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高地隙喷雾机变量施药测控系统的设计

高地隙喷雾机变量施药测控系统的设计

作者：申锴河北农业大学

学位级别：硕士

我国是农药生产与使用大国,对农作物喷药主要采用大容量、粗雾滴喷洒方式,农药有效利用率仅为36%左右,既浪费农药又污染环境。目前,玉米、甘蔗等高杆农作物中后期喷药作业存在施药量大、施药参数监控不全面等问题,并且现阶段已有的控制... 详细信息

我国是农药生产与使用大国,对农作物喷药主要采用大容量、粗雾滴喷洒方式,农药有效利用率仅为36%左右,既浪费农药又污染环境。目前,玉米、甘蔗等高杆农作物中后期喷药作业存在施药量大、施药参数监控不全面等问题,并且现阶段已有的控制变量喷药的方法是基于整个喷药管路,在管路分段控制施药量方面的研究相对不足。所以,本文设计了一种高地隙喷雾机变量施药测控系统,主要包括以下几方面的内容:（1）根据前期调研确定系统主要技术参数和功能要求,对信息获取、管路分段、流量和压力控制、监控系统实现等方案进行比较分析,确定了系统的整体方案;进一步对系统的施药泵、检测部件、执行部件、上位机等主要硬件进行了选型。（2）系统以STC89C52单片机作为下位机,并根据系统硬件原理图对单片机引脚进行了资源配置;借助Proteus软件对电源、数据转换、串口通信等外围电路进行设计;对键盘模块进行了选型,并对其功能进行设计;根据设计的电路和模块选型,搭建系统硬件电路。（3）根据施药量和压力的控制原理,完成了相应控制模型的构建并设计了PID控制算法;借助MATLAB中Simulink模块对施药量PID和压力PID控制模型进行仿真,确定了 PID算法的最佳整定参数。（4）基于LabVIEW图形化编程软件,对上位机的登录程序、串口通信程序、数据处理和报警程序进行设计;基于Keil μVision开发工具对下位机的主程序、初始化程序、键盘处理程序、数据采集程序、串口通信程序、控制模块程序等进行设计。（5）根据系统硬件的选型并结合实际试验条件,完成了试验平台搭建。将设计的软件程序导入系统进行了试运行与调试试验、分路流量控制试验、施药量控制精度试验、压力控制精度试验;对试验结果进行了分析总结,验证了系统总体设计和控制算法设计的合理性。

关键词：高地隙变量喷药监控系统分段控制

考虑电量执行进度公平性的月度电能交易计划四阶段建模

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电力系统自动化 2020年第14期44卷 101-110页

作者：张琦孙亮申家锴李平李卫东大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024 国网沈阳供电公司辽宁省沈阳市110081 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁省沈阳市110006

随着新能源占比的不断提升,新能源输出电量较强的不确定性给现有采用解耦串行方式的月度电能交易计划编制带来诸多问题。文中提出了一种月度电能交易计划编制的时序仿真法,其中:新能源与传统机组的耦合协同优化方式可充分考虑新能源电... 详细信息

随着新能源占比的不断提升,新能源输出电量较强的不确定性给现有采用解耦串行方式的月度电能交易计划编制带来诸多问题。文中提出了一种月度电能交易计划编制的时序仿真法,其中:新能源与传统机组的耦合协同优化方式可充分考虑新能源电量不确定性的影响,保障计划准确实施;"分段建模,前细后粗"的四阶段建模思路,可充分利用问题特点,既保证计算收敛且提升计算速度又方便计入运行安全约束,为调度计划制定奠定良好基础;年时间尺度电量执行进度基尼系数约束的引入,可保证各个发电实体电量执行进度的均衡,从而更好地保证公平性。算例结果验证了所提方法的可行性与有效性。

关键词：月度电能交易计划强不确定性四阶段建模基尼系数公平性

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分散型催化剂催化重油胶质的水热裂解反应

石油化工 2009年第10期38卷 1065-1070页

作者：易玉峰李术元丁福臣申锴李桃中国石油大学(北京)化工学院北京102249 北京石油化工学院化工系北京102617

从辽河重油中分离出胶质,对比了胶质在无催化剂、水溶性催化剂(NiSO_4和FeSO_4)和油溶性催化剂(环烷酸镍和环烷酸铁)作用下的水热裂解反应结果;采用元素分析、蒸气压渗透法和核磁共振等方法对水热裂解反应前后胶质的性质进行了表征。实... 详细信息

从辽河重油中分离出胶质,对比了胶质在无催化剂、水溶性催化剂(NiSO_4和FeSO_4)和油溶性催化剂(环烷酸镍和环烷酸铁)作用下的水热裂解反应结果;采用元素分析、蒸气压渗透法和核磁共振等方法对水热裂解反应前后胶质的性质进行了表征。实验结果表明,胶质转化率的大小顺序为:环烷酸铁>环烷酸镍>FeSO_4>NiSO_4>无催化剂,油溶性催化剂的性能好于水溶性催化剂;加入催化剂促进了裂解气中H_2和CO的生成,使H_2S生成量减少;随反应温度的升高,胶质转化率增大,反应60 h后胶质的转化基本完成。表征结果显示,水热裂解反应后,胶质的相对分子质量增大,胶质发生了缩聚。

关键词：重油胶质水热裂解反应环烷酸镍环烷酸铁分散型催化剂

计及一次调频死区与限幅的高比例风电电力系统机组组合

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电网技术 2022年第4期46卷 1326-1334页

作者：申家锴李卫东李正文曾辉郑慧聪大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024 国网辽宁省电力有限公司辽宁省沈阳市110006 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁省沈阳市110006

高比例风电电力系统调频供需矛盾日益突出,导致运行工况变动较大,在频率安全约束中若不考虑一次调频死区与限幅影响,会导致机组组合方案难以保障系统频率稳定。对此,针对含风电电力系统频率响应模型,在模型的全响应分析的基础上,通过分... 详细信息

高比例风电电力系统调频供需矛盾日益突出,导致运行工况变动较大,在频率安全约束中若不考虑一次调频死区与限幅影响,会导致机组组合方案难以保障系统频率稳定。对此,针对含风电电力系统频率响应模型,在模型的全响应分析的基础上,通过分类聚合与分段解析推得频率时域表达式,进而构建计及一次调频死区与限幅的频率安全约束;针对所建约束的高度非线性,在机组组合中采用两阶段迭代方法将非线性规划问题转换为主子问题协同求解,并针对单方向补充优化割的不足,提出多方向并行补充优化割的方法以提升解的质量。结果表明,所建约束可更为准确地估计系统调频能力,所提算法能够向更多方向并行寻找最优解,从而使所得到的机组组合方案能有效保障高比例风电电力系统的频率稳定,且开机数量更少、成本更低。

关键词：高比例风电频率稳定大功率缺失死区与限幅机组组合

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大功率缺失下主动频率响应控制初探

电力系统自动化 2018年第8期42卷 22-30页

作者：李卫东晋萃萃温可瑞申家锴刘柳大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

面对日益严峻的电网频率稳定形势,需要应用更好的方式对种类不断丰富的频率响应手段进行协调。在原有安全稳定控制构架基础上,提出一种主动频率响应控制框架与相关策略。其内涵是:针对大电网频率较为显著的空间分布特征,利用已趋成熟的... 详细信息

面对日益严峻的电网频率稳定形势,需要应用更好的方式对种类不断丰富的频率响应手段进行协调。在原有安全稳定控制构架基础上,提出一种主动频率响应控制框架与相关策略。其内涵是:针对大电网频率较为显著的空间分布特征,利用已趋成熟的先进通信技术,将"源—网—荷—储"侧种类众多的频率响应控制手段由传统的依据本地参量的分散比例反馈控制,转变为依据故障处参量的集中事件(或参量)前馈主动控制,通过各类手段间的优化协调充分发挥已有设备的控制效能,提高系统频率稳定控制能力。仿真分析表明,所提出的想法和控制思路达到了预期效果,可为多类控制主体参与频率响应控制提供参考。

关键词：频率响应一次调频频率稳定控制辅助服务广域控制可再生能源

高比例新能源特高压直流送端电网的源-网频率协同控制及参数优化方法

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电网技术 2024年

作者：谢岩唐晓骏董昱马世英申家锴严剑峰电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 国家电网有限公司

如何兼顾调频效果和经济性，减少或避免系统切机、切负荷是提升高比例新能源电力系统供电可靠性亟需解决的重要问题。为探讨电力系统源-网频率协同控制方法，文章以新能源发电和LCC-HVDC系统为例，分析了源、网两侧主要潜在资源的调频... 详细信息

如何兼顾调频效果和经济性，减少或避免系统切机、切负荷是提升高比例新能源电力系统供电可靠性亟需解决的重要问题。为探讨电力系统源-网频率协同控制方法，文章以新能源发电和LCC-HVDC系统为例，分析了源、网两侧主要潜在资源的调频原理和控制策略，提出了各异调频措施的综合效能评估方法，并结合基于典型场景、扰动的参数全局最优和基于实际扰动二次优化的思想，提出了基于调频措施综合效能评估的源-网频率协同控制及参数优化方法。最后，基于某特高压直流送端电网2023年数据和典型新能源场站的频率测试数据，采用PSASP软件平台构建了该区域电网校核后的仿真模型，针对典型昼、夜运行方式进行了所提方法的验证分析。结果表明，论文提出的基于调频措施综合效能评估的源-网频率协同控制及参数优化方法能够在兼顾经济成本的同时，显著提升系统的频率支撑能力。

关键词：新能源频率支撑控制直流频率调制综合效能评估频率协同控制参数优化

计及火电锅炉蓄热的互联系统频率暂态模型及解析分析

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电力系统自动化 2024年第20期48卷 140-148页

作者：申家锴马世英谢岩唐晓骏朱劭璇霍启迪中国电力科学研究院有限公司北京市100192

高比例新能源接入电网挤占了火电机组的发电空间并带来了较强波动性,火电机组常处于深调状态且易受到扰动的侵扰,导致锅炉蓄热水平差,频率响应能力未达标称,威胁系统频率稳定性。文中针对火电机组蓄热动态变化的影响展开研究,基于直流... 详细信息

高比例新能源接入电网挤占了火电机组的发电空间并带来了较强波动性,火电机组常处于深调状态且易受到扰动的侵扰,导致锅炉蓄热水平差,频率响应能力未达标称,威胁系统频率稳定性。文中针对火电机组蓄热动态变化的影响展开研究,基于直流潮流与经典锅炉模型,构建了计及锅炉蓄热动态的互联系统频率暂态分析模型;通过模型等值聚合、等效变换、解环与近似替代,降低了模型阶数;进一步,基于模型特点进行模态分解,推导两机等值模型的简单闭式解,并基于闭式解,分析了火电机组锅炉蓄热模型参数对互联系统频率暂态过程的影响。算例表明,所建模型与所提解析方法能够在频率暂态计算中准确计及锅炉蓄热对互联系统的影响,所得结果可为增强火电机组频率支撑能力提供参考。

关键词：频率响应暂态分析模型频率稳定蓄热火电调峰解析分析互联系统

基于机电波透射系数的节点频率时空差异分群方法

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电力系统自动化 2024年第24期48卷 66-78页

作者：蔡成鑫谢岩唐晓骏马世英申家锴杨明玉华北电力大学电力工程系河北省保定市071003 中国电力科学研究院有限公司北京市100192

新能源大规模并网条件下系统惯量水平降低、空间分布不均衡问题日益突出,传统同步机系统惯性中心视角下的系统总惯量指标无法准确衡量扰动后系统频率动态响应的空间差异性。为描述系统结构、惯量分布的空间差异与系统频率响应差异间的关... 详细信息

新能源大规模并网条件下系统惯量水平降低、空间分布不均衡问题日益突出,传统同步机系统惯性中心视角下的系统总惯量指标无法准确衡量扰动后系统频率动态响应的空间差异性。为描述系统结构、惯量分布的空间差异与系统频率响应差异间的关系,首先,从机电波理论新视角出发,构建频率波透射系数与系统拓扑结构、惯量分布和线路电纳间的关系函数;其次,提出电力系统离散模型的连续化处理方法,进而建立反映发电机节点间联系紧密程度及差异程度的透射系数矩阵和透射差异矩阵;在此基础上,提出了基于归一化透射差异矩阵的系统空间节点分群方法,将惯量分布、频率抗扰能力相近的发电机节点划分到同一群;最后,针对由实际电网简化得到的网格状电网模型,基于PSD电力系统分析软件(PSD Power Tools)验证了分群方法的有效性。

关键词：频率响应系统惯量空间差异机电波透射系数拓扑结构节点分群

考虑频率与区间联络线功率安全约束的两区互联电力系统机组组合

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电力自动化设备 2022年第11期42卷 167-175,189页

作者：申家锴刘洋李卫东顾泰宇巴宇王海霞大连理工大学电气工程学院辽宁大连116024 国家电网公司东北分部辽宁沈阳110180 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110006

随着电源结构与电网形态的转变,互联电力系统频率时空分布特征日益显著,区域频率差异与区间联络线功率振荡增大,基于统一频率假设的频率安全约束机组组合方法不再适用。针对考虑频率时空分布特征的两区互联电力系统安全约束机组组合,推... 详细信息

随着电源结构与电网形态的转变,互联电力系统频率时空分布特征日益显著,区域频率差异与区间联络线功率振荡增大,基于统一频率假设的频率安全约束机组组合方法不再适用。针对考虑频率时空分布特征的两区互联电力系统安全约束机组组合,推导区域频率与区间联络线功率闭式解,并基于闭式解的两项划分,推得区域频率最低点、最大变化率、准稳态值以及区间联络线功率振荡峰值、准稳态值等一系列解析安全量化指标。基于所得指标,构建考虑区域频率与区间联络线功率安全约束的机组组合模型。并根据调度模式与指标特点,提出兼顾区域能力保障与区间能力协调的两级两阶段迭代求解算法。结果表明,所得指标可准确描述两区互联电力系统的安全特征,所提模型和算法可有效保障两区互联电力系统机组组合方案的运行安全。

关键词：互联电力系统频率安全联络线功率安全解析安全量化指标机组组合