恢复控制（精选十篇）
恢复控制 篇1
随着科学技术的发展和工业自动化水平的提高, 许多对电能质量敏感的负荷被应用到生产生活中, 因此用户对电能质量提出了更高的要求[1,2]。据统计, 在电力系统的各种电能质量问题中, 电压跌落发生概率最高, 因此人们对电压跌落的关注程度远高于其它电能质量问题。
理想配电系统的三相供电电压是对称的, 电压幅值和频率都是恒量, 电压波形为正弦, 无畸变。但是在实际配电系统中, 由于受系统故障的影响, 三相电压并不总是对称的。电力系统故障以单相短路故障所占的比例最高, 可能在某一地点发生短路, 也可能在不同地点同时发生短路, 称为多重故障或复故障[3,4,5,6]。动态电压恢复器 (Dynamic Voltage Restorer, DVR) 是抑制电压跌落对敏感负荷影响的有效装置, 它通常是按照三相对称工况设计的, 如果电力系统的不对称度过大, 将严重影响DVR控制算法的准确性。在现有的DVR控制策略中, 前馈控制法控制简单, 响应快, 稳定性高, 被广泛应用于实际装置中。但是前馈控制法也具有所有开环控制策略的缺点, 即不能很好地跟踪负载电压, 容易使负载电压出现过补偿或欠补偿的现象, 而且DVR控制系统还会存在稳定裕度不足的问题, 因此单纯的前馈控制很难满足DVR控制系统的要求。
参考文献[7]提出了基于负载电压外环、电容电流内环并结合电网电压前馈的复合控制策略, 该控制策略在提高系统阻尼、增大稳定裕度等方面有了很大的改进, 同时确保了系统响应的快速性。参考文献[8]提出了DVR的非线性状态量闭环控制策略。参考文献[9]提出了DVR装置的神经网络控制方法。参考文献[10]提出将模糊控制和常规PID控制两种设计思想结合起来。然而上述控制策略均没有考虑三相电网不对称跌落的情况及其对直流侧电压的影响。本文根据直流侧电压变化与逆变器能量流动的关系, 将相移控制与双闭环控制策略相结合, 以达到根据电网电压和负载运行情况自动对负载电压移相、稳定负载电压、抑制直流侧电压泵升的目的。
1DVR前馈控制策略
DVR等效电路如图1所示[11]。
DVR状态方程为
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式中:Ui为逆变器的输出电压; UDVR为DVR补偿电压;If为电感电流;Ic为电容Cf电流;UL为负载电压;Us为电网中的扰动电压;IL为电网中的扰动电流。
由此可得如图2所示的DVR前馈控制框图。
由图2可得
undefined
式中:Ki为逆变器等效系数;U*L (s) 为负载参考电压。
从式 (5) 可以看出, 负载侧电压受电网电压和负载电流的影响, 同时还受滤波器的影响, 所以对DVR采用前馈控制方式时, 难以确保负载侧电压的稳定, 负载电压很难跟踪负载参考电压。对此, 参考文献[12]提出双闭环控制策略, 整个控制系统由前馈控制和反馈控制组成。其中, 反馈控制采用双闭环控制, 内环是滤波电容瞬时反馈控制, 外环是负载电压瞬时反馈控制, 采用比例积分 (Proportional-Integral, PI) 调节。前馈控制可以明显提高系统的动态响应速度, 从而缩短补偿电压的响应时间。该控制策略不但可提高系统的稳定性, 而且可以提高系统的动态性能及其对负载的适应性。
2电网电压不对称对DVR的影响及改进策略
2.1 电网电压不对称对DVR的影响
图3反映了系统在不同补偿状态下电压的变化情况, 其中外圆表示过电压时电网电压的移动轨迹, 内圆表示期望得到的负载电压的移动轨迹。通过移动电网电压来分析移相角变化时电源提供有功功率的变化情况:当电网电压位于A点时, 设DVR输出的有功功率为PSA, 负载功率为PL, 源电压以及补偿电压分别为Us和Uc, 此时有PSA>PL, DVR吸收能量, 将引起直流侧电压泵升。当电网电压位于B点时, 设DVR输出的有功功率为PSB, 此时有PSA>PSB>PL, DVR吸收的能量将减少, 直流侧电压泵升的幅度也将减小。
由图3可知, 当电压位于A点时, 所需要的补偿电压Uc=Us-UL。当电网电压分别位于B、C、D时, 相应的源电压、补偿电压、移相角分别为Usi、Uci、θi (i=1, 2, 3) 。此时, 源电压与负载电压有了一定的夹角, 由三角形余弦公式可知, 在这三种情况下补偿电压可表示为
undefined
又因为θi≥0, 所以有
undefined
当补偿电压相位恰好与负载电流垂直时, 逆变器将不再吸收能量。此时有Ps=PL, 即
Uscos (α+θ2) =ULcos α (8)
Uci=Ussin (α+θ2) -ULsin α (9)
将式 (8) 、式 (9) 联立, 可求得补偿电压与源电压以及负载功率因数的关系为
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对于一个特定的DVR, 其补偿能力受直流侧最大电压的限制, 因此可得
undefined
即
undefined
所以有
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2.2 改进的控制策略
由以上分析可知, 通过相移控制可以减少逆变器对有功能量的吸收, 从而抑制DVR直流电压的泵升。本文基于系统能量平衡理论, 提出根据电网以及负载的运行状况自动调节相角大小的控制策略。自动移相程序流程如图4所示。
自动移相基本原理:设定一个直流基准电压U*DC, 当检测到的直流侧电压UDC>U*DC时, 采用同相补偿技术;否则采用相移补偿技术, 移相角的大小与实际直流侧电压与基准电压的偏差有关, 采用PI调节。通过上面的分析可知, 如果相移角不够大, DVR会继续吸收能量, 这样直流侧电压会继续升高。所以, 相移角会自动增大, DVR吸收的能量会随着相移角度的变大而自动减小, 一直到能量平衡, 直流侧电压稳定, 相移过程也就相应结束。
3仿真分析
为了验证前文理论分析的正确性, 在Matlab/Simulink软件平台上对DVR进行了仿真研究。系统参数:电网电压为220 V, 基波频率为50 Hz, 逆变器IGBT开关频率为20 kHz, PWM信号发生器为单极性调制;两个滤波电感分别为0.3 mH、7.76 mH, 两个滤波电容分别为18 μF、13.8 μF, 负载阻抗为 (80+60 j) Ω, 逆变器等效增益为0.9, 直流侧电压设置为110 V, 电压发生跌落的时间为0.01～0.06 s。采用前馈控制及双闭环控制时的负载侧电压如图5所示, 采用相移控制前后直流侧电压的变化如图6所示。
从仿真结果可以看出, 单纯的前馈控制输出电压存在误差, 负载适应性不好;而采用复合控制时, 直流侧电压得到很好的抑制, 且负载电压得到改善。
4结语
根据直流侧电压变化与逆变器能量流动的关系, 提出对DVR直流侧电压实行相移控制技术, 并与前馈控制技术相结合, 以达到根据电网电压和负载运行情况自动对负载电压移相、稳定负载电压、抑制直流侧电压泵升的目的。仿真结果表明, 复合控制策略可使DVR具有更好的负载适应性, 且使直流侧电压得到很好的抑制。
摘要：动态电压恢复器是抑制电压跌落对敏感负荷影响的有效装置。当动态电压恢复器工作在不对称电压下时, 逆变器将会持续地从电源侧吸收有功功率, 引发直流侧电压泵升, 严重时会损坏储能及功率开关器件。针对该问题, 文章提出一种复合控制策略, 即采用相移控制技术来减少逆变器对有功能量的吸收, 从而抑制动态电压恢复器直流电压的泵升;采用双闭环控制技术对电网电压跌落进行抑制, 提高了负载的稳定性。仿真结果表明, 该复合控制策略可使动态电压恢复器具有更好的负载适应性, 且使直流侧电压得到很好的抑制。
如何启动故障恢复控制台 篇2
一是从安装光盘启动，二是从硬盘启动。具体步骤如下：
第一种：请插入一张Windows 或Windows XP的安装光盘，并且在BIOS中设置为优先从CD-ROM启动，启动电脑以后，系统会自动进入Windows 2000/XP安装界面选项，按下“R”键选择第二项“要使用故障控制台修复Windows XP安装，请按R。”系统自动登录到故障恢复控制台，恢复控制台也就成功启动了。
第二种：在Windows 2000/XP系统中插入Windows XP的安装光盘，然后单击“开始→运行”，从浏览中找到Windows XP安装光盘上i386文件夹，选中其中的winnt32.exe程序，回到运行对话框后，输入参数/cmdcons，Windows XP提示开始安装。安装好后重新启动计算机，在操作系统选择菜单中会出现“Windows XP Recovery Console”选项，通过它也可以进入系统故障恢复控制台。
控制台使用故障恢复控制台修复损坏后的Windows XP注册表
如果连安全模式都进不去，那么我们就不得不利用Windows XP的恢复控制台来修复系统了。
将Windows XP安装光盘放入光驱中，然后在BIOS中将光驱设为第一启动驱动器。启动电脑进入“欢迎使用安装程序”界面，按“R”键进入Windows XP的“故障恢复控制台”页面，系统会将电脑中的Windows XP系统都列出来，选择需要修复的系统，并键入管理员密码。为了尽可能修复注册表到损坏前的设置和状态，可按以下4步进行操作。
进入故障恢复控制台，新建一个临时文件夹，备份当前的注册表文件到临时文件夹中以备不时之需，然后将当前注册表文件删除，接着将“%SystemRoot%Repair”目录下文件拷贝到“%SystemRoot%SystemConfig”目录下，最后重新启动系统便可进入Windows XP系统。不过恢复此项操作的是Windows XP刚安装完后的注册表，因此，安装完后所做的任何改变和设置都将丢失。具体操作如下(这里假设Windows XP安装在E:Windows下，具体操作应根据情况改变此文件夹)：
1、进入故障恢复控制台
2、键入以下命令，每键控制台入1行便按回车键1次：
md tmp
copy e:windowssystem32configsam e:windowstmpsam.bak
delete e:windowssystem32configsam
copy e:windowsrepairsam e:windowssystem32configsam
接着将后3行中的“sam”字符分别替换为“software”、“system”、“security”和“default”，分别键入(即除上述4行命令，还另有12行命令)。这里需要注意的是，熟悉DOS命令的朋友可以将delete语句去除，在进行copy时选择“Yes”;此外这里的copy命令不支持通配符“*”和“?”，一次只能复制一个文件。如果你有另外一台电脑可用，为节省时间也可用记事本新建一个文本文件，并将全部命令拷入，例如将其取名为r1.txt，把它拷贝到Windows目录下，并在故障恢复控制台的Windows目录下运行“batch r1.txt”命令。 控制台
3、键入“exit”退出故障恢复控制台，电脑将自动重新启动，直接以正常模式进入Windows XP系统。
这一步需要从System Volume Information文件夹中拷贝注册表文件，以恢复系统设置，不过此文件夹在故障恢复控制台下不能用，在正常情况下的Windows XP系统中也不可见，因此首先应改变几项设置使得文件夹可见。
(1)重新启动系统，从“安全模式”以管理员组成员(Adiministrators)的身份进入Windows XP系统。
(2)进入资源管理器窗口，点击“工具”→“文件夹选项”，然后点选“查看”标签，在“高级设置”框中的“隐藏文件和文件夹”下点选“显示所有文件和文件夹”项，再清除“隐藏受保护的操作系统文件&rdquo,北京货运;前的“√”，最后单击“确定”。
(3)进入Windows XP系统所在驱动器，进入System Volume Information_restore{E35 86CBC-4366-49A4-8B15-8C7E491AB54F}RPnsnapshot目录(RPn中的.“n”为数字，若有多个，选择最大的那个)，将该目录中的_REGISTRY_USER_.DEFAULT、_REGISTRY_MACHINE_SECURITY、_REGISTRY_MACHINE_SOFTWARE、_REGISTRY_MACHINE_SYSTEM、_REGISTRY_MACHINE_SAM共5个文件拷贝到Windowstmp文件夹中,分别将其重命名为default、security、software、system、sam。 控制台
在这一步中又要进入故障恢复台，将当前注册表文件删除，然后把刚才拷贝到Windowstmp中的5个文件，复制到Windowssystem32config文件夹下替代当前注册表文件。具体操作请先进入故障恢复控制台，然后在命令行下输入如下命令：
del e:windowssystem32configsam
copy e:windowstmpsam e:windowssystem32configsam
同理将“sam”字符分别替换为“software”、“system”、“security”和“default”，分别键入(共10行命令)。
同样的道理也可以用batch命令进行上述操作，另外如果Windows XP不安装在E盘，请根据实际情况更改。
妙用Windows恢复控制台 篇3
恢复控制台是Windows的一种简易运行模式，它可以不启动图形界面而在命令行状态下有限制地访问FAT和NTFS分区，并对系统进行一些设置和操作，有点类似DOS操作系统。通过控制台，我们可以更换系统文件、关闭或者禁用某个系统服务、禁用或卸载硬件设备、修复引导扇区、新建分区以及格式化硬盘分区等。
恢复控制台的启动
启动恢复控制台有两种方法，我们先来看第一种方法：对于Windows 2000，我们可以用光盘启动电脑，然后在安装程序的选单中按R键选择“修复Windows 2000安装”，然后从修复选单中按C键选择用“故障恢复控制台修复Windows 2000”；Windows XP系统下的操作方法完全相同。
如果你经常要进入控制台下操作，那每次用光盘启动系统似乎麻烦了一点，因此可以直接把控制台的相关选项安装到启动菜单中，这就是第二种方法。把操作系统光盘放入光驱，然后直接在运行中输入“E:i386winnt32/cmdcons”之后回车（这里假设你的光驱是E），你会看到图1的界面，点击“是”，就可以把控制台选项安装到高级启动菜单中，这样以后直接从硬盘就可以进入控制台。接下来的操作中，启动电脑后按F8，在高级启动菜单中通过箭头选择进入控制台即可。如果是Windows XP操作系统，启动电脑后出现图2的画面，同样可以进入控制台，然后会看到图3的界面，这里显示了已经安装的操作系统，选择一个相应的编号回车即可。在这里你还需要输入管理员的密码，当屏幕上出现“c:windows>”（或者是其它的，这取决于你的系统安装的位置）的提示符就说明已经成功进入控制台了。
恢复控制台的使用
出于安全的考虑，恢复控制台下你只能“有限制”地访问硬盘。“有限制”的意思是，你只能访问根文件夹、Windows系统文件夹、可拆卸存储介质（例如光驱，软驱）。并且在控制台环境下，只能把文件从软盘或光盘向硬盘复制，而不能把硬盘上的文件复制到软盘或光盘上。
以上所说的限制也不是一成不变的，如果你对安全的要求并不严格，并且需要把硬盘上的文件复制出来，那也可以通过组策略来重新设置（注意，Windows XP Home版没有组策略）。在“运行”中输入“gpedit.msc”并回车，打开组策略编辑器，然后在“计算机配置”|“Windows设置”|“安全设置”|“本地策略”|“安全选项”下找到“故障恢复控制台：允许对所有驱动器和文件夹进行软盘复制和访问”这个策略，双击启用它，这样以后进入控制台就可以把文件复制出来了（如图4）。
如果你对控制台很陌生，只要输入“Help”并回车，随时都可以列出所有可用的命令。而如果你要了解某个命令的具体用途则可以通过输入“Help 命令”然后回车得到。下面通过几个具体的例子来说明控制台的使用方法。
引导问题的修复
双Windows系统的恢复
如果你在已经安装了Windows XP的电脑上又安装了Windows 2000，就会使得Windows XP无法正常启动。这是因为可以引导Windows XP的引导文件被Windows 2000中低版本的同名文件给覆盖了，若要修复Windows XP就必须修复被替换的引导文件。我们需要修复的引导文件有两个：ntldr和ntdetect.com，这两个文件都保存在Windows XP光盘的i386文件夹下。因此我们可以在控制台中用copy命令修复（这里假设光驱为E，你可以按照自己的实际情况调整）：
copy e:i386ntldr c:
copy e:i386ntdetect.com c:
分别输入以上的命令，每行结束的地方按回车，这样就可以修复Windows XP和Windows 2000的双启动问题。
Windows和Linux双系统的恢复
如果你曾安装过Windows和Linux双系统，那么在你卸载Linux后可能会遇到一个问题，就是启动电脑后还会让你选择是用DOS启动还是用Windows启动。尽管你已经格式化了Linux的分区，这个选项可能还一直存在，在这种情况下就需要用到fixmbr这个命令。在控制台中输入“fixmbr”然后回车，系统会显示一些注意事项并要你确定，不用理会那些事项，直接输入“Y”然后按回车，如果修复成功，则命令行中会显示相应的提示。这样，启动的时候就不会再让你选择是否启动Linux。
对硬盘的分区和格式化操作
虽然在Windows中你可以通过管理工具来给硬盘重新分区或者格式化，不过可能遇到了突发情况使得你必须在控制台中完成操作，那就需要用到format和diskpart命令。首先我们用diskpart给硬盘分区，需要注意的是，这里的“硬盘”仅仅指未使用的硬盘空间，如果你想要把Windows系统盘重新分区，那在控制台中是无法实现的。
难得的是diskpart命令有一个简易的图形界面，这样我们也不用再记那些复杂的参数，更不用担心一个参数错误导致操作不当数据丢失。在控制台中输入“diskpart”并回车，可以发现该界面与在安装Windows 2000时选择分区的界面一样。按下箭头选中未划分的空间，然后按“C”键开始新建一个分区，并输入想要建立的分区大小，回车后一个分区就创建好了。然而直接这样创建的分区由于没有格式化，还不能使用，因此我们还要用format命令来格式化新建的分区。按ESC退出diskpart界面，回到控制台中。这里的format命令是有几个参数的：
format [driver:] [/q] [/fs:file-system]
其中[driver:]是想要格式化的分区的盘符；[/q]可以快速格式化，即格式化后不检测硬盘分区；[/fs:file-system]则可以指定想要使用哪种文件系统来格式化分区。
还是以刚才的例子，我们想把新建的分区E快速格式化为NTFS文件系统，那么就在控制台中输入“format e: /q /fs:ntfs”，回车，并输入“Y”以确认操作，等待一会就格式化好了。
启用和禁用某个服务或设备
Windows中有很多重要的系统服务，这些服务使得Windows系统可以正常运行。如果不慎禁用了一个重要服务，很可能导致Windows系统无法启动，也无法重新启用相应的服务，这就造成了一个恶性循环。不过好在我们还有控制台，并且在控制台中可以随意启用任何的服务或者设置服务的启动类型。
还有一种情况，你更新了某个硬件设备的驱动，导致系统无法正常启动，那你也可以在控制台中禁用该设备，然后到Windows下去恢复正确的驱动程序。
在这里我们要用的命令是“enable”和“disable”，Enable命令的格式是：enable [service_name | device_driver_name] [startup_type]
其中[service_name | device_driver_
name]是希望启用的服务或者设备的名称；[startup_type]则是启动类型，也就是自动、手动和禁用；[startup_type]表示了不同的启动类型，可用的启动类型有五种：
SERVICE_DISABLED
SERVICE_BOOT_START
SERVICE_SYSTEM_START
SERVICE_AUTO_START
SERVICE_DEMAND_START
Disable命令的格式是：disable [service_name | device_driver_name]，其中[service_name | device_driver_name]是希望禁用的服务或者设备的名称。
电力系统负荷恢复控制协调优化策略 篇4
恢复控制是坚强电网生命力的最后保障,特别在当前“智能电网”背景下,电网恢复效率、故障反应速度等方面的研究面临着新的挑战。负荷恢复是电网恢复控制的最后一个阶段,该阶段的智能控制是实现系统恢复最终目标的关键步骤[1]。负荷投载会引起系统电磁暂态和机电暂态过程。负荷量过大,发电机需要相应增加无功出力,系统PV节点可能转换为PQ节点,即发电机不再具有电压调节能力,引起系统变压崩溃;同时,负荷的不平衡会造成频率越线。负荷量过小,延长系统恢复时间,降低恢复效率。如何在确定工况下快速、合理选择被恢复负荷是负荷恢复的核心问题,需要解决的主要问题包括负荷投入过程中各种约束指标的模拟。
负荷恢复问题需求解负荷恢复最大量,具有多维数、非线性、多变量、多约束等特点,目前多将智能方法和数值优化算法结合起来求解。文献[2]研究了负荷的快速恢复在线算法,求解系统稳态频率并进行灵敏度分析。文献[3-4]用改进的遗传算法求解最优负荷分配,没有考虑负荷分布情况,所恢复量不一定是系统最大可恢复量。文献[5]结合粒子群算法求解了考虑冷负荷特性的负荷恢复问题,计及了冷负荷特性对系统恢复的影响。文献[6]计及系统的暂态电压约束,将单个变电站的恢复问题抽象为一维非线性多约束问题,提出用二分法快速计算单次变电站最大可恢复量。
负荷恢复控制传统方法是根据经验或是系统中发电机爬坡能力确定某一恢复量,在负荷侧进行优化分配[7,8]。这样的方法难以顾及网络拓扑结构以及负荷在网络中的分布等因素,估计量不一定是系统当前可恢复最大量,该方法可操作性亦值得商榷。本文将待恢复负荷进行编码,在负荷侧寻优,结合约束条件校验求解当前最大可恢复量的求解策略。所构建模型以恢复的负荷量最大为目标,计及潮流约束与系统动态稳定约束,力求规避负荷投载后暂态冲击造成的风险。利用发电侧出力调节能力优化寻优初始点,提高计算效率。所提方法能够较好地兼顾所求解问题的快速性和精确性要求。
1 负荷恢复优化建模
1.1 数学建模
1.1.1 目标函数
以当前系统工况下可恢复的负荷总量为优化目标,优化问题的目标函数定义为:
式中:li为负荷i的负荷量;ri为相应的负荷权重;ai为负荷i的投载状态,取0表示不可恢复,取1表示可以投载;n是待恢复负荷的数量。
1.1.2 潮流约束
电力系统负荷恢复,首先要满足恢复后系统的稳态约束条件:
式(2)为系统一般的潮流方程,式(3)包括系统频率的上下限、发电机的有功、无功输出范围、节点电压上下限、线路功率传输极限等。
1.1.3 暂态约束
负荷投载是一个电磁暂态和机电暂态混合过程,此过程中系统机理可描述为:
式(4)代表发电机以及感应电动机等设备元件方程。式(5)为节点导纳矩阵表示的网络方程,分别为各节点注入电流相量和节点电压相量;Y是网络节点导纳矩阵。求解式(4)、(5)得出系统状态变量的时域响应方程。
本文集中起来用一个不等式来定义暂态约束条件:
其中:V(t)、ω(t)表示投载引起暂态过程中各母线电压和发电机转速关于时间t的函数矩阵,也可用若干条曲线表示,所有的恢复方案都进行动态校验。
1.2 负荷建模
负荷机理不同会导致投载后系统状态变量波动程度差异。按模型数学表达方式,可将电力系统负荷分为静态负荷和动态负荷两种。前者用多项式或是幂函数等方式描述负荷功率与端电压及频率关系;后者在系统电压和频率快速变化时,用微分方程描述负荷的动态过程。
1.2.1 静态负荷建模
对于机电暂态过程,静态负荷模型可以用于负荷以静态成分为主,负荷影响较小的节点[9]。本文中用静态等值模型模拟已恢复负荷。
1.2.2 动态负荷建模
电动机是电力系统负荷主要成分,感应电机模型是目前故障程序中常用负荷模型[9]。一方面,异步电机的启动对电压要求严格,其起动转矩与电压的平方成正比,启动转矩为额定转矩1~2倍。另一方面,异步电机的启动电流是额定电流的5~7倍,会加剧输电线路阻抗压降。本文电动机模型采用3阶的机电暂态模型。
静态ZIP负荷模型会加剧系统的频率跌落;动态负荷模型会恶化系统电压稳定性[10]。为降低决策和分析的风险性,本文采用不同负荷模型或参数进行仿真,所投载负荷采用静态ZIP模型、冷负荷模型和感应电动机模型相组合的形式,其中30%的负荷采用静态ZIP模型,其余采用感应电动机模型。
1.3 原动机系统建模
电力系统负荷恢复分阶段完成,发电机需要不断调整出力,为下一次负荷投入做准备。因此,需要对发电机调速系统、爬坡能力进行建模。
本文中发电机调速系统机理如式(7):
式中:Tmech是原动机实际出力;Tmin、Tmax是原动机系统出力上下限;T﹡mech是调速系统控制信号;该信号根据转子转速调整,如式(8)。
其中:ωref和ω是转速参考输入和主反馈信号;tg是原动机出力给定值;Tmech0是调速系统扰动信号。
本文算例中,发电机采用考虑的q轴上阻尼绕组暂态过程的4阶模型。
负荷投载之后,原动机调速系统、发电机出力都处于变化过程中,是一个电磁暂态和机电暂态共存的复杂过程。
2 模型求解
2.1 优化寻优初始点
文献[11]研究了恢复阶段机组各不同部分的线性模型,该模型能够在系统恢复阶段快速计算系统的频率响应,如式(9):
式中:Plimit为当前系统可安全恢复最大负荷量;Pl1、Pl2任意两个恢复量;fl1、fl2是按照上述量恢复后系统的最低频率值;flimit是规定的系统最低频率值。
本文提出以下计算方法:首先按照式(9)求解系统可恢复最大值,生成寻优空间,如图1区域B。
图1中,区域A表示所有待恢复负荷的任意组合,区域B和C为其子集;B表示不同工况下,以公式(9)计算结果为总量,待恢复负荷任意组合;C表示不同工况下系统的最优解,包括各待恢复负荷投载量与位置分布。对应到某一种运行方式下,所求解为区域C中的一点。
2.2 利用TSP问题求解当前最优解
在某一确定的工况下,第一阶段计算结果对应为B中某一点集,当其与D相交时,交集是系统当前的最大恢复量;否则这一量只是近似最大量,接近真实值,但可以利用其生成初始解寻优,提高寻优速度。第二阶段优化就是从这一点集中的某点出发,找到全局最优解在C中对应点。
至此,原先优化问题可以抽象为一个TSP问题。给每一个待恢复负荷赋以位置编码和状态编码,位置编码依次累加,状态编码采用二进制编码,如图2,某一固定位置上负荷量一定。
本文利用蚁群算法全局正反馈搜索的特点求解这一TSP(Traveling Salesman Problem)问题。以图1的B区域中某一点为出发点,按照路径顺序对所有负荷进行遍历,算法程序流程图如图3。图3中,个体对负荷进行遍历、对局部信息素和全局信息素更新规则参见文献[12]。
生成恢复方案以后首先进行潮流校验,对于潮流越线的情况,调节发电机出力或负荷水平以满足潮流约束。如果超出系统调节能力,则视为不可行,需重新生成恢复方案。对于暂态指标越线,反馈相应的罚函数项到寻优适应度函数中,通过优化算法参数对投载量进行修正。
2.3 算法改进与约束条件处理
信息素矩阵不断更新,为了让较好路径上的信息量作用更明显,本文为信息素矩阵设计一个放大因子项β,β是一个线性递减函数,其值最终趋于1,如式(10)所示:
采用罚函数方法处理式不等式约束条件(6),定义罚函数项如式(11):
式中:x是系统的状态变量;γj是惩罚因子,为指定的正常数。引入罚函数项之后,就将模型转化成为无约束问题。将罚函数项引入到目标函数中,得到的适应度函数如式(12):
3 算例分析
3.1 仿真说明
本文算例采用IEEE-30节电系统进行负荷恢复优化仿真。文献[13]研究了黑启动中的发电机选择和路径优化,其优化网络如图4,实线代表已恢复路径,虚线代表未恢复路径。参照该文部分数据初始化仿真网络:节点{1,2,13,22,23,27}为已恢复电源节点,备用充足,系统各支路已经恢复;节点1至30为待恢复负荷节点,系统节点待恢复负荷约为最大负荷的40%。取100 MVA为容量基值,当前系统总负荷为3.528 0 p.u。
同步电机采用考虑Eq′、Ed′、Ed″电势变化的5阶模型,调速器和励磁系统采用四阶模型。动态过程中,电压允许波动范围0.9~1.1 p.u,频率允许波动范围0.99~1.01 p.u。
3.2 算例仿真
本文算例有30个待恢复节点,规定每个节点上有10个待恢复负荷,则共需对300个待恢复负荷位置进行编码。
在仿真软件上按式(9)计算当前系统的最大可恢复量,计算数据如表1,P11、P12是按照10%和15%比例线性增加各负荷所得。
如表1,按照公式(9)计算得当前系统可增加出力约为0.410 p.u。根据系统负荷分布,考虑到动态负荷会加剧系统波动,生成某一投载状态为算法寻优初始点,满足该状态下可投载负荷总量为0.33×(1+0.1)p.u。则使当前所有负荷投载状态与该方案一致,并且状态为1的位置上赋以较大信息素,状态为0的位置上赋以较小信息素。从该点出发,遍历所有待恢复负荷,计算结果如表2。
如表2,系统可恢复量为0.311 2 p.u,占系统当前负荷量的8.82%。可恢复负荷位置及各位置相应数量见表2,其中29、30号节点负荷不可恢复。按照该分布方式投载,系统典型响应曲线如图5、图6所示。
如图5,负荷的投载引起的瞬时功率不平衡以及负荷特性对系统造成冲击,状态变量有明显的跌落;同时,发电机调节出力(图6),维持系统有功平衡。随着发电机出力的增加,系统频率响应曲线逐渐恢复上扬。在此过程中频率响应曲线呈近似V字形,系统各状态变量未超出允许范围。
3.3 算例分析
如图5、图6所示,负荷投入后的暂态过程中,系统频率最低值距允许频率下线保持相当的裕度,部分发电机出力水平明显低于其它发电机。即系统有功备用充足,发电机爬坡能力没有得到充分发挥,但是节点29、30上负荷不可恢复,其电压运行水平为全系统最低(图7),电压问题可能成为该节点,甚至是全系统负荷恢复的瓶颈。
为改善恢复过程中系统的电压运行水平,调整27号节点上的发电机励磁系统放大增益系数,29、30号节点电压有较明显的改善,能够承受一定的负荷增加,系统其它节点也可以继续增加部分负荷。
3.4 算例对比
3.4.1 寻优效率对比
算例3.2中,算法程序能较快地找到最优解,并且使适应度函数趋于稳定。为验证本文方法有效性,在不利用公式(9)的情况下,算法信息素、编码初始状态等随机生成,做对比算例,对比效果如图8所示。
图8为算例迭代前160次时的适应度函数对比。如式(12),适应度函数值大小直接反映当前可恢复方案的优劣。利用式(9)优化之后,迭代初期,本文算例较比算例具有较大的适应度函数。迭代100次之后,程序逐渐收敛,适应度函数值趋于稳定。
3.4.2 负荷模型对比
为比较负荷模型对可恢复负荷量计算影响,在本文算例相同的初始条件下,采用静态ZIP负荷模型代替仿真模型中的电动机负荷、冷负荷模型,计算结果如表3。
如表3,系统可恢复量为0.356 6 p.u,占系统当前负荷量的10.1%,大于表2算例下数值。在未计及动态负荷模型,尤其是感应电机模型的情况下,计算可恢复量偏乐观。
4 结论
本文建立了最优负荷恢复模型,该模型计及系统的暂态电压和频率约束,规避了只用稳态约束条件校验结果偏乐观的风险。寻优算法对系统所有待恢复负荷投载状态编码,负荷位置以及负荷量固定,依次进行遍历,确保获得系统当前工况下的最大可恢复量、可恢复负荷的分布等。利用机组功频特性优化寻优初始点,有效地提高寻优效率。
电动机负荷启动电流大,是电力系统最主要的无功负荷之一,其投载会加剧瞬时电压降。电动机负荷比重的增加,会减少负荷可恢复量。
空载线路、设备投载等原因增加的无功损耗,可能使部分和系统连接较弱的节点电压偏低,成为系统负荷恢复的瓶颈。做好恢复过程中系统的无功控制,提高较低电压节点的电压运行水平,是提高系统恢复效率的必要条件。
电力系统负荷恢复是一个多时序的复杂问题,如何结合系统实际情况,协调每一次的恢复量,缩短整个恢复过程花费的时间以及经济代价等问题有待继续研究。
本文方法可为单次负荷恢复策略提供参考,算例分析证明了方法的有效性。
在此,感谢宁夏电力公司对我们相关研究的一贯支持。
摘要：就黑启动最后阶段的负荷恢复问题,以全局恢复量最大为目标,计及负荷投载后系统暂态约束,构建了一种新的最优负荷恢复模型。通常依据发电侧调节能力增加一定的出力进行优化分配,缺乏对系统物理特性和运行工况的考虑,所增加量不一定是实际可恢复的最大量。提出在负荷侧求取最大可恢复量,同时将原动机响应特性用于算法初始化,提高寻优效率。所提方法对所有待恢复负荷进行编码,全局搜索,动态校验,能够协调系统暂态约束、可恢复负荷量与位置以及寻优速度三方面的要求,较好地解决了负荷恢复这一“技术—空间—时间”的多维问题。以IEEE-30节点测试系统为算例模型,验证了该方法的有效性。
恢复控制 篇5
江湖阻隔造成洪湖湿地生态系统呈现出退化态势.维系洪湖湿地生态功能需要一定的水量与适宜的湖泊生态水位.根据洪湖湿地的`综合生态功能对湖泊水位的不同要求,确定了洪湖合理的生态水位,以作为科学调度控制水位的重要依据,要建立有机的江湖联系机制,合理而科学地调节洪湖与长江的关系,有利于恢复洪湖湿地生境,保护流域内生物多样性.
作 者：王学雷 宁龙梅 肖锐 WANG Xue-Lei NING Long-Mei XIAO Rui 作者单位：王学雷,肖锐,WANG Xue-Lei,XIAO Rui(中国科学院测量与地球物理研究所,湖北,武汉,430077)
宁龙梅,NING Long-Mei(四川师范大学地理与资源科学学院,四川,成都,610066)
恢复控制 篇6
大停电事故后的恢复控制问题是现代电力系统安全防御的重要课题,科学合理的恢复控制计划对于实现大停电事故后的快速恢复意义重大,也可以大大减小社会损失和经济损失[1,2,3,4,5,6,7]。恢复控制是一个十分复杂的大系统多目标组合优化问题,从总体上解决难度非常大,常分解为一系列的子问题分别进行处理[8,9,10,11,12]。从整体上看,恢复控制主要包括:机组启动、网络恢复和负荷恢复。合理的机组启动顺序是最终保证更快、更多地恢复负荷的根本。同时,现代电力系统的网络更加强壮,恢复控制中,网络约束的影响趋于减弱。因此,作为现代电力系统恢复控制一系列研究的重要基础,对机组的优化启动问题的研究具有十分重要的理论价值和实际意义[13,14,15]。
机组的优化启动是在满足约束条件的基础上,通过合理安排机组的启动顺序,达到确定目标的优化问题。其约束条件主要包括机组启动功率约束、最大临界热启动时间约束和最小临界启动时间约束。机组的优化启动是一个多阶段的过程,每个阶段所能启动的机组主要取决于该阶段系统所能提供的有功功率和启动时间的限制,且先期投入的机组对后续机组的投入有很强的后效性影响。由此可以看出,该问题是一个复杂的多阶段决策过程最优化问题,且具有复杂的约束条件,求解十分困难。
目前,制定恢复控制过程中的机组启动顺序大多以运行经验为基础。文献[5,6,7,8]介绍了恢复过程中机组排序应注意的问题。文献[13]对影响机组恢复次序的因素进行了讨论,并采用专家系统的方法确定机组启动的顺序。文献[14]利用层次分析法进行恢复过程中的机组启动排序,并利用经验数据确定判据矩阵。文献[15]采用整体上的回溯算法进行启动机组的寻优。上述方法虽然可以对机组启动顺序进行一定的优化,但是由于求解方法的局限性,使其基本上只能以运行经验为基础按一定原则进行机组启动排序,而不能在确定目标函数的基础上,用更严格和先进的数学规划的手段系统地进行优化。
现拟从全过程最优化的角度对恢复控制过程中的机组启动顺序问题进行建模,以恢复过程中的确定时间段内系统发电功率对时间的积分最大为优化目标,并考虑各种约束条件;其中,考虑机组启动时,不计网络恢复和负荷恢复的影响,即假定相应机组的发电功率一定可通过适当恢复的网络,送到负荷并保持有功平衡。通过将恢复过程按时间分段,对每一时间段,在考虑各种约束条件下确定应优先启动的机组,从而最终确定优化的机组恢复次序。本文所提出的方法策略明确,较好地权衡了对所求解问题的快速性和正确性要求。仿真结果表明了利用该方法所确定的机组恢复顺序可以获得比传统方法更好的恢复效果。
1 面向物理问题的时间连续数学模型
这里对问题作一定的假设:
a. 假定机组启动后可通过投入(即恢复)相应的负荷与之平衡,从而系统频率及其变化率可控制在允许范围内;
b. 备选的启动机组均有充分的线路容量将功率送入网络(否则酌情减少机组容量),而网络中其他线路功率约束在负荷优化恢复中考虑;
c. 暂不考虑事故后恢复控制中的电压和无功问题。
设事故后恢复控制中机组启动顺序的优化问题的目标函数定义为[13]
式中 tsum是系统恢复控制总时间;Ci(t)为机组状态,1为启动,0为停机;Pi(t)为机组出力函数。
Pi(t)曲线如图1所示。其中,ts,i为机组i(i=1,…,n)的启动时刻,也是本优化问题的控制变量。
由图可知:
此外,t ′s,i是机组从启动到同步合闸开始爬坡向外输送功率所需的时间;t″s,i是机组从开始爬坡到达到最大出力所需时间;PM,i 是机组的最大出力;Kpi 是机组的最大爬坡速率。则有
式(1)中目标函数的实质为:系统中可用于恢复控制的 n 台机组的输出功率在恢复过程时间段 tsum 内对时间的积分最大。其物理意义为 n 台机组在 tsum 时间段内向负荷输送的电能最多,即发电兆瓦时(MW·h)最大,从而使社会经济损失达到最小。该模型在 tsum 时间段内作全过程最优化。tsum 可能从几个 h 到24 h,与系统大小和事故严重性有关,可以依据经验人为预先设置。tsum 时段结束时,如果系统负荷仍未完全恢复,可将 tsum 延长,在新的恢复控制时段用本方法可以继续做机组启动优化(无需重新开始计算)。
本问题有一定的约束条件。
热启动机组i的最大临界热启动时间(tCH,i)约束为
0< ts,i ≤tCH,i (4)
有 tCH,i 限制的机组若在该时间段内不启动,错过热启动条件后,只有延长数小时后作冷启动。
冷启动机组 i 最小临界启动时间(tCC,i)约束为
tCC,i≤ ts,i ≤tsum (5)
有 tCC,i 限制的机组只有在该时间段后才允许做冷启动。
全系统机组启动功率约束为
其中,P0是系统恢复控制初始时刻系统具有的可供发电机组启动用的总功率;Pcr,i 是第 i 台机组启动过程所需的机组启动功率(cranking power),是已知的参数。显然式(6)左边前2项之和为当前(t 时刻)可用于机组启动的功率,而第3项为t时刻需消耗的机组启动功率。因此,二者代数和非负,为系统机组启动功率约束。
由上述模型可以看出,该优化问题是一个复杂的带约束的多阶段决策过程最优化问题。由于该问题约束条件的复杂性和多阶段的后效性,使得采用通常的最优化方法无法有效地进行全过程最优化,求解十分困难。本文拟将时间连续模型离散化,得到一个时间离散模型,并采用确定性和实用化的优化方法进行求解,以有效地解决这一复杂的工程优化问题。
2 面向计算方法的数学模型
机组的优化启动是一个多阶段决策过程,可将恢复过程 tsum 按时间离散化,同时将目标函数、约束条件离散化,从而将此连续的全过程最优化问题分解为每一时步的优化计算,即首先根据当前时步系统已有的发电功率,考虑各机组启动功率需求约束,寻找在当前时步可以启动的发电机组,并以其投入后对目标函数的贡献(见式(1))最大为目标进行寻优,确定该时步内应优先启动的机组。再据此更新下一时步的初始条件,用同样的方法递推求解下一时步应优先启动的机组,最终得到整个恢复过程的机组优化启动顺序。显然这是一个可行的次最优解。下面给出离散化的机组启动数学模型。
将 tsum 时间段划分为 NT 个时间区间,每一时段步长为:h=tsum/NT,故 t=h kt(kt=1,…,NT)。相应地,式(1)～(3)的离散化模型表示为
式(7)～(9)中KT=tsum/h,Ks,i=ts,i/h,K ′s,i=t ′s,i/h,K ″s,i=t ″s,i/h。
类似地,最大临界时间限制约束为
0< Ks,i ≤KCH,i (10)
最小临界时间限制约束为
KCC,i ≤Ks,i ≤KT (11)
机组启动功率约束为
3 机组优化启动的算法和步骤
上述问题的求解核心是在某一时步(如 kth～(kt+1)h 时间区段),如何根据系统在 kt 具有的启动功率和各机组的启动约束,确定当前时步应启动的机组以优化式(7)的目标函数。这是一个最优化理论中典型的“背包”问题(knapsack problem)[16]。“背包”问题描述的是:在背包容积固定时,如何选择内部装载的不同体积的物品,使背包的经济效益最高,并需兼顾其他个别约束。在本问题中“背包容积”相当于该时段全系统可供机组启动的总功率;“效益指标”为式(7)(用离散的差分形式表示);“体积指标”为各备选机组所需的启动功率。现采用经典回溯算法[17]求解本“背包”问题,以确定优化的机组启动顺序和相应的启动时间。
本优化问题的求解过程分为5个步骤(见图2)。
a. 读入原始数据,进行数据初始化,包括:读入 P0、n、tsum、h、NT;置kt=0,读入各机组的参数,并将机组分类为水机、燃气轮机、火机、具有优先启动特权的机组(可人为设定)、处于检修状态的机组。
b. 在 kth～(kt+1)h 时段,以全系统启动功率为约束条件,确定该时段可能启动的备选发电机群。
c. 用经典回溯算法求解当前时步的优化问题,得到该时步应优化启动的发电机群。然后根据
d. 判断是否 kt+1=NT,如否,kt=kt+1,返回步骤 b,进入下一时段机组启动优化计算;如是,进入下一步 e。
e. 判断机组总发电功率是否已达到正常负荷需求,如是,结束机组启动优化计算,输出优化的机组启动顺序;如否,延长机组启动优化总时间 tsum,继续按步骤 b、c 作优化计算,直到机组发电功率能满足当时的负荷需求。
下面对该算法做几点讨论。
a. 机组启动优化问题的复杂性决定了在恢复过程中难以实时地得到最优解。因此,如何快速地得到一个尽可能优化的可行解是解决该问题的合理途径。应用本算法能够得到一个可行次最优解。
b. 恢复过程中,如果发生故障,只需在当前时步修改机组状态,重新确定系统发电功率,继续逐步求解,而不必回到恢复控制的起点进行。
c. 当 tsum 不足时,可在原 kt 循环结束后延长 kt,对新的恢复控制时段用本方法继续做机组启动优化(无需重新开始),即可得可行的次最优解。
d. 由于在恢复过程中,火电机组具有启动后不能再停机的特性,如果在恢复过程中出现负荷量下降的情况,则需要进行水电机组和燃气轮机机组的启停配合,保证功率平衡。恢复过程中,在功率曲线与负荷曲线相交后,会有2种情况:一种是负荷曲线继续上升,这种情况,如果此时有火电机组还在继续爬坡,则可继续进行机组爬坡,不需要额外处理;另一种是负荷曲线下降,如图4所示,这种情况,如果此时存在火电机组爬坡,为了保证机组的安全爬坡,需要逐渐调小水机或者燃气轮机机组的发电功率,以保证火电机组的安全。
4 算例分析
本文以改进的15机系统[13] (见表1)为例进行测试。该系统14号机为黑启动机组,有2台水机(2、11号机),有9台燃气轮机(1、4、6、8、9、10、12、14、15号机),其他为火电机组,其中2号机在检修(以使恢复控制更困难),5、13号机有tCH,i (Flag CH=1)约束,4、7号机有tCC,i (Flag CC=1)约束。各机组之参数(Pcr、PM、Kpi、t ′s,i、t ″s,i)已示于表1中。计算取步长h=1/4 h,tsum=12 h从而 NT=48。
优化结果在表1中给出,现作简要分析如下:
黑启动任务由第14号机组完成。设在第1时步,由该机组提供的有功功率能够达到28 MW。在此条件下,以机组投入后对系统兆瓦时的贡献为价值指标,求解“背包”问题,确定3号机、11号机、12号机和13号机为第1时步优先启动的机组。11号机虽然启动功率很大,但是由于其是大型水机(爬坡速率和最大功率相对较高),能在恢复过程中更快地贡献很大的发电功率,故被算法选中优先启动。
对比5号机与3号机,虽然5号机具有临界热启动时间限制,但是由于其投入后对系统兆瓦时的贡献小于3号机,因此只能优先启动3号机,5号机可在保证不超出热启动临界时间限制的条件下在后续时步进行启动(本例中在第2步优化启动)。以前经验性的方法在遇到这种情况时,会选择具有热启动临界时间限制的机组优先启动,而这被证明可能偏于保守,不利于提供最大的发电兆瓦时。而发电兆瓦时的大小是决定负荷恢复的重要因素。
本优化算法与传统算法[13,14,15]的 P-t 曲线示于图5 (tsum= 12 h),可以看出本方法在本例中能得到更大的发电兆瓦时(多出243 MW·h)。由于本方法基于离散化模型,为下一步相应的负荷快速恢复的研究打下了基础。
需要指出的是,算法在离散化的时候会产生一定误差,从而使结果偏于保守,所以不会影响恢复的安全性。另外,时步长度的选取是算法的关键,时步过长,可能导致每一时步内可选的机组数量太多,会大幅度增加每一步的求解速度,且使模型离散化引起的误差增加;时步过短,则会使每一新时步可选的机组太少,计算结果趋向于“贪婪算法”的结果,优化程度较低且会使总体求解时间增加。一般时步长度取1/8 h 或1/4 h 较为合适。
注:level*一列中,1指水机;2指燃气轮机;3指火机;4指由于约束必须优先启动机组;5指检修中机组。
5 结论
本文建立了电力系统恢复控制中的机组启动顺序优化模型,该模型以全过程发电兆瓦时(MW·h)最大为优化目标函数,同时计及各种约束。求解时,首先将此模型离散化,将多阶段决策过程最优化问题分解为多个带有约束条件的“背包”问题,然后采用回溯算法求解每一时步中的“背包”问题,进行逐步优化求解,给出了相应的计算流程。算例结果验证了所提方法的有效性和优越性。
下一步的研究工作将考虑负荷的优化控制(投入时间和数量),同时计及网络约束。此外,对恢复控制中的无功电压问题也将进行探讨。
简易垃圾填埋场污染控制与生态恢复 篇7
简易垃圾填埋场存在安全隐患
由于缺乏系统的规划设计, 简易垃圾填埋场在污染控制方面十分薄弱, 虽然采取一些补救措施, 但缺乏系统性, 效果并不明显。因此, 各地在兴建新的垃圾处理设施的同时, 对于简易垃圾填埋场的污染治理及生态恢复应高度重视。在国内一些地方, 渗沥液污染地下及地表水问题突出, 填埋气体无序排放引发的垃圾自燃、爆炸事故时有发生。同时, 填埋气污染环境, 危害人体健康。
简易垃圾填埋场污染控制措施
一是渗沥液污染控制, 减少地表水及地下水入渗。避免地表水及地下水对垃圾堆体直接冲刷浸泡是减少渗滤液产生的重要措施。特别在我国南方地区, 简易垃圾填埋场大多为山谷型填埋场, 通常具有较大的汇水面积, 又往往存在防洪系统不完善或过水能力不足的问题, 在雨季, 渗沥液产生量大, 导致污水外溢造成污染事故。应做好地表和地下水的导排, 如设置导流渠、导流坝、截洪沟及地下排水沟, 可以大幅度地减少渗滤液的产生量。
二是渗滤液的回灌处理。渗沥液回灌是一种行之有效的减轻渗沥液污染的方法, 其原理是利用填埋场中垃圾层及覆盖土层的物理吸附以及微生物的降解作用来净化渗沥液, 垃圾填埋层起到“生物滤床”的作用。这种方法能适应渗沥液水质水量变化大的特点, 具有投资低、操作管理简单、能克服重金属污染扩散等优点。由于简易垃圾填埋场一般不是分单元填埋, 渗沥液回灌宜在封场后进行。
此外, 简易垃圾填埋场大多无完善的填埋气导排系统, 填埋气排放处于无控状态, 存在火灾、爆炸等安全隐患。特别在封场后, 顶部覆盖层将抑制填埋气的散发, 填埋气在垃圾堆体中积聚, 危险性进一步加大。因此, 对现有填埋场进行填埋气回收利用价值及安全性评估十分必要。目前国内尚未建立系统的分析评估方法, 仅有少量工程实践。国外的环境标准将其排放量作为填埋气污染及是否进行控制的依据, 我国的环境标准中尚未对填埋气中污染物的排放作出具体限制, 但对其危害性已有一些研究。无论从安全保证还是从污染控制角度, 加强填埋气体排放的控制十分必要。简易垃圾填埋场均应建立填埋气导排气系统, 将气体有序地集中导出、燃烧后排空, 以消除污染与安全隐患。
简易垃圾填埋场的生态恢复
简易垃圾填埋场封场与生态恢复的要求高, 在一些城市还存在场地回用的问题, 研究简易垃圾填埋场封场与生态恢复方法刻不容缓。
简易垃圾填埋场由于填埋垃圾的压实密度较低, 降解后沉降变形较大, 封场时应注意防止顶部覆盖的开裂和坍塌失稳。不同的植被类型要求最终覆土层的厚度也不一样, 应根据所种植的植被类型的不同来决定最终覆土层的厚度。通常草本植物需要60厘米左右的覆土层厚度, 而树木则需要90厘米以上。
恢复控制 篇8
2008年的5.12特大地震使绵阳市安县成为地震的重灾区, 人民群众的生产生活受到了极大影响, 在党中央国务院关于灾后对口援建的指示下, 辽宁省负责安县的灾后重建。由于地震使全县的各个乡镇受到了极大的毁坏, 而灾后重建需要大比例尺数字地形图作为依托。安县原有的数字地形图因为大地震导致地形地貌发生改变而不能使用, 在这种情况下重新制作地形图成为重建的第一项工作, 而大面积测绘地形图首先需要建立高精度的控制网。
1 安县的概况及原有控制网的分析
安县位于四川省绵阳市西部, 地处北纬31°32′~31°47′, 东经104°05′~104°38′之间。东与江油相邻, 南与德阳接壤, 西与茂县交界, 北靠北川。全县东西长55km, 南北宽43km, 幅员面积为1404km2。现辖14个镇4个乡。县政府行政驻地花荄镇。
安县原有的控制网是四川省测绘局于2002年布设的城市四等网, 并在县城内加密了一级导线网, 四等网的控制点全部是水泥浇筑完成, 导线网的控制点采用在铺装路面上镶嵌带有十字花的钢筋来布设, 所有的四等点和导线点的高程都用四等水准施测。安县原有的控制网精度高且密度分布合理, 在安县新县城花荄镇的城市建设中发挥了很大作用。可地震之后县城附近的控制点位也遭到了破坏, 四等点仅剩二个, 即三道拐和五路口。经检查点位未遭大的移动, 精度可以满足新网的起算要求。
2 安县GPS控制网的布设与观测
5.12地震灾后重建在地震后一个月便展开了, 而各项重建工作都需要高精度的测绘保障。我们首先在安县主城区花荄镇和界牌镇布设了GPS—D级网, 控制面积为30kM2。全网由16个埋石点组成, 控制网平均边长为3km。控制网的平面坐标系采用1954北京坐标系, 中央子午线:105°。高程系统为1956年黄海高程系。控制点周围应视野开阔、便于操作, 且要远离高大的建筑物, 并尽量选在交通便捷的地区, 点位的选择应尽量避免多路径效应对GPS卫星信号的影响, 控制点点位采用水泥浇筑。控制点分布图见图1。
GPS控制网的外业观测采用美国麦哲伦公司的ASHTECH静态接收机进行测量。观测时满足下列要求:1) 卫星截止高度角不小于15°;2) 观测有效卫星数≥4;3) 观测时段长度不小于60min;4) 历元数为10S, PDOP≤6。在观测时使用7台ASHTECH单频接收机同时观测, 以边连接的方式观测4个同步环。控制网中有6个控制点的高程采用四等水准联测, 其余点位高程采用高程拟合计算。其中, 控制网还应满足以下精度指标:相邻点空间距离观测精度用公式 (1) 表示。
3 安县GPS控制网的数据处理
GPS控制网的数据处理包括基线解算和网平差两个阶段。每个阶段的数据处理都采用仪器自带的随机软件SOLUTION2.6。软件的数据处理模块是一个精细而复杂的引擎, 它能分析原始数据的质量, 调整处理参数以生成最佳结果。数据质量检核包括数据剔除率、复测基线较差、环闭合差等。复测基线的较差应小于接收机标称精度的倍, 安县控制网中最大的复测基线较差为:GP13-GP14:11.0mm。
而复测基线较差最大允许值为:б=13.1×2.28=29.87 mm。
GPS网是由基线向量构成的空间几何图形, 构网基线是具有长度、方位和大地高差的三维向量, 它由至少两台GPS接收机通过组成若干个同步图形观测后解算而得。由于网中多余基线的存在, 使GPS网内部各闭合环路产生闭合差矛盾, 经最小约束平差 (只提供位置基准的自由网平差) 处理后, 使GPS网的内部成为具有几何唯一性的形体, 此时的网内相对精度是GPS网质量的真实代表。无约束平差提供各控制点在WGS84坐标系下的三维坐标, 各基线向量三个坐标观测值的总改正数等信息。其中三维基线向量改正数最大值应满足如下公式:dV△X≤2σ, dV△Y≤2σ, dV△Z≤2σ。精度统计见表一。
基线向量改正数统计表:
为了将WGS84坐标转换成地方坐标, 通常采取与已知的国家控制点联测, 用完全约束平差的方法在处理外部多余约束所产生的矛盾的同时, 也完成了坐标的转换。此时所提供的网精度为使用精度。由于此次地震将安县周围的多数国家控制点都已经破坏。仅在花荄镇西面的前进村剩余四等点三道拐和县城里的四等点五路口二个, 所以, 安县的新控制网平差只能以三道拐和五路口的平面坐标作为起算, 经过约束平差计算出各个控制点在北京54坐标系下的三维坐标。经二维约束平差计算后, GPS网最弱边相对中误差为:GP08-GP03:1/83363。最弱点点位中误差为:GP08:0.28厘米。
控制点的高程测量采用四等水准联测后, 平差软件是南方平差易2005, 最大高程中误差:GP11:4mm。每公里高差中误差:3mm。计算结果表明, 新的安县GPS控制网精度高、网形合理, 完全能满足灾后重建的需要。
4 结论
在测绘技术手段日新月异的今天, GPS技术已经成为了建立控制网的主要手段, 尤其是在工程时间要求紧的情况下, GPS技术的高效、快捷、准确的特点再一次显示出来。而且布设控制网也应向布设精度高、使用方便、更新方便的方向发展。但考虑到测绘成果的继承性, 城市控制网的改造要尽量做到和原有成果互相兼容, 而最理想的情况就是在不改变原有系统的前提下, 采用新技术提高原来控制网的精度就是一种很不错的选择。
参考文献
[1]徐绍铨, 张华海, 杨志强, 王泽民.GPS测量原理及应用.武汉大学出版社, 2005-7-1.
[2]于立国, 毛继军GPS技术在高等级城市控制网中的应用.测绘通报, 2005:09-0026-03.
[3]徐茂林, 等.利用GPS技术布设C级控制网的应用及精度分析.鞍山钢铁学院学报, 2002, 2.
[4]罗春喜, 等.铁法矿区GPS平面控制网改造技术分析.矿山测量, 2007, 1.
恢复控制 篇9
沧州炼化焦化装置控制系统主要有DCS系统ECS-700一套,带3台工程师站,5台操作站;SIS系统TRICON一套,带1台工程师站、2台操作站;顺控系统AB SLC5000系统1套,带1台工程师站、1台操作站;除焦系统AB SLC5000系统1套,带1台工程师站、1台操作站。共17台计算机,型号皆为DELL T5500系列工作站。
自2009年大修改扩建以来已7年,各控制系统操作站/工程师站已出现多台计算机软/硬件故障。计算机硬件故障部位主要有:主板/硬盘/电源/显示器/网卡等。软件故障主要有:系统文件丢失、系统不能正常运行等。处理故障时一般要至少半天时间,若计算机主板故障则时间更长。计算机硬盘故障后要重装系统及软件,对于比较复杂的软件安装及配置则要依托厂家到厂解决。对于组态数据、历史趋势、操作记录等数据丢失,没有很好的解决办法。
这些问题一直对装置平稳操作、安全生产造成了很大威胁。特别是有一些单操作站/单工程师站配置的控制系统影响最大。
1影响控制系统计算机平稳运行的因素
(1)焦化装置因生产焦炭的原因,环境比较差,焦碳粉容易进入计算机内部,对计算机的平稳运行造成很大影响。
(2)这些计算机已经至少工作6年以上,已出了质保期,硬件故障后不能快速、便捷、低成本的维修。配置为:DELL T5500/5600系列,CPU至强Xeon E5506,主板Intel 5520,内存2G,硬盘容量320G,显卡芯片英伟达n VIDIA Quadro NVS295,网卡Broadcom 5754,支持操作系统Windows Vista/7/Red Hat Enterprise Linux WS v.5.3.0,购置时间2009年,质保3年。
(3)这批计算机官方不对Windows XP系统进行支持(现有控制系统计算机因控制组态软件兼容问题,全部装Windows XP),无官方硬件驱动,只能找兼容驱动,容易造成工作不稳定。
(4)这批计算机因成本问题,只配了单硬盘,未配置成RAID1(独立磁盘冗余阵列,数据安全性高),数据损坏后不可恢复。
(5)一些控制系统安装、组态复杂,且操作不够人性化;同时还存在软件、组态有缺陷等问题。
表1为焦化装置控制系统汇总:
除了国产的ECS-700和研华Advantech外,其他系统都是英文界面,组态都是厂家直接完成的,且厂家对维护人员的培训不到位。控制系统软件要求长期稳定运行,基本整个寿命周期都不需要更新,造成维护人员缺少练习机会,组态培训后,维护能力逐渐下降。
2针对以上问题制定的措施
2.1加强控制系统计算机日常管理
控制系统计算机一般不停机运行一个大修周期,所以日常巡检、维护很关键。焦化装置计算机故障频发后,加强了对计算机的日常巡检。重点工作主要包含:
(1)检查计算机硬件情况。计算机CPU、显卡温度,CPU使用率、内存占用率、各硬件运行情况。
(2)控制柜用过滤网封堵,减少粉尘进入。若设备积灰严重,则要交替停机清灰。
(3)严格控制操作室及工程师站温度、湿度及静电。温度18℃~24℃,相对湿度45%~70%,操作室门口竖立防静电柱消除静电。
2.2建立每台控制系统计算机档案信息
控制系统计算机很多关键信息需要记录并及时更新。主要记录了控制系统计算机各类信息:装置、控制系统型号、计算机配置、软件配置、用户密码、备份方式、保存方式、备份日志等。这些信息基本包含了控制系统计算机的大部分信息,为维护工作打下了坚实基础。
2.3准备备用计算机及配件
为了能及时、快速地恢复损坏计算机运行,那么准备备用计算机和易损件的备件是必要的。按近期实际运行统计,计算机易损件一般有:电源、硬盘、主板、显示器、网卡等。其中硬盘、网卡因通用性强,全厂各机型基本都能替换,可提前储备。
因计算机硬件更新很快,电源、主板一般为系列专用产品,这个不用储备,到时直接返厂维修。更节省的方案是选用工况好的淘汰的计算机作为备用机,可作为应急使用。同时应准备一些可读写光盘,作为系统和软件工具载体。一些移动硬盘或3.5寸硬盘盒,保存备份文件。
注意:备用计算机和配件一定要确认在原操作系统下具有完整驱动程序,否则不能使用。
2.4尝试快速备份、还原数据
根据控制系统计算机的长期基本不用变更软件配置的特点,尝试将整个计算机硬盘全部镜像复制,并保存在同型号硬盘上。硬盘最好准备一个3.5寸硬盘盒,便于随时外接到USB口备份。当然,这个工作需要在每次修改了组态后,再执行。当出现硬盘故障后,可马上更换上新硬盘,即可马上恢复计算机正常运行。当然可能损失各类历史数据。
当出现主板、电源等故障后,可将原硬盘换到备用机上,即可马上恢复计算机正常运行。
当备用机与原计算机配置不同时(即使一个大型号的设备不同批次也可能不同配置),可用带异机还原这种功能的软件,比如ATIH。ATIH是一个强大的备份还原工具,主要有以下特点:
(1)唯一支持开机热备份(包含操作系统盘)。这样就可不停机随时备份,对控制系统稳定运行有利。
(2)支持不间断备份。可保护关键数据,当数据损坏或进行了错误操作可及时恢复。
(3)支持异机还原。这样即使硬件完全不同也能实现完整备份与还原。
(4)支持windows系统备份文件转换,适应性更强。
(5)支持多核多线程备份还原等功能,备份还原操作更快,对系统影响更小。
备份完成后,对每个硬盘进行标记并登记,这样原计算机不管软件还是硬件故障都能简单、快速恢复,确保数据万无一失。
按照以上几点执行后,控制计算机故障率逐步下降。控制系统厂家需要来厂服务的次数大大减少了。维护工程师基本能处理控制计算机各类故障,节省了不少维护费用。最关键的是即使发生硬件和软件故障后,都能及时、简单的恢复系统运行。一般此项步骤现在只需要花1到2小时即可完成。减少了停机时间,确保装置稳定。
摘要：计算机作为控制系统输入及输出设备,运行维护及故障处理关系着控制系统及生产装置的安全平稳运行。从设备选型、日常维护、故障快速处理等方面着手提高控制系统计算机的可靠性。
恢复控制 篇10
合成氨变换气中含有约18%～28%的CO2, 在进入合成氨精炼工段之前必须将CO2脱除, 所得氢气和氮气用来生产合成氨[1]。现在采用中型PLC或集散控制系统是大势所趋, 由它们组成的系统来实现PSA装置的自动控制, 功能包括对温度、压力、流量、程控阀的阀位等的控制, 同时对工艺过程的主要操作参数进行数据采集、过程监控、历史数据保存, 并能对装置的运行工况进行自动跟踪监测, 对故障进行自动诊断[2]。本文采用西门子公司的S7-300中型PLC搭建该系统, 并且实现了控制系统中的难点问题——程序中断点恢复。
2 PSA工艺说明
PSA是利用各种气体不同的极性及其对吸附剂不同的吸附分子力而提纯的物理过程。它是根据混合气体中杂质组分在高压下具有较大的吸附能力, 在低压下又具有较小的吸附能力, 而理想的组分氢气则在高压或低压下都具有较小的吸附能力的原理。在高压下, 增加杂质分压以便将其尽量多地吸附于吸附剂上, 达到高的产品浓度;在低压下, 进行吸附剂的解吸和再生, 并尽量减少吸附剂上杂质的残余量, 以便在下个循环再次吸附杂质[3]。为了达到气体的连续分离和产品气的连续输送, 本工艺采用8-2-7/V的运行方式, 即装置由8台吸附塔组成, 在不同的时间段总能保证有2台处于吸附状态, 其余6台处于再生的不同阶段。7均压、抽真空是为了还原吸附剂的吸附特性。各吸附塔交替循环操作实现原料气连续不断的输入, 产品气的连续输出。整个操作过程在环境温度下进行, 其工艺流程如图1所示。
图1所示的系统有8个塔, 即塔A到塔H, 每个吸附塔上有7个阀门, 分别编号成1#～7#, 如图中右侧编号所示。整个工艺流程为变换气经过水分离器后进入到某吸附塔内吸附, 此时打开1#和2#阀门, 其余阀门关闭, 产品气进入吸附塔内, 吸附过程完成后打开5#阀门, 其余阀门关闭, 完成顺放过程, 将吸附塔降压处理释放CO2, 共有7次降压处理, 4#、6#和7#阀门连接3个均压塔完成升压、降压、均压处理, 完成降压处理后进行抽真空, 打开3#阀门, 其余阀门关闭, 将吸附塔中的CO2抽空, 抽空完成后对吸附塔升压处理, 完成终充, 还原吸附剂的吸附特性, 为下一次吸附工序做好准备[4]。
8个塔按照PSA工艺要求循环往复工作, 具体工艺步骤如表1所示, 每个吸附塔经过吸附 (A) 、一次降压平衡 (1D) 、二次降压平衡 (2D) 、三次降压平衡 (3D) 、四次降压平衡 (4D) 、五次降压平衡 (5D) 、六次降压平衡 (6D) 、七次降压平衡 (7D) 、放空 (SF) 、抽真空 (V) 、七次升压平衡 (7R) 、六次升压平衡 (6R) 、五次升压平衡 (5R) 、四次升压平衡 (4R) 、三次升压平衡 (3R) 、二次升压平衡 (2R) 、一次升压平衡 (1R) 、隔离 (IS) 、最终充压 (FR) 等十九个操作步骤完成一个吸附周期, 共计40个步序。每个步骤的完成时间由上位来自行设定。每个吸附塔的工艺完全相同。
3 系统硬件选择和程序设计
3.1 系统硬件选择
根据工艺控制要求, 硬件系统需要有数字输入64点, 数字输出64点, 模拟量输入19点, 模拟量输出2点。考虑到成本和可靠性, 选择输入输出点时留有10%的余量。本系统选用SIEMENS公司的S7-300中型PLC来进行控制, 系统的控制结构如图2所示。
3.2 系统程序设计
系统软件设计包括下位主机PLC的程序设计和上位主机的监控软件的设计。上位主机采用Windows XP操作系统, 监控软件采用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的MCGS上位组态软件, 在该平台上开发程序实现脱碳工艺监控, 包括设定时间参数、控制系统启动和停止、实时数据显示、电磁阀的动作状态显示、报警显示、历史趋势显示等。
PLC的程序设计在西门子专用的Step7编程软件环境下开发完成, 控制程序流程如图3所示。程序设计思想是通过工艺中主线——步序STEP来完成每一步序相应的阀门的控制。结合本系统工艺要求, 一个循环共40步序, 8个吸附塔的工艺完全相同, 其中每两个塔之间相差5个步序, 于是将整个40步序分成5个模块[5]。
该流程与传统控制流程相比, 主要考虑了工艺过程中的程序中断点恢复问题, 即由于各种原因需要系统临时停止, 然后还按照暂停时的各塔状态, 继续工艺操作。在实际的化工生产过程中, 操作运行中常出现中断现象, 从而引起系统暂停下来, 待问题解决后再重新恢复继续生产时, 步序紊乱, 相应的阀门动作错乱, 不得不重新关闭整个系统, 从头开始生产过程, 这使得产品气的质量下降, 生产效率下降。
为了解决中断恢复这个问题, 程序设计中以步序为主线进行编程, 所以在控制工艺过程中暂停时, 保存当前步序, 暂停后继续该步序操作, 从而不致使整个流程步序混乱, 阀门动作也正常工作。图3中执行步阀动作包含两大部分, 一部分是实现步序的递增, 当步序为1～39时, STEP待执行完一个步序后增1, 当STEP为40时, 执行完第40步序时, STEP将转变为1, 以实现系统控制的循环操作功能;另一部分是指各个步序对应的阀门动作。因此针对于该系统, 程序设计了5个计数存储器, 每个计数器的值为1～8, 计数器在每一次循环后全部清零。计数器C1的值1～8代表步序1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36等8个步序, C2的值1～8分别代表步序2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, 37等8个步序, C3的值1～8分别代表步序3, 8, 13, 18, 23, 28, 33, 38等8个步序, C4的值1～8分别代表步序4, 9, 14, 19, 24, 29, 34, 39等8个步序, C5的值1～8分别代表步序5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40等8个步序。执行完一个步序后, 相应的计数器也就增1。暂停时, 所有阀门处没有“程序流”经过, 所有阀门都是关闭的, 而恢复后需要使整个控制系统的阀门处于对应步序要求的状态。程序设计中采用了5个扩展脉冲定时器来执行阀门的动作, 每次定时器工作需要有一个上升沿脉冲激发, 而暂停恢复后这个激发脉冲的正确产生是恢复后能否正常运行的关键所在。中断程序流程如图4所示。程序暂停后这5个计数器的值可以将步序正确地保存下来, 通过判定步序在中间寄存器M中产生一个高电平保存下来, 待恢复操作时, 通过这个高电平将相应激发地址复位, 从而在扩展脉冲定时器上还原出一个上升沿脉冲使定时器正常工作起来。中断后继续程序流程图中的“检查STEP状态”时, 整个控制系统阀门状态将复位到该步序的正常状态中, 从而成功实现中断恢复。
4 结 论
PSA系统采用S7-300来实现控制, 稳定可靠。程序设计中特别考虑了程序中断恢复问题, 运行结果表明, 系统操作方便、控制灵活、质量可靠、功能强大, 可实时准确地调节操作参数, 提高了产品气的质量和产量。
摘要：采用S7-300 PLC设计了PSA脱碳控制系统, 阐述了控制系统的程序中断点恢复实现方法。实际运行结果表明, 系统性能稳定, 程序中断点恢复切实可行。
关键词：PSA,PLC,断点恢复
参考文献
[1]唐莉, 王宇飞.合成氨变换气脱除并回收的变压吸附CO2新工艺[J].小氮肥设计技术, 2000, 21 (3) :188-190.
[2]唐莉, 史英.新型PSA脱碳装置的应用[J].开发与应用, 2001, (12) :33-35.
[3]李振光, 宋胄.制氢工艺变压吸附技术在DCS上的实现[J].化工自动化及仪表, 2004, 31 (5) :13-16.
[4]陈惊波, 刘晓勤.基于PLC的四塔变压吸附过程分离H2-CO气体混合物[J].工艺与设备, 2005, 23 (2) :26-30.
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