多级应用（精选12篇）
多级应用 篇1
0 引言
在VLSI电路设计中,物理设计阶段的布线是一个非常复杂的问题。通常布线分为两个步骤:总体布线和详细布线。它们将整个芯片划分为N×N的块(tiles),对于总体布线,首先将多端点线网分解成为二端点线网,然后找出所有2端点线网的块到块的路径。一些传统的算法如文献[4],他们都无法处理很大的问题,特别是现在工艺发展到90nm以下,集成电路的规模越来越大。因此,2～3级的层级布线应运而生,然而超大的布线问题还是无法很好地解决,所以便有了多级布线框架的产生[1,2]。多级布线算法不同于以往的考虑时延或者拥挤的布线算法,它们将布线区域一级级地划分,并将总体布线,详细布线,延时和拥挤估计集成在每一级中,这样每一级布线,时延或拥挤估计的精度都非常高,当布线传递到下一级时,高精度的上一级布线结果和资源估计对下一级布线将有着良好的指导作用,并且多级的方法能处理很大的布线问题。
1 多级自动布线介绍
较早的多级布线器是由UCLA的CAD Lab提出的[2],他们首先在粗化布线阶段估算了布线资源,即估计出拥挤的概率,在细化布线时对布线作进一步的改进。他们的总体布线是采用多级的思想,首先将整个布线区域划分成N×N的小块,为每一个线网找出块到块的路径,然后使用无网格的详细布线器找出每组线网的实际路径。台湾大学的林世平和张耀文在此基础提出了一个同时考虑了可布通性和性能的多级自动布线器[1]。
2 多级布线方法的框架模型
为了有效处理VLSI设计中复杂的布线问题,可以将布线区域表示成了一张图。然后采用图搜索算法,并且通过概率拥挤密度来指导布线算法。为了平衡布线的拥挤情况,拥挤严重的区域被赋给高的布线代价,反之,拥挤度低的布线区域被赋给低的布线代价。
该多级布线器的概率估计模型如图1所示,布线区域被划分为N×N的大块,每个块都被表示为图的一个顶点,块与块之间的边被表示为图的一条边,每条边的权重即为块块之间布线通道的布线容量。
根据这张图,可以计算出每条边的拥挤概率,而总体布线器即是找出所有线网的块与块的路径,且使得布线代价最小,总体布线的结果可以指导详细布线。该布线模型中,同一层的布线只能为水平或者垂直方向,下一层的布线方向相反,即为垂直或者水平方向。
根据图2所示,将0级的布线图命名为G0,在粗化布线时主要考虑每个块中的局部线网(即每个块中的2端引脚的线网)的互连,当处理完所有的局部线网后,再将2*2个块合并为一个较大的块,这样便得到了1级的布线图G1。这种粗化布线一直进行下去,直到块的个数减少到一个域值(设为第k级)。粗化布线结束后,从第k级起始,反过来做细化布线,对没有布好的线进行详细布线,对无法布通的连线可以通过迷宫布线,拆线重布,以及绕线等方法求解。每次将一个块划分为2*2个小块,这种细化布线一级接一级地布下去,直到第0级结束。
程序运行流程[1]:
时延优化拓扑结构。在布线时不光要考虑很严重的时间延迟问题,还要考虑线网的总长度合适[7]。例如,最短路径树(SPT)能够获得最好的时延性能,但是线网总长是最长的,这样将浪费大量面积。相反,最小生成树(MST)的线网总长是最小的,但是对于长的关键路径很容易负载严重,从而影响时延性能。所以需要构建一个拓扑结构[3]来折中这两方面的矛盾。
程序运行流程:
这种方法先为每一个线网构建最小距离生成树(MDST),参考图3的示例,再使用启发式的最短增量修正方法修正构建的MDST,使得所有线网均符合时序的约束,参考图4的示例。
MDST算法思想是,在一个线网中,很多短边可以有多种连接方式,且连线代价相同,对于这样的短边,选择使该短边靠近源段。其他的同MST方法。
如果某条边不满足时间约束,可以采用广度优先算法(BFS)找出第一个不满足时间约束的漏点(Sink),如图4(a)的d节点,从d节点开始往源节点回溯,假使该节点的父节点改为其父节点的父节点,计算这时的布线代价增量(例如,回溯到d时,改变其父节点c为b,则代价增量为Ldb-Ldc),这样回溯到源点的孙子节点b,找出所有回溯最小增量代价,并改变其父节点为其父节点的父节点。如图b所示,最小代价为改变d的父节点c为b。然后重复上面的步骤,使得所有节点都满足时延的限制。
3 实验结果
程序实现是基于部分开放的源码,它们是台湾大学CAD实验室提供的基于多级布线框架的部分源程序[1],UCLA CAD实验室提供的Layout Database library (“layoutdb.h”and“layoutdb.a”)和测试例子:Struct[2],以及LEDA算法软件包[6],如图5所示。
实验运行结果是基于AMD3000+,1G内存的计算机上运行的,如表1所示。
4 结束语
文献[1,2]中提出的多级布线框架的每一级中引入总体布线,详细布线和拥挤概率估计,且粗化布线和细化布线的划分使得整个布线高效,灵活;文献[3]通过将MST算法修正为MDST算法,很好地折中处理了线网的总长最小和最长的线网最短的问题;最小增量的修正方法使得时延能得到很好的满足。
仍然值得研究的是,一般关键路径都是线网长度较长,时序不容易满足,可以改变一下布线顺序,即首先考虑布通关键路径,再考虑如前所述的分级布线。
参考文献
[1] Lin S P,Chang Y W.A novel framework for multilevel routing consi-dering routability and performance[C]//Proc. of Int. Conf. Computer-Aided Design, November 2002:44-50.
[2] Cong J, Fang J, Zhang Y.Multilevel approach to full-chip gridless routing[C]//Proc. of Int. Conf. Computer-Aided Design, Nov. 2001:396-403.
[3] Yih-Lang Lin, Pei-Yu Huang, Chih-Hong Hwang,et al.Performance and congestion-driven multilevel router[C].The 13th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information Technologies (SASIMI) 2006,2006-04.
[4] Heisterman J,Lengauer T.The efficient solution of integer programs for hierarchical global routing[C].IEEE Trans. on CAD,1991,10(6):748-753.
[5]mehlhorn K,Naher s.LEDA A Platform for Combinatorial and Geomet-ric Computing[M].Cambridge University Press,1999.
[6] Sham C W,Young E F Y.Congestion Prediction in Early Stages[C]//Proc. System Level Interconnect Prediction,April 2005:91-98.
[7] Elmore W C.The transient response of damped linear networks with particular regard to wide band amplifiers[J]. Journal of Applied Phy-sics,1948,19:55-63.
多级应用 篇2
作 者：康海贵 翟钢军 李玉成 徐发淙 作者单位：康海贵,翟钢军,李玉成(大连理工大学)
徐发淙(大连海事大学)
多级应用 篇3
关键词：大型企业；银行卡；应用
银行卡是二十世纪重要的金融业务创新，迄今为止，国内发卡数量已经超过20亿张，银行卡已经完全融入现代经济生活。如何充分运用这种非现金结算手段，通过管理和技术的创新，将现金管理纳入资金集中管理系统（如中石化的TMS），强化大型企业甚至企业集团的现金管理，是值得我们深入探讨的课题。
1 银行卡介绍及其在企业中的常见应用
银行卡是借记卡和贷记卡（信用卡）的总称。借记卡是银行向个人和单位发行的无透支功能的银行卡。持卡人必须先向卡内存款，才能进行消费或转账等；贷记卡（信用卡）是银行向个人和单位发行的有透支额度的银行卡。其最显著的功能就是在卡上没有资金的情况下仍然能够刷卡消费。
单位银行卡就是以单位名义申请办理的银行卡。需要注意的有以下几点：一是单位银行卡账户的资金只能从本单位的基本存款账户转入，不得交存现金；二是不得用于大额商品交易或者劳务供应款项的结算；三是不得支取现金。
银行卡在企业资金管理中的应用主要有以下几个方面：一是工资奖金发放。这是银行卡进入企业的最初动因。目前大多数企业在使用银行卡发放工资。二是差旅费报销。通过POS机将单位银行卡上的资金转入职工的个人银行卡，省去了取现再支付的环节，控制了现金风险。三是通过银行信用压缩企业备用金的占用。员工出差消费时，使用贷记卡进行刷卡消费，在规定还款的期限内报销，由企业财务部门将报销的费用支付到职工的个人银行卡，藉此降低企业备用金的占用，最大限度减少企业的资金成本。
以上简单应用仅限于中小企业。如何在一个大型企业甚至集团层面，有管理、分层级地使用银行卡，将下级企业的现金纳入上级管控，以控制现金风险。下面向大家介绍江苏油田多级银行卡体系的构建和运作，以供参考。
2 大型企业构建多级银行卡体系的应用实例
江苏油田是隶属中石化的国有大型企业，具有单位多、级次深、分布广的特点。为加强对现金的有效管理，江苏油田与扬州工商银行紧密合作，创新性地开发了单位银行卡的定时逐级自动上收余额资金功能，构建了“三卡四级”的银行卡体系，逐步实现了现金的零余额管理。
2.1 “三卡四级”银行卡体系介绍
江苏油田的“三卡四级”银行卡体系包括三种类型的银行卡：单位银行卡、单位出纳卡和职工个人卡。其中单位银行卡根据单位级次，设置了四个级次。具体情况如下：
单位银行卡（下称“单位卡”）：在工行牡丹银行卡的基础上由扬州工行与油田共同开发的，以单位名义办理的，具有转账结算、余额自动上收功能的借记卡。单位卡在管理和核算上视同银行账户。
江苏油田的单位卡分为四个层级：一级卡持卡单位为财务结算中心（下称“中心”），该卡的资金来源于油田的基本银行账户；二级卡的持卡单位为中心驻各地办事处，各办事处为驻本地的厂处级生产单位服务；三级卡的持卡单位为厂处级单位财务部门（财务科）。四级卡持卡单位是厂处级单位下属的基层单位财务部门（财务室）。
单位出纳卡（下称“出纳卡”）：以出纳个人名义办理，纳入单位财务管理的个人借记卡。出纳卡在管理和核算上视同現金。因一般情况下均通过POS机直接支付，仅在个别特殊情况下，必须由出纳提现时才使用出纳卡。在目前阶段，油田的大笔提现业务（大于5万元）仍按原方式（支票）办理。
个人银行卡（下称“个人卡”）：即职工个人银行卡，江苏油田的职工均发放了工行的个人银行卡。油田在推广使用职工个人卡的过程中，坚持“以人为本”的理念，避免使用行政手段进行推广，利用油田的整体优势，通过增加职工个人卡功能和用途，增强吸引力，使职工从心里乐于接受银行卡，消除少数职工的“现金情结”，为充分发挥银行卡的作用奠定坚实基础。
2.2 “三卡四级”银行卡体系运作机制
一是逐级上报现金计划。每日上午，上报次日现金需求计划。按照单位卡的级次，从持有四级卡的单位开始，逐级汇总上报次日现金计划，并逐级审核。
二是逐级下拨资金。次日，中心根据审批的现金计划，通过支票将资金转到中心的一级卡，并将资金从一级卡转到各办事处的二级卡；各办事处再将资金从二级卡转到辖区范围内单位的三级卡；三级卡收到资金后，各单位再向四级卡划拨资金。以上的资金下拨均通过POS机划转。
三是日常报销和提现。各单位财务部门的日常报销，通过POS机将本单位的单位卡资金划转到个人卡；少数确需由出纳提取现金的，将单位卡资金转到出纳卡，由出纳提现。对于各单位可以方便提取现金的，出纳卡不须使用。
四是定时逐级上收资金。通过新开发的升级功能，在每日下午5点，自动逐级上收单位卡余额资金至一级卡，并将一级卡资金转回基本户，各级单位卡资金余额均为零。如出纳卡有余额，则在下午五点前，将出纳卡的资金通过POS机转回本单位的单位卡，以确保5点以后，所有单位卡和出纳卡的资金余额均为零。
2.3 多级银行卡体系在集团层面的应用延伸
上述模式是在一个大型企业内部建立现金管理体系的模型，从集团层面也可以构建起更大规模的现金管理体系。只要下属企业均按上述模式建立自己的多级单位卡体系，再由集团总部与银行协商，将一级单位卡的资金来源明确为由集团指定的某个总账户，每天按上述流程根据日计划下拨资金，并在下班前自动逐级上收单位卡里的余额资金，就可以逐步推进整个集团的现金零余额管理。
构建集团层面的多级银行卡体系可能面临两方面问题：一是如果企业持一级卡，那么根据《人民币银行结算账户管理办法》的规定，一级卡的资金来源只能是企业的基本账户，如果要将一级卡的资金来源指定为集团的账户，需要在单位卡转款政策上有所突破。解决办法是由集团掌握一级卡，企业掌握二级以下层次的银行卡；二是单位卡转款金额有一定限制（各地区可能存在差异）。在企业内部使用基本没有问题，但在集团层面应用这种体系，需要突破单位卡转款总金额限制。实际上这是互斥的两个问题，根据我们的了解，转款资金总量问题不属于政策性障碍，相对容易协商。
2.4 多级银行卡体系如何与资金集中管理系统相结合
前面提到计划上报的问题，正好与中石化已经建立的资金集中管理系统相契合，可通过下述措施将现金纳入资金集中管理系统，以加强对现金的管理和监控。
一是将现金收支纳入系统的日计划体系。通过在现有的资金日计划表里加入现金收入和支出计划数据，可以大大强化所属企业现金业务的反映和监控力度。
二是将单位卡作为银行账户管理。在系统中将各级单位卡作为银行账户管理，可以将整个现金的收支和划转由系统外循环纳入系统管理，对现金收支较多的单位进行重点监控。
3 多级银行卡体系的优势、风险分析和风险防范
3.1 多级银行卡体系的优势
多级银行卡体系的主要优势有三方面：一是提高现金的安全性。大幅度压缩提现业务，现金余额保持为零。改变以往出纳携带大量现金奔走于单位和银行之间的状况，将银行的柜台搬到企业，实现企业现金业务银行化，现金安全得到有效保障。二是提高资金集中度。每日资金余额自动上收，可以提高资金集中度，压缩沉淀资金，提高资金使用效益。三是将现金的使用纳入上级管理和监控。下属企业的现金使用，受限于客观条件，往往无法进行事前监控。建立多级银行卡体系，可以将现金的使用纳入更高层级管理，甚至纳入资金集中管理系统，有利于资金管控的全面性和准确性。
3.2 多级银行卡体系的风险与防范
从银行卡本身而言，主要有外部欺诈风险、中介机构交易风险、内部操作风险等。就建立于企业内部的多级银行卡体系而言，因仅限单位内部使用，主要在各级单位卡之间，单位卡与出纳卡之间，单位卡与职工个人卡之间，通过本单位的POS机进行划转，其风险远小于现金。而且除用出纳卡提现以外，全部在办公室内操作。
一是提现风险。指出纳用出纳卡提现时的风险。与出纳人员用现金支票提现的风险相比，主要是在银行柜台以外提现（如ATM机）的风险。如果从制度上限制出纳卡的使用，规定只能在指定的柜台上提现，则这部分风险与使用现金支票的风险是相同的。在普及个人卡的情况下，这种必须由出纳提现的情况是极少的。从总体来看：出纳卡的使用至少不会增加提现风险，甚至可以减少提现风险，因为单位卡的推广会大幅度减少提现次数和金额。
二是操作风险。就是出现操作失误的风险，只要坚持以下三个原则，完全可以避免操作风险。一是坚持“卡对卡”原则，虽然银行的卡号自身有编码规则，能起到校验作用，错误录入卡号中的几个数字一般都不会成功。但更为保险的策略是：坚持转入转出都必须刷卡而不允许输入卡号的原则，也就是“卡对卡”原则。二是坚持日清账原则。方法很简单，就是在每日下午5点以后查看账簿上银行卡的余额是否为零。因为多级银行卡体系中的单位卡余额在每日下午5点以后都会被上转，而完成当天的凭证以后，账簿上银行卡的余额也应该为零。如果發现账上余额不为零，通过POS机打印交易清单与账簿核对，可以轻松发现支付错误，甚至能在当天通过POS机撤销这笔交易，这是使用银行卡比支付现金更加优越的地方。与支付现金相比，既容易发现错误又容易纠正错误。三是将所有银行卡实物视同现金进行保管。严禁私用和带出办公室（出纳卡提现除外）。四是要严格定期检查银行卡交易明细的制度，严禁出纳人员利用银行卡的网银功能直接进行网银支付，最彻底的途径是严禁银行卡的网银功能并定期复查。
三是道德风险。在控制道德风险方面，如果由出纳掌握银行卡和密码，则这种状况面临的道德风险，与保险柜里存放等额现金所面临的道德风险是同样的，因为这两种形式的“现金”都由出纳控制。
但银行卡还可以用技术手段进行控制——实行“卡码分离”，即一人持卡，一人持密码。一般是出纳持卡，会计持密码，在一定程度上形成制约，出纳无法单独动用保险柜里的“现金”（银行卡）。
更为严密的措施是“密码分置”， 也就是把密码分为两部分，一部分由会计掌握，一部分由出纳掌握。设置方法是在修改密码时，由两个人分开设置前后部分密码。卡由出纳持有。如果简单地实行“卡码分离”，那么既知道卡号，又知道全部密码的会计应承担的责任，似乎应比只持卡的出纳更大，导致责任主体的混淆。在许多高风险的职业场所，执行“密码分置”，是更好控制资金风险的一个技术选择。这种方式类似于银行支票的“双签”。
多级挡土墙应用与研究现状综述 篇4
挡土墙是指支撑路基填土或山坡土体, 防止其变形失稳, 并且用以保持土体稳定的一种结构物。作为一种用以防止土体坍塌的重要结构物形式, 挡土墙被广泛应用于道路工程中。
挡土墙的种类繁多[1], 按结构可分为:重力式挡土墙、衡重式挡土墙、加筋土挡土墙、扶壁式挡土墙、土钉式挡土墙、悬臂式挡土墙等。根据其刚度及位移方式不同, 可分为:刚性挡土墙、柔性挡土墙、临时支撑。
挡土墙是道路工程经济建设发展的主体之一, 目前随着西北经济的发展[2], 越来越多的公路工程处于开发当中。由于西北高山地区地形条件的限制, 为了保证建设的安全, 多级挡土墙的应用越来越多, 高填方路堤就是在这种情况下产生的。此外, 重力式挡土墙是公路边坡防护技术中的一种, 具有形式简单、施工方便、可就地取材的优势。对于解决水土流失、地基湿陷、水库边坡、路堑及黄土源边滑坡及崩塌等灾害性地质活动等有重要的意义。在现阶段开展多级重力式挡土墙稳定性研究十分必要, 其研究结果也为进一步实施其他研究提供依据。因此, 多级重力式挡土墙 (见图1) 的研究势在必行。
1 发展历程以及工程应用
挡土墙土压力计算理论, 长期以来就是一个重要的课题。土压力计算是个复杂而基本的问题, 对此, 不仅国内学者从计算理论和现场实验等方面进行了研究, 国外的许多学者也在此基础上通过数值模拟分析对土压力进行了更深入地研究。
目前国内外对于挡土墙的研究相对比较成熟, 主要是通过挡土墙土压力、沉降、稳定性等方面来进行研究。但是对于多级挡土墙的研究内容较少, 对于多级重力式挡土墙研究更少。
1.1 国内外对挡土墙土压力的研究
挡土墙技术很早就大规模应用于工程中, 美国的发展带动了挡土墙技术的发展, 其后美国、日本等国家相继编制了较为完善的准则和施工规范。自1943年开始, 美国的土力学家太沙基[3]把土拱效应定义为局部土体转移, 其余部分土体保持不动, 相对运动的现象, 并通过活动门实验验证了土拱效应的存在;顾慰慈[4]在论文《论挡土墙上非线性分布土压力》中运用水平层分析法, 得出了土压力强度计算公式, 并且表明土压力是按照曲线形分布的;Chang[5]通过试验假设某点的填土摩擦角与填土内摩擦角以及该点的土体位移之间的关系是线性的, 通过对主动土压力理论修改得出简便的计算土压力方法, 从而进一步确立是否成立线性关系;徐日庆[6,7,8,9]通过在原来理论的基础上对假设得出结论, 但是这些结论都是在单级挡土墙的基础上成立的。
1.2 国内外对挡土墙土压力试验的研究
太沙基的研究激励了更多学者通过试验对土压力进行研究。1988年, 顾慰慈[4]通过试验对挡土墙墙背填土进行研究, 得出滑裂体形状大致呈指数曲线分布;徐日庆, 陈页开等[10]通过自制试验模拟箱得出墙后土压力呈非线性分布, 无论挡墙是否挤向或者背离土体。同时, 随着墙体位移的变化, 主动土压力系数与被动土压力系数都随着变化, 当位移达到一定值时, 土压力也不再随之变化;Sovinc[11]对土体进行研究, 当土体蠕变时, 随着墙体位移的变化, 土压力逐渐降低, 蠕变位移与时间呈对数关系, 当土体松弛时, 主动土压力将随墙后土体位移逐渐增大, 直至静止土压力, 被动土压力随着抗剪强度逐渐减小, 直至静止土压力。
2 挡土墙土压力理论
2.1 朗肯土压力计算理论
朗肯土压力理论[12,13,14]是指为了满足极限平衡条件, 朗肯在其基本理论推导下作了如下假定: (1) 墙体为竖直的、刚性的; (2) 墙后表面填土光滑, 均质各向同性的无黏性土; (3) 填土表面光滑, 墙背与填土之间没有摩擦力。因此, 墙背后土体中的应力状态可认为处于半无限体状态, 依据极限平衡理论进行分析。
在极限平衡状态下, 根据土的强度理论, 大主应力和小主应力之间应满足以下关系式:
黏性土:
无黏性土:
主动极限平衡状态下无黏性土的主动土压力为:
式中, Ka为主动土压力系数, ;c为填土的粘聚力 (k Pa) 。
若取单位墙长计算, 则主动土压力为:
作用点位置:
2.2 库仑土压力计算理论
1776年法国学者库仑[12,13,14]依据挡土墙墙后滑动土楔体的静力平衡条件, 提出计算土压力的理论。其基本假设为: (1) 墙后填土是理想的散粒体 (粘聚力c=0) ; (2) 滑动破裂面为通过墙踵的平面。
无黏性土重力挡土墙墙背上的主动土压力:
式中α-墙背与竖直线的夹角, (°) , 俯斜时为正号、仰斜时为负号;
β-墙后填土面的倾角, (°) ;
δ-土与墙背材料间的外摩擦角, (°) ;
γ-填土容重;
Ka-库仑主动土压力系数。
墙顶以下深度为z处的主动土压力强度为:
距离墙踵点的总主动土压力的作用点的高度为:
3 结语
多级应用 篇5
2500 m3多级内循环(MIC)厌氧反应器在柠檬酸废水处理工程中的应用
MIC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧反应器,它具有效率高、能耗低、投资少、占地省等优点.作者所在单位自行研制、安装、调试的生产规模2 500 m3 MIC反应器用于处理高浓度柠檬酸生产废水,经过两年多的`启动和实际运行,在水力停留时间12.5 h,COD有机负荷12 kg・m-3・d-1时,COD去除率仍始终在90%左右.
作 者：刘锋 冯俊强 吴建华 蒋京东 马三剑 LIU Feng FENG Jun-qiang WU Jian-hua JIANG Jing-dong MA San-jian 作者单位：苏州科技学院环境科学与工程系,江苏,苏州,215011刊 名：江苏环境科技 ISTIC英文刊名：JIANGSU ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：19(6)分类号：X5关键词：柠檬酸 废水处理 MIC反应器
配电网多级继电保护配合技术研究 篇6
关键词：继电保护；配电网；故障处理；多级级差
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）09-0063-02
供电可靠性是衡量电力系统对用户持续供电能力的重要标准之一，直接关系着用户的用电安全和供电企业的经济效益。停电是影响供电可靠性的主要因素，造成停电的原因主要有计划检修和故障停电。计划检修导致的停电难以规避，是影响供电可靠性的主要因素。相关统计资料显示，造成用户停电故障的因素主要发生在配电网侧，因此，大力推广和使用配电网自动化技术和继电保护技术有效保障配电网安全稳定运行，对提高电力系统供电可靠性具有十分重要的意义。
近年来，随着科学技术的飞速发展，配电网自动化技术和继电保护技术日趋成熟，应用也越来越广泛。在实践中，配电网自动化系统与继电保护系统都有各自的优势和不足，如果二者能够协调配合，既能充分发挥继电保护系统快速切除故障且不会对健全区域停电的优势，又能利用配电网自动化系统解决继电保护系统选择性不足的问题。
1 配电网多级保护配合的可行性
1.1 基本原理
根据不同配电线路的特点采取不同的保护方式。大部分农村配电线路的主要特点是供电半径较长、分段数较少、开环运行。此类线路发生故障时，各分段开关的短路电流都不相同，且短路电流相差较大。在这种情况下，应选用多级保护配合方式，通常是电流定值和延时级差互相配合快速切除故障线路。
城市配电线路的主要特点是供电半径较短、开环运行。少部分农村配电线路具有分段数较多且开环运行的特点。当上述两种类型的配电线路发生故障时，各分段开关短路电流数值基本相近，在各分段开关设定不同的电流定值无法实现保护目的，因此，应设定延时时间级差，有选择性地对故障线路进行切除处理。
1.2 时间级差保护配合的可操作性
对于两级级差保护配合，通常对变电站出线开关和馈线开关设置不一样的时间级差。短路电流对系统的冲击是巨大的，为避免发生此类情况，通常把变电站低压侧母联开关的最低过流保护动作时间设置为0.5 s；为防止对上级保护整定值造成影响，必须在0.5 s内安排多级保护延时配合。馈线断路器开关动作时间通常为 30～40 ms，熄弧时间为10 ms，保护响应时间为30 ms，因此，馈线开关可设置0 s延时保护跳闸，在100 ms内切除故障。如果在馈线分支开关或用户开关配置熔断器，能够更快切除故障，但是，熔断器需要人工操作恢复，处理瞬时性故障难度很大。如果适当考虑时间差的问题，變压器低压侧开关继续保留250～300 ms的级差，而对变电站出线开关设置200～250 ms延时，可实现两级级差保护配合。
随着永磁操动机构和无触点驱动技术的日趋完善，三级级差保护配合可极大缩短保护动作时间。永磁操动机构分闸时间可达到10 ms，无触点电子式分合闸可小于1 ms。受这两方面技术支持，断路器能在30 ms时间内迅速切除故障。如果馈线开关设置动作时间为0 s，则发生故障后，相关断路器可在30 ms内迅速切除故障。在适当考虑时间差的情况下，在变压器低压侧开关继续保留200～250 ms时间级差，为上一级馈线开关设置100～150 ms延时时间，能确保实现三级级差保护配合。
2 多级级差保护与配电自动化配合的故障处理
2.1 多级级差保护配置原则
为实现两级级差保护，在选取线路开关及配置保护方面必须遵循的基本原则是：1） 主干馈线开关通常选用负荷开关，以达到标准要求；2） 用户开关和分支开关的标准要求较高，一般负荷开关难以满足要求，故应采用断路器，并将其保护动作延时时间设定为0 s；3） 变电站出线开关的标准要求也较高，故也应采用断路器，并把保护动作延时时间设定为200～250 ms。
采用两级级差或三级级差保护配合具有以下优点：1） 分支或用户发生故障后，相应断路器立即跳闸切除故障，而变电站出线断路器不跳闸，不会造成全线停电。2） 避免出现开关多级跳闸或越级跳闸问题，简化故障处理，操作开关数少，恢复故障时间短。3） 主干线可以采用负荷开关，不必采用断路器，降低工程造价。
2.2 多级级差保护与配电自动化配合的故障处理
以两级级差保护为例，介绍多级级差保护与配电自动化配合的故障处理方法。主干线线路类型存在差异，具体故障处理措施如下。
2.2.1 处理主干线为全架空馈线的故障 发生馈线故障后，变电站出线断路器跳闸切除故障，经0.5 s延时，断路器如果自动重合则为瞬时性故障，如果不能自动重合则为永久性故障。主站根据收到的故障信息判断故障位置，将瞬时性故障信息存入瞬时性故障处理记录；对于永久性故障，遥控故障位置附近开关分闸隔离故障，同时遥控变电站出线断路器和联络开关进行合闸，恢复非故障区域供电，并将故障信息存入永久性故障处理记录。
2.2.2 处理主干线为全电缆馈线的故障 此类故障通常是永久性故障，发生故障后，变电站出线断路器立即跳闸切除故障。主站根据收集到的故障信息判断故障位置，遥控故障区位置附近开关分闸隔离故障，同时遥控变电站出线断路器和环网柜联络开关进行合闸，恢复非故障区域供电，并将故障信息存入永久性故障处理记录。
2.2.3 处理分支线路或用户处发生的故障 发生故障后，断路器立即跳闸切除故障。如果跳闸断路器所带支线为架空线路，经过0.5 s延时后断路器进行自动重合，如果发生的是瞬时性故障，断路器可以自动重合；如果发生的是永久性故障，断路器则难以自动重合。电缆线路的上级断路器出现跳闸，则发生永久性故障，断路器不会自动重合。
3 电压时间型馈线与两级级差保护的配合
电压时间型馈线基本原理是，通过电压时间型分段器与重合器相互配合作用，对出现故障的线路进行切除隔离。此项技术优点很多，但是也存在一定缺点：线路的任何位置发生故障，都会造成断路器跳闸，导致大面积停电。如果这一技术与两级级差保护配合使用，就可解决停电范围过大的问题，具体方法如下：将重合器时间设定为200～250 ms，用其作为变电站出口开关；将电压时间型分段器作为馈线开关，用户分支开关使用断路器，设定动作延时为0 s，并配置延时时间为0.5 s的一次快速重合闸。
4 结语
如果使用上述方法，主干线故障处理程序与常规电压时间型馈线故障处理步调保持一致性。当用户或分支线路发生故障时，对应的开关第一时间跳闸，而变电站出口开关不会跳闸，经过0.5 s延时时间自动重合，如果成功重合闸，恢复供电，则发生的故障是瞬时性故障；如果出现二次跳闸，则发生的故障是永久性故障，通过遥控装置发出信号，对故障线路进行切除隔离。电压时间型馈线与两级级差保护相互配合，一方面可以避免出现大面积停电问题，另一方面线路分支或用户故障不会对其他分支、主干线、用户造成不良影响。
参考文献
[1] 刘健，刘超，张小庆，等.配电网多级继电保护配合的关键技术研究[J].电力系统保护与控制，2015（9）：35-41.
[2] 钟远林.配电网多级继电保护配合的关键技术探讨[J].中国高新技术企业，2016（27）：126-127.
[3] 邬溢生.浅析继电保护与配电自动化配合的故障处理措施[J].中国科技纵横，2014（6）：192.
多级应用 篇7
关键词：高级氧化技术,深度处理,芬顿法,臭氧法,废水处理
1 污染处理工程简介
1.1 废水水质特征
抗生素制药是属于产生较严重污染物的行业[1], 其具体原因是:化学合成工艺流程长, 反应步骤多, 原材料消耗量大。排放的废水中存在大量生物抑制性物质, 如残留的红霉素。菌渣废水中残留红霉素化学效价约500u/m L。该企业每天排放废水10000m3。经过生化法处理后, 废水COD为400mg/L左右, 出水呈深褐色, 伴有刺鼻的气味和细小颗粒物, 监测进水水质数据及排放标准列于表1。
废水从前段生化工艺自流进入集水池后, 通过提升泵房提升至Fenton高级氧化塔, Fenton试剂从加药间打入塔内, 经过活化填料的催化作用进行Fenton反应[2], 出水进入沉淀池进行絮凝沉淀, 出水泵入厌氧生化池, 对清水池回流水进行反硝化作用, 此处碳源不足需投加废甲醇[3], 出水进入好氧生化池进行脱碳作用, 而后进入臭氧高级氧化池投加臭氧, 降解有机物的同时对废水进行脱色处理, 出水继续进入好氧生化池, 之后进入清水池排放。工艺流程图见图1:
处理中的污泥分为生化污泥和物化污泥, 由泵输送至脱水机房脱水外运。
2 主要构筑物及设备参数
2.1集水池。地下式, 钢砼结构, 内壁做防腐处理, 尺寸为8.0m×10.0m×5.0m, 停留时间45min, 设潜水排污泵1台, 1用1备。
2.2Fenton高级氧化塔。地上式, 材质不锈钢, 尺寸为φ6.0m×12.0m, 采用第四代Fenton技术, 塔内填装改性后的活性氧化铝颗粒作为催化剂[4]。设循环泵2台。
2.3加药间。地上式, 框架结构, 作防腐处理。设磁力泵20台, 溶药筒14个, 流量计20个。
2.4混凝沉淀池。地上式, 钢砼结构, 尺寸为47.0m×10.0m×3.0m, 采用平流式, 表明符合0.89m3/m2·h, 设搅拌器2台, 刮吸泥机1台。
2.5厌氧生化池。地上式, 钢砼结构, 尺寸为18.0m×6.0m×6.5m, 滤层高度为3m, 滤速为3.86m3/m2·h。
2.6 1#好氧生化池。半地埋式, 钢砼结构。
2.7臭氧高级氧化池。地埋式, 钢砼结构, 尺寸为12m×6.0m×6.5m, 停留时间1h, 设臭氧专用曝气盘将臭氧投加进池内, 通过折流设计延长臭氧与水的接触时间。
2.8 2#好氧生化池。半地埋式, 钢砼结构。
2.9清水池。半地埋式, 钢砼结构, 设回流泵2台, 回流至厌氧生化池。
3 工程运行效果分析
项目选择了Fenton工艺作为前段氧化工艺, 根据送样至环保局的检测数据, 此段COD由404mg/L降解至161mg/L, 去除率为60.14%, BOD为41mg/L, B/C比提高至25.4%。经过氧化作用破坏了残余的抗生素。Fenton法对p H等参数的控制有严格要求, 所以对设备的自动化运行提出了很高的要求, 如果采用人工操作的方法, 会影响到系统的稳定性。
Fenton出水流经混凝沉淀池, 投加絮凝剂去除残余的悬固, 同时投加甲醇以供给反硝化碳源, 进入厌氧生化池后, 利用反硝化菌用甲烷作为碳源, 将回流硝酸根还原为氮气, 同时去除部分COD。此处COD出水为136mg/L, 厌氧段的去除率为15.5%, 总氮由17.1mg/L降解至9.86mg/L。
废水进入1#好氧生化池后, 进一步降解COD。此段COD出水达到83mg/L, BOD为12.9mg/L, COD去除率为38.9mg/L, 此段由于处于高级氧化技术之后, 去除率有限, 同时废水仍具有一定的色度。
而后废水进入臭氧高级氧化池, 臭氧高级氧化池利用投加的臭氧进行脱色和降解COD作用, 臭氧接触后水质明显清澈, 克服了Fenton技术经常出现的返色现象。出水COD为65mg/L, BOD为10.1mg/L, 基本保持不变。
废水进入2#好氧生化池后, 进行尾端生化处理, 此处对COD和氨氮进行把关, 出水流入清水池, 经明渠和水质在线检测系统排放。在线监测系统实测数据为COD大约41mg/L, 氨氮1.41mg/L, 总氮7.04mg/L。达到相关排放标准要求。
4 结语
4.1 高级氧化处理技术多级联用技术对抗生素制药废水进行处理, 处理效果明显, 经一年的实际运营, 证明配合多段生物处理技术, 出水达到排放标准完全可以达到。
4.2 多级高级氧化处理技术的关键是做好自控和加药系统, 该系统自动化程度高, 操作方便, 同时对现场仪表及自控系统提出了非常高的要求, 同时做好精密、细致的设备维护工作。
参考文献
[1]上海市环境保护局.废水生化处理[M].上海:同济大学出版社, 1999.
[2]刘英艳、刘勇弟.Fenton氧化法的类型及特点[J].净水技术, 2005, 24 (3) :51-54.
[3]PascualVall.Aradicalapproachtoindustrialwastewater.Water, 2007.
多级应用 篇8
1.1设备工况
设备名称:高压引发剂注射泵;传动方式:主电机带动可控轴流式活塞泵, 驱动调节系统进行调节;吸入压力:0.1 MPa;;排出压力:240~350 MPa;工作温度:0~60℃;工作能力:0~50 L/h;冲次:0~55次/min;冲程:120 mm。
1.2设计工况
工作介质:引发剂 (C02/C11/C32/C67/C86) 主要成分为叔丁基过氧化物及其衍生物;工作压力:≤400MPa;碳化钨柱塞;柱塞运动形式为往复式。
1.3设备工作原理
高压引发剂注射泵是高压聚乙烯生产中的重要设备之一, 其工作原理是:通过低压缸双向作用, 两端轮换进油推动液压柱塞做往复运动, 带动连接活塞杆的高压柱塞也做往复运动, 从而使高压缸吸入引发剂和排出超高压引发剂, 送往反应器。低压柱塞表面积大于高压柱塞表面积, 因此低压活塞推动高压活塞可产生超高压。
高压聚乙烯装置的聚合反应是通过加入引发剂来触发的, 而且决定产品性能的重要工艺参数之一的温度也是通过控制注射泵单位时间内输送的引发剂的量而加以控制的。引发剂量的多少会直接影响高压聚乙烯产品的质量。
2设计要求
(1) 设计并选取合理的密封形式及结构。
(2) 通过实验设计并筛选出各个密封部件之间的最佳配合角度及空间间隙。
(3) 通过实验选取最佳的密封材料, 理论值应高出使用要求50%;
(4) 解决填料装配及运行过程中不同部件与柱塞杆同轴度问题。
(5) 设计出最合理的装配磨合程序及压紧部件紧固力矩。
3密封形式及结构设计
综合国内外密封件的设计原理, 经过实验论证, 在高压引发剂注射泵的密封选型上, 采用单向密封填料的形式是可行的。在初始工作期间, 对填料的磨合和间隙的调整进行数据跟踪记录, 设计出最佳的密封形式及结构参数。
(1) 根据填料函有效长度, 在有效密封长度内分为多级独立密封单体, 采用每个主密封环之间加一个间隔环 (辅助密封环) , 进口填料在工作压力大于70 MPa时, 各个独立单体就会渐变为一个大的密封环, 由多道密封变为1道密封, 这样就违背了原始设计理念。
根据设计原理, 通过选材和材料改性, 使密封环和间隔环之间有一个有效的硬度差异, 在正常工作状态下产生细微的密封差异, 形成多道独立的密封, 而且密封压力阶梯式递减, 在主密封由于磨损而失效时, 通过增加预紧力使辅助密封变为多道主密封, 工作原理不变。
(2) 超高压多级密封填料的设计原理是通过给填料一个轴向压力, 由上下两个间隔环对中间密封环施压, 通过机械结构使轴向力转换为径向力, 使密封环的密封唇口外延, 达到变形密封效果, 所以密封填料的可调节量取决于密封环与间隔环之间的空隙体积大小。间隙过大会造成小空间内空气压缩爆炸, 这样就会使整个填料形成贯穿伤, 从而产生瞬间密封失效泄露的后果, 间隙过小则损失调节量, 减低使用寿命。通过设计和实验主要要解决的问题是找到一个最合理的间隙大小数据。
(3) 通过设计、实验, 我们采取了两套方案。
第一种:超高压多级密封填料, 适用于0~250 MPa压力, 该结构避免了填料内部因为轴向压力逐渐增加形成的单个小封闭空间内的高压气团 (第二种有图示) 。超高压多级密封填料示意图如图1、图2所示。
第二种:超高压多级密封填料, 适用于0~450 MPa压力, 该结构由于填料内部存在单个小封闭空间, 因此在空间及角度设计上要求实验验证, 精确计算, 避免压力递增时形成的高压气团产生瞬间爆破而造成瞬间泄漏。独立的各个小空间体积设计合理时使用过程中会起到弹簧作用, 有利于密封效果。图3和图4是设计及使用示意图。
4密封材料选取
4.1主密封环材料
主密封环选用选用改性UHMWPE。
(1) 采用硅烷交联UHMWPE, 可以很大程度的降低材料的磨损率, 当硅烷含量0.2%~0.4%时, UHMWPE的磨损率最低。
根据聚合物磨损原理, 粘着磨损体积V可按下列经验方程计算:
其中, K代表磨损常数;W代表法向荷载;D代表滑动距离;H代表聚合物硬度
(2) UHMWP经无机纳米材料填充改性, 可以提高其耐热性能和力学性能, 大幅度降低复合材料的表面电阻值, 起到防止静电作用, 填充纳米硅粉及其铜化合物可以增强材料的散热性能、导电性能及表面自润滑性能。
4.2间隔环 (辅助密封环) 材料
间隔环采用聚醚醚酮改性复合材料。
(1) 聚醚醚酮 (PEEK) 树脂是一种新型特种高分子材料, 纯PEEK热变形温度为135~160℃, 该材料具有优良的耐蠕变性能、耐冲击性能、耐疲劳性能、耐腐性能, 耐磨性能与PI (聚酰亚胺) 相当。
(2) 通过对PEEK进行改性加工, 可以很大程度的降低树脂的磨损率, 对PEEK进行纤维增强改性、特氟龙改性、碳纤维改性、有机材料共混改性。
4.3压环和支撑环选材
在整套组合密封填料中, 压环和支撑环对密封填料使用寿命起着至关重要的作用。要求材料经热处理后达到≥800 MPa的屈服强度, 而且具有抗蠕变、热变形小特点。铍铜是一种理论化综合性能优良的合金, 热处理后具有高的强度, 硬度, 弹性, 耐磨性, 耐热性和耐寒性, 无磁性, 易于焊接, 且抗蚀性良好。
5组合密封填料各部件与柱塞杆同轴度问题
对于组合密封填料含压环、支撑环、主密封环、间隔环等密封原件, 均采用预制原材料毛坯, 以精密车削加工中心加工成型, 组合密封填料要求整体同轴度公差±0.01 mm, 主密封环、间隔环采用奥地利UTC750型车削数控加工中心配以专用刀具, 加工精度:±0.005 mm。
压环、支撑环采用小巨人INTELLICENT MACHINE150 (500U) 型车削数控加工中心配以专用刀具, 加工精度:±0.005 mm。
6装配磨合程序及压紧部件紧固力矩
因超高压泵头的输出压力极高, 根据机械设备的磨损规律, 如果在填料初装时没有经过适当的磨合调校, 使用过程中出现泄露, 即便再次压紧螺母紧固填料, 在一段时间内减小泄漏, 但填料的整体性已经破坏, 也会因为缺少有效的再次磨合, 使填料的使用寿命大大缩短。
因此, 在安装完新填料后, 要对新填料进行磨合、调整:
(1) 测量填料压紧螺母与泵体间距, 将压紧螺母上紧2 mm。
(2) 在5分钟内将压力缓慢升至100 MPa, 泄压, 将压紧螺母上紧1 mm。
(3) 缓慢将压力升至200 MPa, 保持压力大约5分钟, 泄压, 再次将压紧螺母上紧1 mm。
(4) 将设备压力升至正常工作压力, 并观察泄露情况。
(5) 若初始运行期间出现较多泄漏, 可重新紧固压紧螺母, 每次压紧不超过1 mm。如还有泄漏, 可在常压下运行磨合填料, 泄漏将会随着填料的磨合而消失。
(6) 根据每次紧固压紧螺母的松紧度, 测量每次的紧固力矩, 形成规范, 将经验值转换成工艺操作规程。
7实际应用
目前, 该类超高压多级密封填料组件已经在北京华美聚合物有限公司EVA生产线, 燕山石化、茂名石化高压聚乙烯装置得到广泛应用, 同时也应用于包含等静压增压泵、水切割高压水泵、以及各类高压泵阀的密封使用, 可以为国家和企业节约大量外汇, 产生很好的经济效益和社会效益。
摘要：本产品专为高压聚乙烯及EVA生产线引发剂注射泵密封设计, 高压引发剂注射泵是高压聚合反应生产中的重要设备之一, 高压聚乙烯装置引发剂注入形式为往复式柱塞泵, 主要作用为将引发剂加压到反应压力, 注入到反应器中。进口填料存在备件到货周期长, 超高300 MPa时使用寿命短、价格昂贵等缺点。因工艺条件特殊, 进口填料运行情况也不稳定, 寿命平均仅在一个月左右。为解决进口填料寿命低问题, 与厂商及国内同类装置交流, 采取国产化实验试制工作。
多级应用 篇9
近年来,全球化石能源供应短缺,生态环境日益恶化,推进节能减排逐渐成为国际共识。随着电力需求侧管理(Demand Side Management,DSM)和节能减排等相关政策的颁布实施,构建统一的电能服务管理平台,对庞大的能源数据进行有效管理和分析,已成为电力企业进一步优化电力结构、提高能源利用率的重要一环[1,2]。
在国外,电能管理信息化系统已得到普遍应用,在提高能效水平方面发挥了一定作用,但仍存在不足。例如美国Opower公司已经开发了较为完善的家庭能源管理系统,致力于为客户提供家庭能源管理软件即服务(Software as a Service,Saa S)解决方案,针对家庭用电情况进行监测并提供节能及需求响应服务,但受限于数据规模及架构体系,其客户群仅为居民用户,无法为大工业用户提供相应服务。
国内的能源数据信息管理多处于原始的人工抄报水平,数据查询不仅重复繁琐,而且难以保证准确度。大部分信息平台处于起步阶段,缺乏系统的理论方法和标准规范[3],没有应用基于系统综合能效评价的高级能效监测管理技术,也没有将电力负荷管理与用能设备及能耗系统高效运行相结合的技术手段,缺少对不同行业、不同区域的宏观经济分析和用能情况分析,未达到提高全局综合能效利用率的阶段[3,4,5,6]。
本文提出的模块化、智能化的电能服务管理平台,兼具能效管理、宏观经济分析、需求响应等多个功能,既服务于用能企业,为其提供节能监测手段,又服务于政府和电网公司,辅助实现节能减排,提升需求侧管理水平。本文研究了电能服务管理平台的层次结构并描述了各层之间的关系,分析了平台的关键技术,设计了其架构和功能模块,提出了一种两级部署、多级应用的物理架构及多系统集成的应用架构,可为政府、电网企业、节能服务机构、用能企业、社会公众等5类用户提供综合能源监测管理与分析服务。
1 平台架构设计
1.1 平台物理架构
电能服务管理平台物理架构如图1所示,旨在构建两级部署、多级应用的物理架构及多系统集成的应用架构,基于内外网混合应用模式,打造完善的安全防护体系,实现平台内外网统一应用。
1)两级部署。电能服务管理平台按照国家电网公司总部、省级两级模式部署,物理层面可划分为总部平台和省级平台,总部平台和省级平台均包括电能服务管理平台应用系统和对外门户网站,具体包括服务器、存储设备、网络设备、安全设备等,各设备间均通过以太网、运营商公网APN/VPN等连接。
2)多级应用。电能服务管理平台应用于国家电网公司总部、省级、地市和县级等4级用户,省级、地市和县级用户通过省级平台系统完成数据的采集上传以及总部命令的响应,总部用户在总部平台完成数据汇总、分析以及决策方案的制定。4级用户根据自身的权限及业务需求,进行不同的指令操作,从而保障了平台上下级部署的有序进行。
3)内外网混合应用。电能服务管理平台在安全层面可划分为电力信息内网和电力信息外网,电力信息内网与电力信息外网均采用模块化结构,两者之间通过强隔离装置连接,总部平台与省级平台之间通过电力信息内网的以太网和交换机实现信息交互与共享,企业主站通过无线运营商公网APN/VPN、安全接入平台和以太网与省级平台连接,这种连接方式能够提高系统运行的安全系数、抗干扰能力、稳定性、可靠性和保密性,确保电力信息内网的安全、稳定运行。
1.2 平台应用架构
电能服务管理平台的相关功能需通过外部系统获取数据,因此要实现和营销业务应用系统、用电信息采集系统等9个系统的对接,平台应用架构如图2所示,构建了多系统集成的应用架构,通过接口实现数据共享和交互。
对于国家电网公司内部业务管理系统,总部及省级平台均可与营销业务系统、营销分析与辅助决策系统、用电信息采集系统、负荷管理系统、调度自动化系统实现对接。电能服务管理平台与各内部业务系统通过Web Service、Java信息服务(Java Message Service,JMS)、数据复制等方式进行集成,依据国家电网公司相关数据交换标准,通过企业服务总线(Enterprise Service Bus,ESB)、数据交换平台(Data Exchange Platform,DXP)获取相关业务系统的数据。
对于外部系统,省级平台可与企业内部用能管理系统或节能服务商进行对接,以便获取企业低压侧电能数据和其他能源消费数据。省级平台与外部系统通过Web Service、JMS、中间库等方式进行集成,由电能服务管理平台制定统一的接口标准,外部系统根据标准将数据传输至电能服务管理平台。
1.3 平台技术架构
电能服务管理平台技术架构示意如图3所示,自下而上可划分为硬件支撑层、软件支撑层、数据库层、公共服务层、应用服务层和界面展示层。
1)硬件支撑层。硬件支撑层主要为底层支撑设备,支撑所有上层功能的实现。
2)软件支撑层。软件支撑层采用浏览器/服务器架构模式,通过服务描述语言,基于超文本转移协议和JMS,采用简单对象访问协议进行调用,支持与其他系统的数据交换和共享。
3)数据库层。数据库层主要负责实现数据的访问、上传、收集和整理,并对其进行分析与存储,以及响应公共服务层的数据调用请求。
4)公共服务层。根据用户请求,从数据库层中调用、处理数据库层数据,同时在该层实现权限控制、日志管理、数据访问等功能。
5)应用服务层。应用服务层负责请求转发、处理会话状态、解析展示层业务数据、调用公共服务层业务规则,实现核心服务与常规服务。
6)界面展示层。界面展示层包括总部、省级内网门户和对外门户,负责接受用户输入、数据校验和进行数据展示。
1.4 平台数据架构
电能服务管理平台数据按结构可分为结构化数据和非结构化数据,数据架构示意如图4所示。结构化数据包含客户类数据、统计分析类数据、服务类数据、基础支撑类数据、市场类数据、量测类数据、采集类数据等;非结构化数据包括合同、纸质档案、文档、资料、传真、图片等。
电能服务管理平台数据按内容可分为电力数据、用能数据以及其他数据。其中,电力数据来源于国家电网公司系统内部数据的导入,平台可与总部营销基础数据平台、省级营销基础数据平台、国家电力需求侧管理平台、省级电力需求侧管理平台等实现数据交互,从而进行电力数据的收集分析;用能数据主要来源于省级区域内的节能服务运行商自有平台的数据接入、用能企业和用能用户内部采集终端数据的实时采集;其他数据包括气象数据、经济数据等由外部统计获取的数据资源。
2 系统设计的关键技术
电能服务管理平台设计的关键技术主要包括信息集成技术、用能在线监测技术、安全防护技术等[7,8,9]。
2.1 信息集成技术
根据电能服务管理平台的数据需求,为避免重复建设,需要与国家电网公司已建的营销业务应用系统、调度自动化系统、短信平台、营销分析与辅助决策系统、用电信息采集系统对接。平台业务集成架构示意如图5所示,通过基于IEC61968标准的信息交互总线实现数据交换,保证各个系统获取所需的相关数据,确保能满足平台用户的业务管理需求、业务执行需求、技术服务需求以及信息资讯需求[10,11]。
2.2 用能在线监测技术
电能服务管理平台基于用能单元元数据对象,构建用户用能监测与分析系统,用户用能在线监测架构示意如图6所示,将包含同类能耗信息的设备、生产线、建筑划分在一起,并对能耗数据进行存储、统计和分析。
2.3 安全防护技术
根据国家电网公司“分区分域、安全接入、动态感知、全面防护”的安全策略,电能服务管理平台系统安全防护等级定为3级。通过部署信息强隔离装置、防火墙及入侵检测设备,采用设备安全管理、设备链路冗余、通信链路负载均衡等技术对平台进行全方位的安全防护,包括物理安全、边界安全、应用安全、数据安全、主机安全、网络安全及终端安全等。
3 平台功能设计
3.1 平台功能定位
电能服务管理平台以国家电网公司现有一体化平台和业务应用系统为基础,融汇集成相关功能,建设形成一套支持电能服务管理业务开展的综合能源监测管理系统,可为政府、电网企业、用能企业、第三方测评机构以及节能服务机构提供全方位的节能服务以及分析和管理功能[12,13,14]。
3.2 平台功能模块
系统共包含8个功能模块,具体如下。
1)DSM目标责任考核。该功能主要对电网企业落实DSM目标责任考核任务过程中的节约电力电量指标计划、指标完成情况等进行管理,为政府有关部门及时了解电网企业DSM指标落实情况、实施DSM目标责任考核提供信息化支撑,实现总部及各省(自治区、直辖市)电力公司对电网企业落实DSM目标责任考核任务过程中的节约电力电量指标计划、指标完成情况进行管理的功能。
2)节能服务业务管理。电网企业对其所属节能服务机构的节能业务进行全过程管理,并为节能业务提供数据信息支撑,实现总部及各省(自治区、直辖市)电力公司对所属节能服务机构(节能服务公司、测评机构和能效网络小组)的节能业务进行全过程管理的功能。
3)有序用电管理。有序用电管理是指在可预知电力供需紧张的情况下,通过行政措施、经济手段和技术方法,依法控制部分用电需求,维护供用电秩序安全平稳的管理工作,实现各省(自治区、直辖市)有序用电信息发布、方案制定、执行监测、结果统计等功能,以及对各级执行效果的分析和展现。
4)需求响应。需求响应是指电力市场中的用户针对激励机制做出响应,并改变常规电力消费模式的市场参与行为。该模块可实现各省(自治区、直辖市)电力公司需求响应政策法规发布、响应资源管理、方案制定、方案发布、方案启动、方案执行监测及各级执行效果统计分析等功能。
5)宏观经济分析。宏观经济分析是指通过对地区、产业、行业以及典型企业的用电数据进行分析,可以反映出经济走势,为政府制定宏观经济政策提供数据支撑。该模块可实现总部及各省(自治区、直辖市)电力公司对地区、产业、行业及典型企业的用电数据周期性分析功能。
6)用户用能服务。用户用能服务是指向用户提供用能监测、分析、对标和咨询的服务,通过向用户提供用能服务,帮助企业了解自身能耗状况,促进企业优化用能结构。该模块可实现客户用能监测、分析、对标和咨询服务功能,具体包括用能在线监测、能效模型管理、能耗分析、能效对标与评估分析、节能业务咨询等内容。
7)用能采集管理。用能采集管理是指对实施在线监测的用户建立基础档案、采集信息档案和数据采集等业务,并对客户的采集设备进行相关信息维护,保证用能信息采集。该模块可实现各省(自治区、直辖市)电力公司对实施在线监测的用能客户建立基础档案、采集信息档案和数据采集等功能,并对客户的采集设备进行相关信息维护,同时支持节能服务机构采集信息的接入功能。
8)知识库管理。知识库管理主要对电能服务及节能业务涉及的相关政策法规、指标体系、标准规范、节能服务机构、技术产品、节能案例、标杆库、能效专家、培训教材、工具软件等信息进行管理。该模块可实现平台用户对节能服务涉及的相关政策法规、指标体系、标准规范、典型案例、专家信息等资讯的维护和应用。
4 平台应用效果
本文研发的电能服务管理平台已在国家电网公司总部和26个省公司上线,并稳定运行2年多。目前已完成11万余个节能及电能替代项目的录入、1.3万余个能效采集终端的安装和1 300家用能企业数据的接入。该平台帮助政府实现了电力运行的科学调节和监管,辅助国家电网公司实现了供用电环节的合理分析和科学调度,助力节能服务机构拓展市场并深入开展节能分析,指导用能企业依据相关策略控制能源消耗总量并降低用电成本,同时为社会公众学习节能知识、提高节能意识提供了途径。
5 结语
本文提出的两级部署、多级应用、内外网混合应用的电能服务管理平台,对国家推进节能减排工作、国家电网公司建设节能服务体系起到了重要的支撑作用。随着国家对电力需求侧管理工作的不断重视,该平台将进一步利用其在能源领域的信息资源优势和技术优势,结合云计算、大数据、物联网、移动互联网等技术手段,高效挖掘数据资源潜力,开展能效对标、电能替代、电力行业景气度分析等深化应用工作。
摘要：随着电力需求侧管理工作的深入推进和电网信息化的迅速发展,构建系统化、集成化的电能服务管理平台是优化用能管理水平、提升能源利用效率的重要手段。文章介绍了两级部署和多级应用的电能服务管理平台设计思路,提出了平台的层次结构并描述了各层之间的关系,分析了系统关键技术,研究并设计了其总体架构和功能模块。该平台可为国家推进节能减排工作精益化管理、为国家电网公司开展节能服务体系建设等工作提供强有力的技术支撑。
多级应用 篇10
多级皮带传输系统在现代工业中应用的最为广泛的例子就是输煤系统。由于输煤系统所处的环境、地势往往比较复杂, 把原料输送到目的地的路途曲折漫长, 用一条传送带是不能达到要求的, 多采用多级皮带来处理这样的问题, 在路线的每个拐点处前后设置两条皮带, 用特殊设备连接。这样就构成了多级皮带传输系统。输煤系统设备的结构特点是:皮带多、线路长、设备多、输配煤方式复杂。因此安装输煤监控系统, 加装工业组态界面的上位机很有必要。该系统与输煤程控系统合为一体, 可以提高输煤设备的稳定性, 同时大大减少职工的劳动强度。
1 多级皮带传输系统控制流程
1.1系统组成
以实际应用中三级皮带的输煤系统为例, 系统各组成单元如图1中所示。
系统各组成部分编号原则如下:
1.给煤机:S1
2.输煤皮带:S2n (3#皮带a侧标号为S 2 2 a, 依次类推)
3.三通分料器:S3m (3#三通a侧标号为S 3 3 a, 依次类推)
4.破碎机:S4
5.犁式卸料机:S5
1.2 系统工艺要求:
1.2.1启动前准备:
试灯、试音、系统回路测试、A、B系统选择。
1.2.2系统启动过程:
1、开工响铃
2、预启动
3、按照A、B系统的选择, 从3#皮带开始, 间隔5秒钟按下列顺序进行启动 (启动顺序) :
3#皮带→2#皮带→破碎机→1#皮带→给煤机
1.2.3系统停止过程
按动系统停止按钮, 系统开始停止, 停止顺序如下:
给煤机→1#皮带→破碎机→2#皮带→3#皮带
1.2.4故障显示
系统启动和系统运行时, 若发生故障, 除响铃报警外, 其相应的指示灯也呈闪烁状态, 以指示故障设备或部位, 给操作人员进行检修提供依据。
2 多级皮带传输系统PLC控制程序设计
综合现场各种因素考虑, 本文中系统选用西门子公司的SIMATIC S7-200系列PLC作为控制器。
2.1 控制系统功能及程序结构
根据输煤系统的工艺要求, 整个控制系统完成的功能大致可分为四个部分: (1) 顺序启动; (2) 顺序停止; (3) 皮带、给煤机、三通等设备的选择; (4) 故障停止。为了便于检查和调试, 按照系统的四大功能来编写四个子程序块, 通过主程序调用子程序的方式达到四个子程序的连接和统一, 最终形成一个有机整体。
2.2 PLC模块扩展
S7-200的CPU-224提供了14输入/10输出的I/O点数, 远达不到实际控制要求。实际系统中估计要用到24输入/40输出, 所以, 需要连接扩展模块才能达到要求。还需要10输入/30输出来满足I/O点数的分配。扩展模块的型号和数量如下:
E M 2 2 3 2 4 V D C型模块1个 (数字量组合16输入/16输出)
E M 2 2 2型模块2个 (8个数字量输出)
2.3 输煤系统的I/O点分配
根据现场控制的要求以及选好的PLC模块, 写出输入输出点分配如表1所示。
2.4 主—子程序设计
文中程序的编写是按照各自完成的不同功能分为几个子程序, 再通过一个主程序调用。其中主程序如图2所示。
主程序中, 当PLC运行后, S M 0.0位一直处于得电状态, 四个子程序同时被调用, 完成各自的功能。
2.5 启动子程序设计
从工艺要求中我们得出此系统的启动过程为顺序启动。具体梯形图如图3所示。
图中V0.1、V0.2等中间继电信号就作为顺序启动的选通信号。可以用来实现系统的顺序启动。如程序中的V0.2就是3#皮带的选通信号, V0.3是2#皮带的选通信号。而I0.4、I0.5分别是3#皮带的a、b两侧皮带的运行信号, 用来作为2#皮带可以开始启动的条件。
停止子程序设计思想与启动子程序相似, 采用置复位的方法, 在此不再赘述。
2.6 选择子程序设计
选择子程序是整个系统中相对最复杂也是最重要的一部分, 皮带、给煤机、三通、破碎机等设备的两套冗余之间的选择和转换是多级皮带传输系统的精华部分。
1) 皮带、给煤机冗余设备间切换的程序设计思想
如前文所述, 皮带S2和给煤机S1分别有两套设备。A设备向B设备切换需要两个条件, 一个是系统转换开关打到A侧, 二是A设备启动时故障。B设备向A设备转换的条件也是同理。如果启动时设备无故障, 则按照转换开关的位置正常启动。可以根据以上逻辑关系编写PLC梯形图程序。
确定了a侧或b侧的选通信号后, 通过P L C梯形图编写一个简单的通用启动子程序, 也就是我们常说的“起跑停”程序来启动皮带或给煤机等设备了。
2) 三通位置选择程序设计思想
所谓三通就是用来连接两级设备的。每级设备都有A、B两套系统, 四种连接可能。可以用列举的方法把三通选择程序写出。当两级相邻的设备正常启动后, 三通的动作就可以通过两个运行信号来决定。三通到位后停止动作。
3) 破碎机、犁式卸料器的选择
破碎机, 卸料器的选择比较简单, 取决于相应皮带的正常启动与否。故用某侧皮带的运行信号作为相应破碎机、卸料器的选通信号即可。
2.7 故障反应子程序设计
系统发生故障时要启动停止动作。故障停止又分两种情况:一种情况是某设备在顺序启动过程中发生故障;另一种情况是系统启动过程已经结束, 处于运行状态时某种设备发生故障。编写程序时用了类似三通选择的列举的方法, 在此不再赘述。
2.8 报警程序设计
报警系统包括皮带、给煤机、三通等设备的故障报警。设计思路是用设备运行信号或到位信号的常闭触点串联定时器。一旦设备在设定时间内没有运行, 定时器开关为故障信号置1, 故障信号又可串联报警灯等输出设备, 从而达到报警的目的。
3 输煤系统设计上位机监控界面设计
3.1 界面设计
本文中上位监控界面的设计采用组态王6.5版本进行。上位机监控画面的设计就是通过组态软件设计组态画面的过程, 组态的过程可以划分为建立画面、定义变量、动画连接和上下位机通信四个大步骤。
3.2 上下位机的通信
下位机PLC的程序和上位机组态界面都完成后, 需要对上下位机之间进行通信。组态王采用工程浏览器界面来管理硬件设备, 已配置好的设备统一列在工程浏览器界面下的设备分支。这样就可以直接在设置配置窗口里面选择西门子s7-200型PLC就可以了, 非常简单、方便。设备通信测试界面如图4所示。
上下位机通信调试完成后, 就可以通过上位机监控画面来控制PLC和现场设备。控制过程中的界面截图如图5所示。
4 系统调试与运行结果
在前面下位机程序设计、上位机的界面设计和上下位机的通信工作的基础上进入调试阶段。调试阶段出现了很多实际问题, 比如说在组态王的数据词典里定义变量时, 如果输入点使用I寄存器的话会导致通信异常, 提示通信口冲突。解决办法是使用中间变量M寄存器代替I寄存器。
经过反复实验和调试, 最终设计结果达到了预期的目的。包括顺序启动、逆序停止、故障报警等功能。上位机的界面还加入了诸如煤块移动、设备报警时闪烁等生动形象的动画效果。
5 总结
文中提出的PLC控制的多级皮带传输系统最终达到了预先提出的工艺要求, 效果较好。说明应用PLC作为下位机, 组态王作为上位监控软件可以很好地实现多级皮带传输系统的控制, 且实际运行效果令人满意。
参考文献
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[5]SIMENS AG.SIMATIC S7-200Programmable Controller System Manual[M].2004
浅析多级离心泵汽蚀试验方案 篇11
要想避免泵在运行过程中发生汽蚀，必须保证泵入口处最低压力大于水在此温下的汽化压力，即有效汽蚀余量>必须汽蚀余量，这是泵在运行过程中不发生汽蚀的条件。在出厂前，一般都需要在工厂进行汽蚀试验来检验其汽蚀性能。
1.国内汽蚀试验类型
目前国内外各大泵厂多级离心泵汽蚀试验类型情况如下：
1.1验证型汽蚀试验
上海电力修造厂。该厂采用的是验证型汽蚀试验，即：保证泵出口流量不变，关闭进口阀门降低进口压力，泵的NPSHa有效汽蚀余量将逐渐降低，当汽蚀余量值低于泵的必需汽蚀余量（NPSHr），即设计值时，观察泵的出口扬程，若出口扬程基本不下降，则证明泵的实际必需汽蚀余量优于设计值，否则汽蚀性能不达标。
1.2总扬程出现拐点（下降3%）
湖南湘电长沙水泵制造有限公司、大连苏尔寿泵及压缩机有限公司。这两个工厂采用的是多级叶轮全部组装后进行汽蚀试验，在恒定流量下，通过调节阀门入口压力，直至水泵性能出现拐点（总扬程下降超3%）时，认为水泵发生了汽蚀，根据汽蚀余量及扬程变化曲线，得出泵的临界汽蚀余量，再与技术要求的必须汽蚀余量值比较，进行判定。
1.3NPSH3试验
德国KSB。该厂采用的是NPSH3试验，即在组装前，将首级叶轮安装于单级试验泵壳内，先进行单级叶轮的性能试验，得出泵的扬程曲线后，再于恒定流量下通过调节入口压力直至泵的扬程出现拐点（扬程下降超过3% ）时，则认为发生了汽蚀，再根据曲线得出泵的临界汽蚀余量。
以上调查是依据各个泵厂通行的做法，可以看出，在一些关键问题上的判定存在明显不同，有必要依据标准仔细分析。
2 .实验类型的分析
根据标准对汽蚀试验的描述和要求，分析现状调查里涉及到的试验类型：
2.1上海电力修造厂选择的是验证型试验，该汽蚀试验类型符合ISO9906的标准要求，此试验虽能保证泵在技术规定的要求内不会发生汽蚀，但无法得出泵的具体NPSH值，如果现场参数（如安装高度、介质温度）有变更，由于无法知晓其汽蚀余量的大小，在新参数下是否会发生汽蚀将无法预计。
2.2长沙水泵厂及大连苏尔寿对汽蚀试验的选择，在此做重点分析，首先两个泵厂汽蚀试验与标准最大的区别在于：标准给出的是首级叶轮扬程下降3%作为发生汽蚀的标志，而工厂选择的是总扬程下降3%，这需要分析此判定方法是否符合标准或是比标准要求更高的判定。
对多级泵来说，泵的汽蚀一般只会发生在首级叶轮（次级叶轮的入口压力为首级叶轮的出口压力，此压头能够保证次级及往后叶轮不会发生汽蚀，随着首级、次级叶轮逐级往后，泵的压头一直在增大），而一些泵厂在进行汽蚀试验时，选择把泵的总扬程下降3%作为汽蚀发生的标志，而实际此时泵的首级叶轮扬程下降已超过3%，换句话说，有可能泵的总扬程下降1%时，首级叶轮扬程下降已达到3%（发生汽蚀并开始对首级叶轮产生冲击），而泵厂此时认为还未发生汽蚀，直到总扬程下降3%时才判定汽蚀的发生。这导致了厂家得出的汽蚀余量值小于实际的NPSHc（临界汽蚀余量）。汽蚀余量值的变小可导致对汽蚀性能结果的判定出现差异。
上述判定是基于多级泵的工作原理得出的结论，如能经过试验进一步验证，可确认判定合理。
2.3德国KSB选择的是NPSH3试验，区别于以上两个泵厂，KSB是将首级叶轮单独取出进行试验，这符合ISO9906及ISO13709的标准要求：多级泵应是根据首级叶轮扬程下降3%来判定，如果无法从第1级吐出口利用一独立的接头来测量扬程的变化量，应考虑只试验第1级。
通过分析，通过总扬程下降3%判定汽蚀得出的NPSH值偏小，这有可能为泵在现场安全运行埋下隐患，而NPSH3的试验符合标准要求，推荐采用该方法进行工厂汽蚀试验。
3.多级离心泵汽蚀试验各方案综合对比
3.1验证型试验
优点：试验简单，节省过程成本;试验方案符合标准，且在技术规定的参数下不会发生汽蚀。
缺点：无法得出泵本身的汽蚀余量，因此对现场设计参数准确性要求高，如果现场运行参数发生较大变化，新工况下是否汽蚀将无法预计。
3.2总扬程出现拐点（下降3%）
优点：试验简单、节省过程成本，能一定程度上反应水泵汽蚀余量。
缺点：与标准描述存在冲突;得出的汽蚀余量值与实际值存在一定偏差（偏小），这可能导致对汽蚀性能结果的判定出现差异。
3.3NPSH3（首、次级壳体间测量）
优点：能得出汽蚀余量值，且最精确;试验简单、节省过程成本。
缺点：适用范围有一定限制，要求首级跟次级叶轮壳体间有测量接口（或在首、次级壳体间用于密封的接口临时测量）。
3.4NPSH3（首级叶轮单独试验）
优点：能得出泵本身的汽蚀余量值，且较精确。
缺点：增加了首级叶轮单独做性能、汽蚀的步骤，过程成本相对增加。
4.结论
通过以上综合对比、分析各项多级泵汽蚀试验的方案，对目前国内外部分泵厂的多级泵汽蚀试验有了进一步的了解，用户方可根据水泵实际的使用场合、工况等参数要求来选择多级离心泵的汽蚀试验方案，但在选择前，需考虑所选择的汽蚀试验方案可能存在的判定误差以及可能存在的潜在风险。
5.结束语
汽蚀试验是一项非直观、比较抽象的试验，在工厂试验中无法直接观测的水泵内发生汽蚀，只能通过数据的变化间接判定汽蚀的发生，从而得知水泵的汽蚀余量值，就目前国内外部分泵厂的多级泵汽蚀试验常规方案，本文提出了自己的浅要分析和见解，希望对接触水泵汽蚀试验的初学者有所帮助。
参考文献：
[1]回转动力泵水力性能验收试验. ISO 9906-1999.
多级应用 篇12
电力应急指挥系统作为处置各类供用电突发事件的平台,对恢复电网供电、减少国家损失、稳定社会安定、提高居民用电生活水平起着举足轻重的作用。国家电网公司也对电力应急指挥系统建设提出了“提高应急处置能力,全面建成总部和网省公司两级应急指挥中心,健全应急机构,完善应急预案,实现应急管理常态化、规范化、专业化”和“建设国网公司总部、网省公司应急指挥中心和地市公司三级上下一体的应急管理系统”的要求。上述要求的核心内容就是汇总各类型信息,对其进行整合,并将其显示到应急指挥中心的大屏幕上,为领导决策提供支持。
山东电力应急指挥系统,同步建设了18个分中心,每个分中心和主会场一样,实现了各种信息量的接入,通过音视频及通信技术手段上传给集团公司本部,为集团公司领导快速部署下达指令,提供了更充足的依据。
1 平台的总体结构
近年来各种突发事件对电网安全造成极大影响。2008年初的南方雪灾,在多个省、区、市电网产生大范围破坏作用,引发的停电事故给人民日常生活和工农业生产造成极大破坏,为此,山东电力集团公司按照“一个系统、二级部署、三级应用”的总体要求,从一体化设计思想出发,建设国家电网公司总部、集团公司和地市公司上下一体的应急管理系统,并将山东电力应急指挥体系纳入了国家电网公司应急指挥体系中。
山东电力集团公司的应急指挥平台对现有弹性分组环(Resilient Packet Ring,RPR)传输网络平台进行了完善扩充,以集团公司本部应急指挥中心为核心,联结起各地市供电公司和超高压公司应急指挥分中心,建设应急指挥体系的基础支撑平台。该平台可以将电视电话会议系统、音视频及控制系统、变电站视频监控系统、电网调度信息系统融为一体。
为同步建设山东电力集团公司及所属供电公司和超高压公司的应急指挥中心,成立了以集团公司本部为中心,地市公司及超高压公司为分中心的应急指挥系统,可在本部下达处置指令,同时将18个分中心的信息统一汇聚到本部(见图1)。集团公司应急指挥中心接入国家电网公司应急指挥中心,并与其他网省公司相联,组成了国家电网公司、网公司、省公司和地市公司四级上下一体的应急管理应用系统。
2 模块设计
2.1 通信平台
通信平台的功能是各类音视频的展示。实时信息接入系统为指挥中心提供指挥和决策所需的实时信息,包括视频会议信息、调度实时信息、能量管理系统(Energy Management System,EMS)信息、变电站视频监控信息、地市级城市公共电视信息、山东电力门户信息、ERP信息、天气形势等,对上述信息进行整合,通过音视频及通信平台来集中展示。
集团公司本部应急指挥中心通过几台工作站连接到各个系统,将各个工作站与音视频矩阵相连接,输出到应急指挥大厅的大屏幕上,各个工作站通过接入相应的网络,访问各类信息。
集团公司本部和各地市供电公司等共19个会场将各自的视频会议终端通过RPR网络连接到本部应急指挥系统的多点控制单元(Multi Control Unit,MCU)上,实现各地市会场的音视频传输,通过矩阵切换输出到指挥大厅的大屏幕上。
2.2 传输方式
本次应急指挥系统的传输方式是基于在RPR环网上的传输,RPR技术集IP的智能化、以太网的经济性和光纤网的高带宽效率和可靠性于一身,可有效传送语音、数据、图像等多类型信息,支持业务等级协定,提供多等级、可靠的服务质量,能够承载IP、同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)、多时分工(Time-Division Multiplexing,TDM)、异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode,ATM)、以太网等多种协议的业务。此外,RPR还能提供高效的带宽效率,利用2个反向旋转的环来控制数据业务量,采用环回时,和故障邻近的节点会把一个环上的业务环回到另一个环上,这种方法使数据流在经过很长一段路径到达目的节点时,可以一直保持连通性。RPR对应于开放式系统互联(Open System Interconnect,OSI)参考模型的数据链路层,按照IEEE802.17标准,其对应的结构示意如图2所示。
2.3 网络安全
为满足信息网络安全分区的要求,集团公司总部指挥大厅内敷设3套独立的网络线,分别用于连接总部办公网、调度EMS实时信息系统和信息外网,实现各网络间的物理隔离。应急指挥中心还实现了与国家电网公司信息网、视频虚拟专用网络(Virtual Private Network,VPN)的连接,实现与各供电公司应急指挥中心电视会议终端、变电站视频监控平台及电视信息接入服务器之间的网络连接。配置2台网络防火墙用于连接到外网、广域网的安全防护。
注:MAC—介质访问控制层(Medium Access Control);GFP—数据封装(Generic Frame Protocol);HDLC—高级数据链路控制(High-Level Data Link Control)。
2.4 信息接入系统
实时信息接入系统为指挥中心提供指挥和决策所需的实时信息,包括视频会议信息、调度实时信息、EMS信息、变电站视频监控、地市级城市公共电视信息、山东电力门户信息、ERP信息、天气形势等(见图3)。
1)电网调度实时信息接入。集团公司应急指挥中心要接入省调管辖的电网和220 kV及以上变电站的实时运行相关信息,包括电网实时潮流、实时网络拓扑、变电站实时主接线图等数据采集与监视控制系统(Supervisory ControlAnd Data Acquisition,SCADA)/EMS信息、气象云图等信息。
2)变电站视频监控信息接入。各级应急指挥中心通过变电站视频监控系统,能够随时了解变电站的运行及突发事件处理工作进展情况。各供电公司应急指挥中心需要接入110 kV及以上变电站、调度大楼视频监控信息和本单位移动视频信息。集团公司应急指挥中心汇集各供电公司的视频监控信息,将汇集后的视频监控信息传送到国家电网公司应急指挥中心。
3)地市电视台新闻信息接入。集团公司应急指挥中心能够收看全省各地市电视台播出的电视新闻,为应急指挥中心指挥抢险救灾提供当地最及时的现场形势图文信息等,便于指挥中心根据事态的发展及时决策。根据国家电网公司的要求,集团公司还要将省内各地市电视台播出的电视新闻信号传送至国家电网公司应急指挥中心。
视频会议信息采用IP传输体系,集团公司本部及各供电公司应急指挥中心视频会议终端通过RPR环网上的视频会议VPN传输连接到MCU,组成独立的网络。
应急指挥中心配置2台汇聚交换机,分别通过RPR环上的局域网环以太专线上联至集团公司局域网核心交换机,接入本部局域网。通过RPR环上的信息外网环以太专线上联至信息外网接口,接入信息外网。在应急指挥中心内即可访问本部的山东电力门户信息、ERP信息、天气形势、外网信息等。
3 应用情况及社会效益
因核心设备均采用了板卡式主机,只需购买部分常用板卡做备品备件,设备故障时更换板卡即可,不仅维护简单,还免去了更换整机带来的高额费用。
应急指挥中心的稳定运行,与电力系统整体经济效益有密切联系。只需坐镇各地市应急指挥中心即可处理原本需要到当地现场解决的问题,节省了各种出行的费用。出行费用根据每年的电网应急处置、迎峰度夏联合反事故演练、应急指挥中心紧急启动演练等活动估算,包括人工费、住宿费、车辆费、交通费、餐饮费等,每人每天按1 200元来计算,每年600人·天,将花费72万元,加上其他的接待费,每年节约100万元左右。
2010年1月20日和2月28日,山东遭受2次大范围大风寒潮雨雪天气,造成电网67条157条次220 kV、500 kV线路舞动跳闸,电网运行出现多次重大险情,由于坚强的网架结构和迅速反应的应急机制,确保了电网安全稳定运行和可靠供电。在应急处置过程中,由音视频及通信平台支撑的应急指挥中心发挥了重要作用,满足了应急联动的需求,为成功处置突发事件提供了第一手现场资料,对集团公司领导应急指挥决策提供了重要的支持。
山东电力集团公司应急指挥中心的实际应用,证明了该项目的各项研究成果切实可行,能够最大限度地保障音视频及通信平台在应急指挥中心的支撑作用,具有很好的应用价值和极大的推广价值。
4 结语
山东电力集团公司应急指挥中心充分利用通信、信息和网络技术,将突发事件应急处理、决策所需要的各类信息及时展现在各级指挥中心,并提供了视频会商和指挥的手段。该项目通过高清视频系统和信息网络将各级指挥中心组成了一个有机的整体,实现了各类信息的互通和情况的上传下达,借助RPR网络实现了对各分中心的中控系统、音视频矩阵的切换以及视频终端配置的远程控制。
该项目于2009年7月在山东电力集团及所属各供电单位投入正式运行。实用情况表明,系统功能先进,运行稳定可靠,在2009年第11届全运会保电期间,以及2010年1月20日大风寒潮线路舞动、2月28日线路覆冰等大面积自然灾害处置过程中发挥了重要作用。
该系统下一步可扩展到县级应急指挥中心,形成省市县三级互联的应急指挥体系。该系统还可推广应用到政府及各行业突发事件应急指挥系统的建设上。
摘要：为了更加有效地应对突发事件,提升突发事件处置能力,山东电力集团公司建设了应急指挥中心。应急指挥中心采用了弹性分组环(RPR)通信传输技术,以集团公司本部应急指挥中心为核心,连接了18个供电单位应急指挥系统,解决了各类实时信息接入、内外网隔离及网络安全问题,实现了视频会议系统、电网EMS数据、变电站监控视频、地市电视新闻等信息的高效可靠传输。
关键词：应急指挥系统,弹性分组环,信息通信,音视频
参考文献
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