr ＝NV
（１４）
其中，N，V，Rr 分別為擺放電氣設備的臺數、倉庫
體積和容積率，其單位分別為臺次、ｍ３ 和臺次／ｍ３ 。
３）整理設備時間?？紤]到電氣設備數量多、使用
頻率高的特點，電氣設備的整理時間直接影響到日常
電氣設備的管理效率。因此，本文提出設備整理時間
指標。
根據這三個指標能夠較大程度提高設備管理的效
率，但并不確定次要因素對電氣設備管理不造成較大
影響。因此，本文提出實際相符度指標，來綜合評估針
對主要因素采取改進措施后對設備管理造成的影響。
實際相符度是指通過改進魚骨法和加權有向圖法
的評估結果與實際情況的相符度。其相符度分類如表
２ 所示。
表2 相符度對比表
非常高較高一般較低非常低
８ －１０ ６ －８ ４ －６ ２ －４ ０ －２ 各分值根據改進專家打分法進行確定。
３ 算例分析
本文以某公司某班組電氣設備管理為算例。通過
對班組電氣設備的實際使用，通過調研和查閱相關資
料，對影響電氣設備的相關因素進行分析總結，并根據
影響因素的特征，利用傳統的魚骨法進行集合分類，分
別為M ＝｛人，機，料，法，環｝。
利用改進的專家打分法對各影響因素進行打分，
設置專家打分誤差為２％，其打分結果如表３ 所示。
表3 影響因素專家打分結果
分類影響因素（分值）
人 ７．２６，４．１３，３．２５，３．１２，４．０１，３．４７，５．０１，３．２１，３．２３ 機 ４．２３，６．１２，３．２３，７．２４，４．１６，３．５７，４．３５，４．３２，４．０１ 料 ３．５６，２．４５，８．１２，４．０２，３．５６，２．９８，３．２３，４．２３，４．１２ 法 ２．９７，３．２３，３．２５，３．９８，８．８２，４．１２，９．０３，４．２３，８．９８ 環 ３．１２，３．５６，４．０１，３．９８，４．２１，７．７６，４．９８，７．１２，３．２１ 根據表３ 的專家打分結果，利用改進的魚骨法對
影響因素進行分類，其分類結果如表４ 所示。
表4 影響因素專家打分結果
分類人機料法環
因素 l１ l２ ，l４ l３ l５ ，l７ ，l９ l６，l８ 考慮到各分類中影響因素之間存在不確定關系，
利用本文２．１ 提出的改進的有向圖權重系數確定方
法，算例僅以機集合為例，其余類似，則機集合影響因
子矩陣為
A２ ＝ １ ０．２９
０．１５ １
根據影響因素矩陣，利用表１ 的專家打分值和公
式（１３）得到考慮因素間相互影響時的專家打分值，如
表５ 所示。
表5 考慮影響因素相互影響的專家打分值
人機料法環
８．２６ ８．２２，８．１６ ８．１２ ８．９４，９．２２，９．１７ ７．２３，７．６５ 為確定其主影響因素和次影響因素，求取各影響
因素專家打分值的均值，其均值為８．３３ ，結合表５ 可
得其主影響因素為l５ ，l７ ，l９ 。
根據評估得到主要影響因素，結合該班實際制定
以下幾個方面的措施：一是建立設備信息表，規范出入
庫登記制度；二是建立設備履歷表，完善電氣設備履
歷；三是對設備進行分區管理，實現對電氣設備精確
定位。
通過該措施的實施，其電氣設備管理指標評估結
果如表６ 所示。
表 6 電氣設備管理評估指標
措施前措施后FS
年現場設備故障臺次／（臺· 年－１ ） １０ ２ ８．９２ 容積率／（臺· ｍ－３） １．０１ １．８３ ９．３２ 整理設備時間／ｍｉｎ ５０ １１ ９．６７ 通過表６ 可以看出，通過本評估模型能夠較為準
確的對影響電氣設備使用的因素進行科學評估，并能
快速準確查找其主因素并制定相應措施，通過實際相
符度指標來確認所采取措施的合理性。通過實際，證
明該評估模型的正確性，且具有工程實際價值。
４ 結 論
基于班組電氣設備管理實際，將改進魚骨法和加
權有向圖法應用到電氣設備的管理中，通過改進專家
打分法對影響電氣設備管理的相關因素進行打分，梳
６７ 萬方數據
水電與新能源２０１８ 年第４ 期
理出設備不熟悉、設備數量大等九個對電氣設備管理
較大的影響因素，然后對這九個因素應用改進的魚骨
法進行初步分類并確定隸屬度關系，然后采用改進加
權有向圖法對各集合進行評估并確定主次影響因素，
制定相應措施并構建設備管理評估指標對其進行
評估。
通過某班組的電氣設備管理實際為算例，應用本
模型進行評估。根據評估結果顯示，該評估模型具有
一定的科學性和合理性，能夠真實的評估出影響電氣
設備的主次影響因素。因此，本文提出的基于改進魚
骨法和加權有向圖法具有一定的工程實際意義，能夠
為電力行業的電氣設備管理評估提供工程借鑒。
參考文獻：
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大學， ２０１３
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理工大學， ２０１６
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南大學， ２０１５
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山東大學， ２０１２
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［７］洪芳華， 朱利軍， 肖鋒．低碳技術在電力倉庫的應用探討
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設與設計， ２０１２（４）： １７２ －１７４
（上接第６３ 頁）
部恰恰相當于近端，因此燒損程度最嚴重，跟實際現場
情況相符，也與保護裝置錄波分析出的Ｂ、Ｃ 相先短路
相一致。
對于類似事故，因電弧產生后能量很大，周圍的物
體在導電的電弧和高溫中燒損嚴重，并且時間都是在
瞬間完成（從發生到結束只有零點幾秒），具體確定事
故發展的過程難度很大。
５ 防范措施
5．1 勵磁系統及功率柜改進措施
１）在所有機組功率柜可控硅壓接螺母的位置增
加絕緣蓋子，徹底隔斷散熱器表面可能存在的短路點。
２）加強機組功率柜可控硅間絕緣隔板裕度。隔
板的邊沿超出可控硅散熱器組件不小于２．５ ｃｍ，充分
保證在極端情況下的絕緣距離。
３）對機組勵磁柜交直流母排部分裸露導體用絕
緣熱縮材料進行絕緣處理。
４）陰雨天氣時注意巡查廠房頂漏水情況，防止雨
水進入屏柜。
５）勵磁系統投運前注意檢查可控硅上部風機螺
栓等聯接件緊固情況，防止異物掉落。
６）新投設備投運前做好盤柜電纜孔洞封堵、盤柜
清掃，投運后關閉好屏柜門，防止異物進入。
5．2 設備及技術管理方面改進措施
一是加強員工培訓，深入認識設備特性，做好危險
源辨識和防范；二是開展設備隱患排查，對電纜孔洞封
堵、設備狀況等進行了全面檢查，積極整改；三是加強
對重要部位的巡回檢查，梳理重要部位巡查要點，加密
監視和檢查頻次；四是對油水氣等管路進行清查，防止
運行設備漏油漏水造成絕緣降低和短路事故。
5．3 新投設備管理方面改進措施
一是嚴格移交標準，對移交前的設備進行全面檢
查梳理，確保移交質量；二是對移交前發現的問題進行
分類，明確整改協調責任部門和責任人，加大整改協調
力度，對危及設備安全的問題在未整改到位前不能進
行移交；三是加強設備安裝跟蹤和見證力量，對重要試
驗和重要回路做到全程跟蹤，重要回路和試驗未做的
加大協調力度，做到應做的試驗不漏項；五是設備移交
后擇機對重要回路和試驗進行校核，對接線端子進行
全面緊固，對設備衛生進行全面清掃。
參考文獻：
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社， ２００５
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［５］ＧＢ／Ｔ７４０９．３ －２００７， 同步電機勵磁系統： 大、中型同步發
電機勵磁系統技術要求［Ｓ］

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