基于融合集成算法的配电网负荷预测研究

配电网的负荷预测在电力运行状态监测中尤为重要。负荷预测的精度提升为电网的安全、稳定运行提供了保障。通过对融合集成算法的研究,提出了一种基于关联特征选择的融合集成算法。在数据集的选择上,使用相关系数和灰色关联算法综合对样本中负荷影响较小的特征进行剔除,使得样本数据集的相关性更高;同时,对传统Stacking集成学习的输入和输出特征进行优化,提高了模型的预测效果。试验结果表明,基于融合集成算法的配电网负荷预测模型与传统的Stacking集成算法、XGBoost、灰狼优化-反向传播算法相比,负荷预测的精度提升了3.07%。该模型总体性能表现较好。该研究结果有效地支撑了配电网的负荷监测和规划,也为电力系统故障诊断提供了参考。

漏洞预测下级联网络安全态势感知研究

级联网络的节点信誉度呈现较大差别,会出现较多随机漏洞,导致安全态势评估精度较低。为了提升级联网络安全态势感知精度,提出漏洞预测下级联网络安全态势感知算法。通过布隆过滤器过滤冗余安全态势要素,基于概率统计理论计算和更新节点信誉度,完成数据融合处理。创新性地通过漏洞预测算法实时预测未来漏洞数量,配合预定义的安全策略实施全局融合处理。基于贝叶斯攻击图集合,预测攻击者后续攻击行为。融合安全态势要素和攻击行为预测结果,并以此为依据计算级联网络安全态势,实现级联网络安全态势感知。测试结果表明,所提算法可以准确检测到网络中的全部攻击,报警次数和真实报警次数基本吻合,并可以获取高精度的级联网络安全态势级联融合感知结果。该算法在提升网络安全方面具有有效性和可行性。

核电厂电力电子化CRDM电源数字控制系统设计

为了使核电厂反应堆电力电子化控制棒驱动机构(CRDM)电源在不同工况下安全、可靠运行,研究了其数字控制系统设计方法。重点考虑了采样保持器和数字控制延时对系统稳定性的影响,并采用最佳阻尼设计方法对各级变换器控制器参数进行整定,形成了一套完整的电力电子化CRDM电源数字控制系统设计方法。仿真结果表明,系统稳态性能良好,并能够在负荷突变和故障切换等工况下快速、平稳地过渡到新稳态。该结果验证了所提设计方法的正确性和有效性。该设计方法对核电厂其他电力电子装置数字控制系统设计具有一定的指导意义。

VVER堆型保护系统停堆指令定期试验方案的设计

为验证水⁃水高能反应堆(VVER)保护系统紧急停堆保护指令的可靠性及可用性,结合和睦系统(FirmSys)平台特性和VVER堆型停堆装置的结构特点,设计了1种切实可行的紧急停堆保护指令接口试验的定期试验方案。该方案使用数字化仪控设备安全控制显示装置(SCID)代替传统的盘台按钮与指示灯。SCID可作为接口试验的触发与显示装置。该方案是基于FirmSys的VVER堆型的接口试验的成功应用,满足法规要求和试验需求。该方案经过实际应用的验证,可有效避免试验误动、减少人因失误、缩短试验持续时间。该方案可为核电站同类型接口试验设计提供借鉴。

安全仪表系统检验测试程序完整性研究

过程工业领域要求对安全仪表系统(SIS)开展全面的功能安全管理活动,以保证其在生命周期内具备持续的安全保护能力。其中,检验测试是用于验证SIS在运行和维护阶段内安全完整性等级的重要活动。参考标准ISA-TR84.00.03中提出的针对检验测试活动的指导要求,完整的检验测试程序应包含测试计划、失效分析、用例设计、测试执行、测试改进和过程审核。在此程序基础上,提出了1种检验测试覆盖率(PTC)量化评估方法,可以验证SIS在长期运行过程中的安全完整性能力。结合TCS-900 SIS的现场运维经验,证明了该检验测试程序的可行性和PTC评估方法的有效性,也为开展安全回路的检验测试提供了指导。

膏体充填工作面智能化系统的设计与应用

为了实现膏体充填工作信息化、可视化、智能化、自动化,保证人员和设备安全,优化生产工艺,降低事故发生率,促进我国煤炭绿色开采技术进步,设计了膏体充填工作面智能化系统。硬件方面,通过采用在后隔离板中间区域安装电容液位传感器的方式,在保证整体隔离效果的前提下,实现了精确测量充填液位的目的。同时,设计了一种新型的雷达液位传感器系统,实现了充填工作面液位的连续精确测量。软件方面,开发了一套智能充填开采全流程数据采集与监视控制(SCADA)系统。该系统已经在某煤矿厂成功运行,实现了充填工艺全过程的数字化及透明化,从而促进了充填过程的安全精益生产。所设计的系统将充填过程由地面集控室一键操作代替井下人工手动操作,可将充填工、管路巡视工、阀门操作人员定员由原来的12人缩减为3人,从而显著提升生产效率、提高充填工作面产能,具有良好的经济效益。

铜阳极炉多氧燃烧先进控制系统设计

铜阳极炉内铜水以重油作为燃料加热时,若用以常规比例积分微分(PID)等方法建立的控制系统对其进行控制,则较大程度需依赖操作人员的经验进行手动干预。鉴于此,开发了一套基于模糊控制、迭代算法等的多氧燃烧先进控制系统。通过梳理燃烧设备的特点、工况条件及重油在阳极炉膛内的燃烧特性,系统在安全控制的前提下,以阳极炉各阶段炉内铜水温度为依据,动态调节相应的重油流量。同时,系统根据设定好的氧油比,以随动方式调节氧气的流量。经过试运行与参数优化,系统实现了阳极炉在加料期、氧化期、还原期等各阶段的重油量及氧油比的自动调节,降低了劳动强度、提高了热效能和热利用率。结果验证了系统的正确性及工况适应性。该系统的成功投用,对同行业的燃烧控制系统的开发或升级改造有一定的借鉴意义。

母管制多除氧器并列运行的水位控制方法研究

针对母管制多除氧器并列运行时,因除氧器水位多输入多输出、强耦合性的特点导致除氧器水位长期无法投入自动的问题,设计了一种全新的母管制多除氧器并列运行的水位控制方法。阐述了该方法的设计思路及实现方式,给出了逻辑设计图。根据机组运行常见工况,进行了实际最高水位高于设定水位、所有实际水位小于设定水位以及水位设定值阶跃扰动三类试验,全面考验了除氧器水位的控制效果。试验结果表明:在机组各种运行工况下除氧器水位自动长期投入。试验结果充分验证了该控制方法具有较高的灵活性和较强的适应性。该控制方法成功应用于某四台50 MW级抽汽背压式供热燃煤机组,能够为同类型多除氧器并列运行的机组提供参考。

核电仪控设备辐射抗扰度试验研究

随着科技的不断发展,越来越多的精密仪器被应用于核电站,尤其是5G技术的使用。这对辐射抗扰度提出了更高要求。为规范核电仪控设备辐射抗扰度试验程序,通过对比分析相应标准,以及核电站现场电磁环境检测经验,对辐射抗扰度试验的不同配置情况进行了差异性分析。针对不同的试验场景,给出了相应试验方案的建议。对于某些特殊设备,创新性地通过简化设备在电场中的模型,再通过理论计算出电场对设备的影响量,并结合实际情况给出了相应的试验整改方案。该研究为仪控设备的辐射抗扰度试验方案及程序提供指导。针对试验中可能出现的问题,从理论层面给出了对应的整改对策,为实现智慧核电的目标提供了有力支撑。

核电厂安全级设备零部件质量验证方法实践

随着我国核电事业的快速发展,对核电厂建设的质量要求越来越高。众多核级设备制造商引入美国商品级物项适用性确认方法作为核电厂控制零部件质量的有效方案。但是在引入过程中,美国的方法及体系并不完全适用于国内的法规及管理要求。基于对国内外核安全设备质量管理体系、标准和技术方法的研究,重点考虑我国核电厂安全级设备零部件采购管理和质量验证的实际情况和许可管理制度,通过在国内项目的实践,形成一套适用于我国的零部件质量验证方法。通过项目的实践,进一步证明了该方法的正确性和可用性。该方法的研究对于推动我国的零部件质量管理体系建设具有重要意义。

基于NB-IoT的智慧燃气物联网系统框架设计与研究

在数字经济发展的浪潮中,窄带物联网(NB-IoT)等物联网(IoT)技术在燃气行业的应用较为广泛,但普遍存在兼容性问题。如果物联网终端通信平台要兼容不同厂家、不同类型、不同协议的燃气设备,并监控不同数据点、处理不同业务需求,其难度非常大,尤其要兼容将来的新增设备更是难上加难。为了减少系统二次开发,节约人力、财力、物力,对物联网系统框架进行了研究,设计了物联网应用控制平台、物联网终端通信平台和物联网终端设备三级新型框架。在某集团公司物联网系统中,采用独特的数据传输格式,对不同设备、不同协议、不同业务、不同加密算法进行无差别化数据编组,采用统一格式减少数据交互次数,解决了系统对不同设备的兼容性、安全性和数据传输效率问题,实现了物联网通信的安全、可靠、灵活、高效。该研究有助于燃气行业的信息化、数字化发展。

核电厂数字化仪表控制系统网络安全风险分析方法综述

目前,核电厂已经广泛采用基于网络和软件的数字化仪表和控制系统(简称“仪控系统”)。数字化仪控系统作为核电厂的神经中枢,一旦遭受网络攻击,将对核电厂的安全性、可用性造成风险。因此,应采用适当的方法对核电厂数字化仪控系统的网络安全风险进行分析评估,以进一步提高核电厂数字化仪控系统防范风险的能力。首先,将网络安全风险分析方法分为基于公式的方法、基于非图形模型的方法、基于图形模型的方法这三类进行文献综述;然后,从动态分析、风险量化、数据来源、核安全与网络安全四个方面进行了适用性分析。该研究为核电厂数字化仪控系统选择适当的网络安全风险分析方法提供了参考。

微分先行PID控制在控湿系统中的应用

微环境定量恒湿机是用于文物保护的调湿设备。其通过向展柜输入稳定的目标湿度气体,为文物存储提供适宜的湿度环境。控湿设备在加湿过程中均存在明显的滞后问题,造成湿度控制过程中出现超调量过大、易受外界干扰等增加控制难度的现象,使得设备的湿度调控结果难以达到预期目标。针对这一问题,以微环境定量恒湿机为研究对象,采用MATLAB对微环境定量恒湿机进行数学建模,分析其系统特性;通过MATLAB/Simulink对传统PID控制与微分先行PID控制进行仿真比较,发现微分先行PID控制具有更为优秀的滞后补偿效果。通过实际试验进行控制效果对比,验证了微分先行PID控制对微环境定量恒湿机的滞后现象有较好的补偿效果。

基于FirmSys平台的核电厂成组控制研究及应用

华龙一号(HPR1000)防城港(FCG)二期工程单个机组基于核级仪控DCS控制的现场设备多达千个。如继续沿用一期工程的单个设备成组控制方式,不仅会增加设备组响应时间、影响操作效率,而且给操作员带来极大控制负担。基于防城港核电厂二期工程的设备控制功能统计,提出了应对控制设备数量多、联锁操作复杂的成组模式控制、成组指令控制和成组配置控制这三种成组方案,并基于自主化核级仪控平台——FirmSys平台,设计了对应的人机界面(HMI),以简洁、高效的接口形式辅助主控室的日常操作。目前,上述三种设备成组控制方案已应用到防城港3号和4号机组的工程设计中。该项控制方案为华龙一号机组首次应用,可为后续其他堆型机组实施成组控制提供参考和借鉴。

基于Docker技术的灌浆信息管理系统在红卫桥电站的应用

随着科学技术飞速发展,灌浆信息系统作为数字制造与智能建造结合的工具在各大型水电工程中使用,对提高行业施工监管水平起到了巨大的推动作用。目前,从水电的流域开发来看,既有大型水电工程,也有中小型水电工程,由于受到投资预算的限制,并叠加新冠疫情,技术人员难以现场开展工作的情况,中小型水电工程的灌浆信息系统应以快速部署,灵活适用为主。对于流域开发而言,提高中小型水利工程的监管水平是提高整个流域施工监管水平的关键。利用Docker技术为中小型水电站远程高效部署适用的灌浆信息系统是本文探讨的核心。

核电厂建造阶段DCS跨控制器网络传输信号优化

由于分布式控制系统(DCS)网络通信设计、信号传输方式配置不合理,导致了国内核电厂多起由于DCS网络故障引发的机组非计划停机、停堆。为解决这个问题,对核电厂DCS设备设计和集成阶段开展跨控制器网络传输信号优化研究。从核电厂DCS网络设计和信号传输设计入手,深入分析原因并明确优化方向,全面排查了1900多项跨控制器网络传输信号、制定了硬接线传输的审查原则和优化方案,落实了130项参与机组重要控制、保护和联锁的跨控制器网络传输信号的优化项。此项研究有效避免了机组商运后的大量技术改造和验证工作,提高了机组商运后运行的安全性、稳定性和经济性。

基于FPGA的核电仪控系统发展与自主研发探索

现场可编程门阵列(FPGA)技术在全球核电站仪表和控制系统领域的应用,特别是在安全级控制系统的应用正不断地引起关注。与基于微处理器的控制系统相比,基于FPGA技术的安全级控制系统解决方案具有低复杂度、较高的可测试性、不依赖复杂运行软件以及更易于鉴定等特点。基于FPGA的控制系统为核电站提供了一种满足多样性设计需求、具有成本优势、长周期支持的安全级控制系统解决方案。通过研究对比FPGA技术和CPU技术本身的性能和特点,提出基于FPGA技术开展核电安全级数字化仪控系统平台的技术路线。研判认为,FPGA技术在安全级仪控系统中将迎来新的发展机遇,也将是发展核电的一个突破口。根据我国核电发展的现状和趋势,提出了以满足我国三代或四代核电机组为目标的、基于FPGA的核电仪控系统的自主研发技术路线。

核电厂数字化大尺寸安全显示系统设计与应用

针对近年来核电厂用户已经不再满足功能单一、仅能实现显示功能和简单控制功能的安全显示装置的需求,设计了一套数字化大尺寸安全显示系统。硬件采用主机与触摸屏显示器分体式方案,软件基于传统的V模型,采用自诊断、安全网络通信协议和适用性确认等方法。作为我国自主研发的首套核电厂数字化大尺寸安全显示系统,该系统高效、可靠地通过了各项测试和鉴定试验,目前已经应用于防城港核电厂3#、4#机组事故后监视系统。该研究对我国后续核电厂安全显示系统的开发具有借鉴和指导意义。

基于C674x-DSP的视频图像实时透雾优化

针对传统的暗通道先验算法的视频图像透雾非实时处理问题,研究了面向TI公司C674x-DSP内核的视频图像实时透雾方法。在算法优化中,用均值滤波代替透雾处理中计算复杂的导向滤波,在滤波效果可接受的同时显著降低计算量,以便用数字信号处理器(DSP)实时实现。在平台优化中,建立了系统级和模块级的两级优化策略。在协同优化中,DSP下的倒数和乘法实现除法运算;修改后的模板操作由DSP下的快速移位操作来替代。试验结果表明,提出的优化方法对浓雾图像透雾效果更佳,处理速度平均提高了50多倍,取得了面向C674x-DSP内核的视频图码阵列(VGA)(640×480)分辨率图像实时透雾。该研究为基于DSP视频图像实时透雾算法优化和工程实现提供了有益借鉴。

基于改进Faster R-CNN的电力作业安全预警研究

电力作业危险系数较高、事故频发。电力作业人员的安全问题备受关注。为更好地规范人员的电力作业行为、避免事故发生,研究了基于深度学习算法和视频监控技术的实时监控和预警模型。通过研究机器学习算法的特征提取网络,提出了一种区域建议网络(RPN)、残差网络(ResNet)特征网络。该特征网络是将不同子网络的特征图自上而下叠加操作后形成特征图,再对新特征图进行区域建议操作。输入基于候选区域的卷积神经网络(R-CNN)进行识别和回归修正,得出目标结果。试验结果表明,相较于传统的ResNet、视觉几何组(VGG)-16网络,RPN-ResNet特征网络的目标识别率提升了3%以上,同时也保障了算法识别的实时性。高效、实时的预警,有效地保障了电力作业的安全性。