频率优化范文（精选8篇）
频率优化 第1篇
关键词：捣固机,捣固频率,优化
0 引言
捣固炼焦是将装炉煤在入炉前采用捣固机械捣实成略小于炭化室的煤饼, 然后推入炭化室内炼焦。煤饼捣实后的堆密度可由原来散装煤的0.7t/m3~0.75t/m3提高到0.95t/m3~1.15t/m3。生产实践证明, 捣固炼焦相比于常规顶装炼焦, 装炉煤配比相同时焦炭强度提升明显;焦炭强度相同时, 采用捣固炼焦可在装炉煤中减少主焦煤、肥煤的配入量, 增加气煤的配入量。因此捣固炼焦技术既能合理利用煤炭资源, 又能明显降低炼焦配煤成本, 为企业带来明显的经济效益并产生良好的社会效益。
1 捣固机的结构和运动分析
根据捣固焦炉工艺要求, 捣固一块煤饼的时间应该尽量地缩短, 煤饼的捣固密度必须大于1.0t/m3 (干煤) , 也就是说要求捣固机在单位时间内做尽量多的功。
目前正在生产和使用的主流捣固机凸轮机构在工作原理上大致相同, 只是凸轮机构的传动布置方式和一些具体结构上略有区别。对其中的弹性凸轮机构和捣固锤锤杆来说, 弹性凸轮机构都是依靠橡胶弹性体来实现凸轮本身的弹性要求, 其他部分都是刚性结构;捣固锤锤杆都是以工字钢或H型钢作为本体, 两侧粘接复合摩擦片。弹性凸轮机构和捣固锤锤杆结构如图1所示。
目前国内捣固机的提锤高度都在450 mm左右, 而每根捣固锤的捣固频率都在69次/min左右。造成该现象的原因是:捣固机弹性凸轮大半径区域的圆周半径和弧长固定时, 捣固频率不断增大, 会出现捣固锤还没有接触煤饼, 就会被弹性凸轮再次夹起, 从而无法对煤饼进行捣固;而当其圆周半径和捣固频率固定时, 该弧长不断增大时, 也会造成无法正常捣固的现象, 也就是说当捣固机的其他参数固定时, 捣固机的工作频率与弹性凸轮大半径区域的弧长是相互制约的。
1-弹性凸轮;2-锤杆
在忽略系统阻力的情况下, 捣固锤的每一次捣固可以认为是自由落体运动, 捣固锤的重力势能就可以当作捣固锤对煤饼所做的捣固功。而捣固锤的捣固频率是与弹性凸轮的转速n相同, 故每根捣固锤每分钟所做捣固功P应为:
其中:M为单个捣固锤质量;g为重力加速度, 取9.8m/s2;h为捣固锤的提升高度。
在不改变捣固机结构尺寸和其他工作参数时, 捣固锤的提升高度h受弹性凸轮大半径区域的弧长影响而随之变化。捣固机的工作频率与弹性凸轮大半径区域的弧长这两个参数增加时都有可能导致捣固锤与煤饼没有足够的接触时间而不能正常捣固煤饼。所以要达到优化捣固功的目的, 需要在保证捣固锤与煤饼有足够的接触时间的前提下, 探讨高度h和频率n的匹配规律, 寻找最优点。
通过观察分析, 在忽略系统阻力的情况下, 我们可以近似地将捣固锤一个工作循环分成以下几个部分: (1) 捣固锤与凸轮接触段, 此段又可分为两个小段, 一个是捣固锤与凸轮外缘接触后的加速提升段h1, 另一个是捣固锤加速结束, 和凸轮外缘一起匀速上升段h2; (2) 捣固锤与凸轮外缘分离后的惯性上升段h3; (3) 上升结束后的自由落体运动段h; (4) 捣固锤与煤饼的接触时间段tx, 以便使捣固锤的重力势能有效地传递给煤饼, 有效地对煤饼进行捣实。
2 建立计算模型
预先设定凸轮大半径区域的直径为D, 凸轮大半径区域的圆弧角度为α, 凸轮转速为n, 捣固锤质量为M, 捣固锤提升加速度a等于重力加速度g。此设定是为了简化理论计算, 实际设计计算时, 应根据凸轮夹紧力和摩擦因数来确定实际的提升加速度。利用动力学公式, 就可以推导出如下参数。
捣固锤加速提升时间t1为:
其中:v为捣固锤匀速提升速度, 等于凸轮最大圆弧处的线速度。
其中:t0为单次捣固循环时间。
捣固锤加速提升高度h1为:
捣固锤匀速上升时间t2为:
捣固锤匀速上升高度h2为:
捣固锤惯性上升时间t3为:
捣固锤惯性上升高度h3为:
捣固锤总提升高度h为:
将式 (2) 代入式 (8) 得:
捣固锤从最高点落到煤饼表面的时间t为:
单次捣固循环时间t0为:
设定锤头捣固时与煤饼接触时间为tx, 这个时间在实际计算时应考虑捣固锤与导向机构的摩擦影响, 并保证有足够捣固循环时间, 所以:
整理得:
把式 (9) 和式 (13) 进行分解计算后, 就可以得出捣固锤的提升高度h与凸轮转速的关系。通过实际的演算发现这会是一个高阶代数式, 用纸笔进行演算难度太大, 所以尝试使用MATLAB软件进行模拟演算。
结合单个捣固锤每分钟所做功P=Mghn, 通过MATLAB软件计算就可以得出每根捣固锤每分钟所做捣固功P和捣固频率n的关系式 (此处略去MATLAB计算过程) 。
为方便MATLAB操作, 设M=480kg、提锤加速度a=g=9.8 m/s2、D=0.44 m, tx=0.25s。由MATLAB得到的P-α-n关系曲线和n-P曲线如图2、图3所示。
由图2、图3可知, P有最大值为1.41×104 J/min, 此时提锤高度为0.651 3m。
3 结论
捣固机捣固频率和提锤高度的优化, 归根结底在于捣固机机械结构的优化, 通过调整凸轮大半径圆弧长度, 实现提锤高度h和捣固频率n的合理匹配, 提高单根捣固锤的单位时间捣固功。本文计算所得最优点与实际并不相符, 有3点原因: (1) 计算时没有考虑捣固锤与捣固机中导向装置接触产生的摩擦阻力; (2) 捣固锤与凸轮接触后的加速度不会是标准的匀速加速度, 即使是匀速加速度, 也需要根据压紧力和摩擦因数等条件计算真实的加速度; (3) 捣固锤与煤饼的接触时间, 其实是需要大量的试验来确定最优时间, 设定短了不能有效捣固, 长了又会影响整体工作效率。但从目前国内生产的捣固机参数结合本文分析结果来看, 利用加大凸轮圆弧弧长并减小捣固频率的办法来提高捣固频率在69次/min左右的单位时间捣固功是可行的。在实际的设计和制造中应该进行大量的试验并结合捣固机的特性进行合理优化, 最终生产出性能优良的捣固机。
参考文献
[1]苏宜春.炼焦工艺学[M].北京:冶金工业出版社, 2003.
[2]于振东, 郑文华.现代焦化生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社, 2010.
内存频率知识 第2篇
计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的，晶体振荡器控制着时钟速度，在石英晶片上加上电压，其就以正弦波的形式震动起来，这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来，这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的，也就是说内存无法决定自身的工作频率，其实际工作频率是由主板来决定的。
内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz(兆赫)为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。目前较为主流的内存频率室333MHz和400MHz的DDR内存，以及533MHz和667MHz的DDR2内存。
DDR内存和DDR2内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示，工作频率是内存颗粒实际的工作频率，但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍;而DDR2内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如DDR200/266/333/400的工作频率分别是100/133/166/200MHz，而等效频率分别是200/266/333/400MHz;DDR2400/533/667/800的工作频率分别是100/133/166/200MHz，而等效频率分别是400/533/667/800MHz，
辨析基因频率与基因型频率 第3篇
例1 果蝇的长翅（V）对残翅（v）为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中，若杂合子占所有个体的40%，那么隐性基因v在该种群内的基因频率为（ ）
A.20% B.40%
C.60% D.80%
解析 这是一道典型的已知基因型频率求基因频率的题目。从题意中可知，该种群共有果蝇1000只，基因型为vv的个体有400只，Vv杂合子占所有个体的40%，即400只，VV有200只。依据基因频率的定义计算可得出：v的基因频率=（400×2+400×1）/（1000×2）=60%。
答案 C
点拨 这两道例题考察的就是根据定义计算基因频率。所谓基因频率是指在一个种群基因库中，某种基因占全部等位基因数的比率。而基因型频率是指在一个种群基因库中，某种基因型的个体占种群内全部个体总数的比率。基因频率的计算方法常见的有以下两种方法：①根据定义计算：若某二倍体生物的某一基因位点上有一对等位基因A和a，则该物种种群中的相关基因型可能有AA、Aa和aa三种，如果他们的个体数分别是N1、N2和N3，那么种群中A的基因频率=（2N1+N2）/2（N1+N2+N3），a的基因频率=（2N3+N2）/2（N1+N2+N3）。②根据基因型频率进行计算：根据遗传平衡定律，在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1，则一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率。
例2 在豚鼠中，黑色对白色是显性，如果基因库中90%是显性基因B，10%是隐性基因b，则种群中基因型BB、Bb、bb的频率分别是（ ）
A.81%、18%、1% B.45%、40%、15%
C.18%、81%、1% D.45%、45%、10%
解析 这是一道典型的根据基因频率计算基因型频率的题目。根据题意，按照遗传平衡定律可以得出基因型BB=90%×90%=81%，基因型Bb=90%×10%×2=18%，基因型bb=10%×10%=1%。
答案 A
点拨 这道例题考察的是已知基因频率，利用遗传平衡定律求基因型频率。利用遗传平衡定律需要满足以下条件：种群足够大、没有突变发生、没有迁入迁出、没有自然选择、种群个体间随机交配。设p、q分别表示基因A和a的频率，根据遗传平衡定律，则基因型AA的频率为p2，基因型Aa的频率为2pq，基因型aa的频率为q2。
[ 伴性遗传要小心]
例3 根据调查得知，某小学的学生中的基因型比例为XBXB∶XBXb ∶XbXb ∶XBY∶XbY=44%∶5%∶1%∶43%∶7%，则Xb的基因频率为（ ）
A.13.2% B.5%
C.14% D.9.3%
解析 这是一道基因频率的计算与伴性遗传相结合的题目。假设该小学共有100人，则基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY的个体数分别为44人、5人、1人、43人和7人。则Xb的基因频率=Xb的基因个数/（Xb的基因个数+XB的基因个数）=（5+1×2+7）/（44×2+5×2+1×2+43+7）=9.3%。
答案 D
点拨 我们以伴X隐性遗传疾病为例，女性的性染色体组成为XX，男性的性染色体组成为XY，Y染色体上无该等位基因。则：
XB的基因频率=[2XBXB+XBXb+XBY2（XBXB+XBXb+XbXb）+XBY+XbY]
Xb的基因频率=[2XbXb+XBXb+XbY2（XBXB+XBXb+XbXb）+XBY+XbY]
[ 自交随机杂交莫混淆]
例4 用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体，根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图。下列分析错误的是（ ）
[O][P][F1][F2][F3][F4][F5][Fn][1][Aa基因型频率][Ⅰ][Ⅱ][Ⅲ][Ⅳ]
A.曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为0.4
B.曲线Ⅲ的F2中Aa基因型频率为0.4
C.曲线Ⅳ的Fn中纯合子的比例比上一代增加（1/2）n+1
D.曲线Ⅰ和Ⅳ的各子代间A和a的基因频率始终相等
解析 杂合子连续自交时每自交一次，Aa的概率变为上一代比例的1/2，图中曲线IV符合，代表连续自交。自交n代后得到的Fn中Aa的概率为（1/2）n，则纯合子的比例为1-（1/2）n，Fn-1中纯合子的比例为1-（1/2）n-1，两者相减为（1/2）n，故选项C错误。连续自交并逐代淘汰隐性个体后，F1中Aa的概率为2/3，F2中Aa的概率为2/5，F3中Aa的概率为2/9，曲线III符合，故选项B正确。随机交配并淘汰隐性个体后，F1中Aa的概率为2/3，F2中Aa的概率为1/2，F3中Aa的概率为2/5，曲线II符合，故选项A正确。由于杂合子的连续自交过程中，没有外界因素的作用，因此整个过程中其各代A和a的基因频率始终相等。曲线I是杂合子随机交配过程中各代中Aa的基因型频率的变化曲线，符合遗传平衡规律，因此整个过程中A、a的基因频率，Aa基因型频率都不会发生改变。故选项D正确。
nlc202309051545
答案 C
点拨 连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体这四种情况下，基因型Aa在Fn中所占的比例如图所示：
[ 遗传系谱图中概率要细心]
例5 半乳糖血症是一种人体不能利用半乳糖，导致半乳糖在肝脏堆积及心智发育迟滞的遗传病。下图为某半乳糖血症家族系谱图。根据系谱图分析，下列有关叙述不正确的是（ ）
[1 2][3 4][5 6][7][8 9][10 11][12 13 14]
A.该病的遗传方式是常染色体隐性遗传
B.带有致病基因的男性个体不一定患病
C.10为杂合体的概率为2/3
D.若14与一患者婚配，所生儿子患病的概率为1/3
解析 根据正常的8号与9号生有患病的儿子和女儿可以判断该遗传病为常染色体隐性遗传病，因此选项A和B正确。假设半乳糖血症的致病基因为a，则1号基因型为AA，2号基因型为aa，6号基因型为Aa，7号基因型为AA的概率为1/3，是Aa的概率是2/3，因此6号与7号生下10号的基因型为Aa的概率为：1/3×1/2+2/3×1/2=1/2，故选项C错误。根据题意可知8号与9号的基因型都为Aa，则生下的14号的基因型为AA的概率为1/3，是Aa的概率是2/3，14号与患者婚配所生儿子患病的概率为：2/3×1/2=1/3，故选项D正确。
答案 C
点拨 在高考中，基因型频率的计算也往往会与遗传系谱图有机结合起来考察同学们综合分析的能力。遗传系谱图的分析一般分为以下四个步骤：
①判断遗传病的遗传方式是伴Y遗传还是细胞质遗传。伴Y遗传的特点是传男不传女，只有男性患者没有女性患者，代代相传。若有女患者的出现，则可以否定伴Y遗传。细胞质遗传的特点是：母亲患病，后代中不论男女一定都患病。出现反例即可否定。若两种遗传方式都不是，则看第②条。
②判断显隐性。无中生有为隐性（即双亲无病却生出有病的后代，则一定是隐性遗传病），有中生无为显性（即双亲有病生出无病的后代，则一定是显性遗传）。
③判断致病基因的位置。在确定了性状显隐性的前题下，一般先通过否定伴X染色体遗传的方式来肯定常染色体遗传。若判断为隐性遗传病，则找患病的女性，观察其父亲、儿子的性状，只要有一个正常，则不可能为伴X遗传，一定为常染色体遗传。若判断为显性遗传病，则找患病的男性，观察其母亲、女儿的性状，只要有一个正常，则不可能为伴X遗传，一定为常染色体遗传。若不能排除在X染色体上的可能性，则可能是位于X染色体上或常染色体上。
④确定个体的基因型，再计算基因型频率（概率）。
[练习]
1.某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%，色盲在男性中的发病率为7%，现有一对表现正常的夫妇，妻子为该常染色体遗传病基因和色盲致病基因携带者，那么他们所生小孩同时患上述两种遗传病的概率为（ ）
A.1/88 B.1/22
C.7/2200 D.3/800
2. 果蝇长翅（V）和残翅（v）由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是（ ）
A.v基因频率降低了50%
B.V基因频率增加了50%
C.杂合果蝇比例降低了50%
D.残翅果蝇比例降低了50%
3. 并指I型是一种人类遗传病，该病受一对等位基因（A、a）控制。下图是某家族的遗传系谱图，据图分析，最准确的叙述是（ ）
[Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ][1 2][5 6][3 4][7 8][9 10] [正常女性][正常男性][男性患者][女性患者]
A.该病的致病基因是显性基因，不一定位于常染色体上
B.Ⅲ9是杂合子的概率是1/2
C.若Ⅲ9与男性患者结婚，生了一个表现型正常的孩子，其再生一个表现型正常的儿子的概率为1/8
D.若Ⅲ9与一男性患者结婚，其后代所有可能的基因型是AA、Aa
[参考答案]
1. A 2. B 3. C
频率优化 第4篇
目前, 随着全球电力系统自身的发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高, GIS组合电器与传统敞开式电器相比集成化程度高、现场安装试验周期短、节省占地等一系列优点, 被广泛运用到电力系统中, 并将成为本世纪高压电器的发展主流。然而, 组合电器在工厂整体组装完成以后进行调整试验, 试验合格后, 以间隔模块的方式运往现场安装。运输过程中的机械振动、撞击等可能导致GIS原件或组装件内紧固件松动或相对位移。安装过程中, 在联结、密封等工艺处理方面存在失误, 导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷, 空气中悬浮的尘埃、导电微粒杂质和毛刺等在安装现场又难以彻底清理, 且难以检查出来, 将引发绝缘事故。因此GIS必须进行现场耐压试验, 而长期以来, 为避免GIS设备内部的抽压PT、母线PT在工频耐压下发生过激磁损坏, 先将组合电器本体安装完毕, 进行一次耐压试验, 然后将PT、抽压PT装进已试验合格的间隔内, 再进行一次运行电压检验。在上述安装试验过程中, 安装专业和试验专业施工需要中断, PT气室需要进行两次真空处理及充注气体工作, 费时费力, 重复性工作多, 残留SF6气体排向大气, 污染环境。所以, 提出一种全新的试验方法, 确保组合电器安装试验工作一次完成, 并且带来可观的安全效益、经济效益和环保效益。
一、变频耐压试验优点
变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现电容谐振, 在被试品上获得高电压、大电流, 是当前高电压试验的一种新的方法与潮流, 在国内外已经得到广泛的应用。
变频串联谐振是谐振式电流滤波电路, 能改善电源波形畸变, 获得较好的正弦电压波形, 有效防止谐波峰值对被试品的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态, 当被试品的绝缘点被击穿时, 电流立即脱谐, 回路电流迅速下降为正常试验电流的数十分之一。发生闪络击穿时, 因失去谐振条件, 除短路电流立即下降外, 高电压也立即消失, 电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程很长, 很容易在再次达到闪络电压断开电源, 所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。
二、频率控制原理
根据电磁学公式U=4.44NfФ, 保持磁通量Ф值不变, 提高频率f, 即可提高电压U。110kV电磁式PT最高长期运行电压为69kV (相电压) , 组合电器耐压试验电压值为184kV;220kV电磁式PT最高长期运行电压为139kV (相电压) , 组合电器耐压试验电压值为365kV, 控制试验频率使其大于131Hz, 使得耐压试验时PT内部磁通与正常运行时大小相等, 不会在耐压试验中发生过激磁损坏。这样, 组合电器内部的抽压PT、PT可随组合电器本体一并安装试验, 安装试验效率高, 且避免了重复充放SF6气体污染环境。
现场实施过程中, 试验频率的控制可通过组合匹配试验电抗器, 改变现场试验接线来实现。试验前测定组合电器电容量, 选择合理的加压试验地点, 根据公式来提前规划系统频率。公式中的L是指试验设备中谐振电抗器的电感量, C是指被试设备电容量, 选择电感量时需根据试验范围统计试验设备的电容量, 利用频率公式, 确定电感量的经济合理数值, 因试验频率与被试回路的电抗量和电容量的乘积成反函数关系, 所以电感量容易确定, 并具有普适性。
三、现场注意事项
对于新安装的GIS, 绝缘试验应在GIS安装完毕并充入额定压力SF6气体后以及所有其它设备现场试验进行完毕后进行。试验时, GIS组合电器的各个刀闸、断路器的断口间也应进行交流耐压试验, 施加电压值为额定耐受电压的80%。在进行交流耐压试验时, 试验电压应施加在每相母线和外壳之间, 一次一相, 其它相的母线应可靠接地。
应做好各项事前检查, 并检查系统接线状态。在试验前, 要检查各间隔气室的SF6气体压力正常, 进出线两端不能与主变压器和电缆终端已经脱离, 且安全净距足够, 避雷器已经与耐压试验回路进行隔离, 电流互感器二次绕组已经短路接地, 电压互感器二次绕组已经开路并接地。做好试验接线策划, 确保进行带PT、抽压PT回路耐压试验时谐振频率大于131Hz。
四、实施效果评估
在实施频率控制以前, 组合电器安装试验流程见图1, 实施频率控制后, 组合电器安装试验流程见图2。
对比可见, 变频耐压试验较工频耐压试验而言, 使得组合电器安装试验流程中减少4个工作模块, 流程更加简洁, 且消除了重复性工作。实施变频耐压试验以后, 组合电器的安装工作一次完成, 避免了施工中断引起的停工损失, 机械、人员使用效率显著提高。实施变频耐压试验后, 组合电器PT、抽压PT气室避免了二次充放SF6气体, 减少了气体浪费, 并避免了SF6气体排向大气污染环境。
五、结语
随着科技发展, 试验技术的突飞猛进, 但试验与安装环节的结合上缺乏有效沟通, 以致规程规范、厂家安装说明书更新不及时。变频耐压试验技术就是利用试验的科技优势革新组合电器安装试验流程, 用先进的试验手段避免了重复性的安装工作, 既有效保护了环境, 又增加了企业和社会效益。
参考文献
检测频率 第5篇
（1）土工
采用标准方法进行含水率、颗粒分析、液塑限、土工击实、CBR检测；检测频率：土质发生变化或5000m3/次。
（2）砂、石
采用标准方法进行筛分、含泥量、压碎值、针片状含量、密度检测；检测频率：400m3/次。
（3）水泥
采用标准方法进行细度、标准稠度、初终凝时间、安定性、胶砂强度检测；检测频率：200t/次（袋装）、500t/次（散装）。
（4）钢筋
采用万能试验机进行抗拉强度、冷弯性能、伸长率和可焊性进行检测；检测频率：60t/次。
（5）石灰
采用有效氧化钙和氧化镁简易测试方法检测；检测频率：200t/次。
（6）沥青
采用标准方法进行针入度、软化点、延度和老化性能检测；检测频率：石油沥青100t/次、改性沥青50t/次。
（7）砖
采用标准方法进行尺寸、外观质量、强度检测；检测频率：3.5-15万块为一批、不足3.5万块按一批。
（7）矿物掺合料
检测频率：200t/次.2.现场试验
（1）路基压实度
采用环刀法、灌水法和灌砂法检测；检测频率：①基层：环刀法1点/1000m2，灌砂、灌水法：每车道每20米1点。②土方路基：1000m2每层3点。
（2）石灰、水泥剂量
采用EDTA滴定测试方法检测；检测频率：3点/1000m2。
（3）无侧限强度试验
采用标准方法检测；检测频率：2000m2/1组（6块）。
（4）地基承载力
采用轻型和重型触探仪测试方法检测；检测频率：每个基坑。
（5）泥浆性能
采用相对密度计、粘度计和含砂率计检测；检测频率：每根钻孔灌注桩。
（6）孔道压浆
采用标准方法进行检测；检测频率：每工作组为一个验收批，至少留置一组，每组6块。
（7）水泥砼坍落度
采用坍落度仪测试方法检测；检测频率：每一工作班不少于1次。
（8）水泥砼、砂浆强度
采用立方体试块抗压强度测试方法检测；检测频率：100m3/
1组。
（9）水泥砼构件回弹
采用回弹仪测试方法；检测频率：每个构件/组。
（10）沥青混合料马歇尔
采用击实法成型试件测定密度、饱和度、空隙率、稳定度、流值；检测频率：每日、每品种检查1次。
（11）沥青混合料中沥青含量试验
采用抽提仪法检测沥青含量并对抽提后的集料筛分；检测频率：一个台班/2次。
（12）沥青面层压实度及厚度
采用钻芯法进行检测；检测频率：1点/1000m2。
（13）桥面铺装平整度
采用3m直尺测试方法检测；检测频率：全桥每车道连续检测，每100m计算σ。
（14）桥面抗滑
构造深度采用摆式仪测试方法检测；检测频率：每200m测3处。
（15）路基路面弯沉
采用贝克曼梁测试方法检测；检测频率：单车道每20m一个点。
（16）沥青混凝土路面平整度
采用3m直尺、测平仪测试方法；检测频率：全线每车道连续检测，每100m计算σ。
（17）抗滑
采用摆式仪测试方法检测；检测频率：双车道每200m测1处摩擦系数。
采用手工铺砂法测试方法检测；检测频率：双车道每200m测1处构造深度。
（18）沥青混凝土路面渗水
采用路面渗水系数测试方法检测；检测频率：双车道每200m一处。
（19）钢筋焊接和钢筋机械接头
钢筋焊接：300个为一批。取6个，3个拉伸，3个冷弯。机械接头：300个为一批。取3个，做拉伸。
3.外委送检试验
（1）钢绞线：60t/次；
（2）锚具、夹具：1000套为一验收批；
（3）连接器：500套为一验收批；
频率优化 第6篇
【关键词】二语词汇习得 词频 分布
【中图分类号】H3194.110 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）27-0136-02
1.频率对二语习得影响
1.1 频率效应
从语言学的角度来看，频率（frequency）是指某语言条目在一个文本或者语料库中的出现次数（Rechards，2000）。Hatch 和 Gough（1976，in Larsen-Freeman，2002）首先提出了关于频率的假设。他们指出语言项目出现的频次越高，就会越早被学习者习得。Ellis 是研究频率效应最重要的学者之一，提出了基于频率的二语习得理论。Ellis（2002）认为人们对不同层次语言现象的处理与加工都依赖于语言分布的频率知识，“频率是个关键的决定性因素，它无处不在，在语言习得和处理中是一个基础的认知机制。”文秋芳（2003）将他的观点总结为以下三个假说：（1）语言学习是范例学习（2）学习语法是掌握结构（3）频率是语言习得的关键。
对于Ellis的观点一些学者持保留意见（Bley-Vroman ，2002；Larsen-Freeman，2002；文秋芳，2003；罗瑜，2005）。Bley-Vroman（2002）指出有些语言项目并不被学习者经常遇见但却也能被习得。Larson-Freeman（2002）表示 Ellis 的观点没能考虑到二语学习者的主动性因素，并举例尽管有些语言项目的出现频次很高，但仍然很难被习得。文秋芳（2003）认为虽然语言处理的过程依赖于频率知识，但这并不意味着语言学习就基于频率。她同时强调，其它如输入强度、凸显度、时间分布、新颖度及学习者个体差异也会对频率作用的实施产生作用。罗瑜（2005）认为只要语言输入被当做是语言学习的基础，那频率的重要性就应当得到重视。此外，语言项目多次出现也能促进语言自动化的实现。
1.2 实证研究
关于输入频率对二语词汇习得的作用研究始于 Saragi，Nation 和 Meister（1978）。他们的实验结果表明目标词的出现次数和被试的词汇习得结果之间有0.34 的相关性。沿着这条研究路径，Waring 和 Takaki（2003）发现目标词至少重复8次才能让被试在三个月之后有一半的可能性认出这些词。他们同时指出想要掌握词汇知识，词汇至少要复现20次。Brown ，Waring 和Donkaewbua（2008）也通过研究发现随着词汇出现频次从1上升至20，学习者们的词汇知识的掌握也有了一个大幅提高。Webb 和 Chang（2014）也发现从习得词汇意义-形式这一方面词汇知识来看，习得结果与词频呈显著相关。
上述研究大多只关注词汇形式和意义的识别和掌握，而有另外一些研究者从更加全面的角度去探究学习者对词汇不同方面接受性和產出性知识的掌握。Webb（2007）分析了词汇复现次数的不同（1次，3次，7次和10次）对学习者在词汇拼写、联想、语法功能、句法和形式和意义方面习得的影响。结果显示随着词频上升至10次，词汇的接受性和产出性知识习得都有了显著提高，同时词汇出现频率越高对产出性词汇的习得越有帮助。具体来说，词汇出现一次时，接受性词汇各方面习得都有了明显提高，而产出性知识中只有拼写知识的掌握有了提高。而当词汇重复7次时，学习者在接受性词汇知识方面的提高非常小，而产出性词汇知识仍然有着显著提高。Heidari-Shahreza，Moinzadeh和Barati（2014）做了类似的研究，结果表示词汇意义和形式方面的接受性知识和词汇联想的产出性知识受输入频率的影响最大，此外，学习者在对词汇知识的接受性和产出性维度上的习得并没有明显差异。龚兵（2009）通过测试分析表明学习者对高频词的习得程度要高于低频词，但输入频率的增长对词义的习得有着明显作用，而对词形、词汇搭配方面的知识习得并没有明显影响。
综上所述，近年来国内外学者关于频率和二语习得关系的所有研究结果基本显示高频对二语词汇习得有着积极意义。部分学者探究了能使词汇习得发生所需的输入频率，然而不同的学者对这一问题有着不同观点。如Saragi，Nation 和 Meister（1978）认为需要10次，Waring 和 Takaki（2003）则认为需要20次。不同研究在结果上的差异很有可能是由于对词汇习得的不同定义造成的，有些学者侧重词汇的语义知识方面，有些学者则测试了包括拼写语法语义等多方面的词汇知识。不同的词汇习得测试工具也会对实验结果有所影响。
2.频率分布对二语习得的影响
2.1 Range 的定义
上述大量研究表明词汇复现的频率对语言的习得至关重要，然而同样值得注意的是，词汇复现的分布情况同样在很大程度上影响着二语词汇学习。Nation（2001，in Li，2009）认为频率和分布决定着哪些词汇应当被学习。这里的词汇分布（range）是指“将语料库随机分成相等的部分（比如说100份），看某单词出现在多少个语料块中”（Leech，2001）。Leech（2001）指出高频并不代表着高分布，从这个角度上来看，复现次数相同的单词对于学习者来说的有用程度并不相同。比如说，把教材当成语料库，教材中的文字作为语言材料，那么在复现次数相同的前提下，单词分布的单元数越多，对词汇学习的帮助越大。从词汇分布上来看，复现可以分为集中复现（massed repetition）和间隔复现（spaced repetition）。集中复现意味着在连续的一段时间内一直关注同一个单词，而间隔复现则意味着将词汇的呈现在这一段时间内分散开来。若是某个单词在某语料库中享有更广的频率分布则就表明这个词是间隔复现的，更有利于学习者的词汇习得。
2.2 实证研究
许多专家通过实验表明频率分布的范围越广越能保证词汇学习，更能促进词汇记忆的保留。Bloom 和 Shuell（1981）调查了不同复现分布方式对词汇学习记忆的影响。研究表明在即时测验中两种频率分布形式对被试词汇习得的结果影响没有明显差异，然而在延时测试中，间隔复现组被试的表现要明显好于集中复现组。Li（2009）对小学教材《新标准英语》的统计显示，虽然有很多词在教材中出现了很多次，但其中有很大部分只出现在某一个单元，表明该教材的词汇分布不均衡。Li（2009）同时指出这种情况可能是由于不同单元或教材的不同册的主题差异较大所造成的。Webb 和 Chang（2014）的实验表明频率分布与词汇习得相关性不大，并推测该结果是因为测试单词中很少有分布较广的，并同时指出词汇学习和词汇复现之间的关系很有可能被其他因素所影响。
3.结语
频率和分布是语言输入中影响二语词汇习得的两大因素。考虑到现有教材一般都有词汇复现次数不够、词汇复现不均衡、词汇集中出现在少量单元的情况，英语教学应重视词频和分布这两大因素的重要性，一方面有意提高重点词汇在课堂上的出现次数，人为地提高词汇复现频率，另一方面增加重点词汇的复习回顾环节，特别是那些前面单元出现过、隔了好多单元都不再出现的单词，从而给学生提供更好的巩固词汇知识的机会。
参考文献：
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频率优化 第7篇
超声换能器是应用压电陶瓷材料具有的压电效应,将电能量转化为高频率超声波能量的一种智能装置。目前,超声换能器已经广泛应用于国民生产的各个领域,如工业焊接、水声、环保、医疗等,成为工程装备中重要的核心执行机构[1,2]。
在当前我国日趋被重视的半导体工艺与设备中,芯片键合换能器是被公认的超声键合装备的关键部件之一[3,4,5],其主要作用是为细微金属引线(如金线、铝线、铜线)与基板相互连接提供必需的超声能量,实现半导体器件IC或LED芯片的信号传递。虽然在结构组成上,键合换能器与其他工业领域的压电换能器类似,但其工作的对象与条件更为苛刻,表现为:金属引线的直径为12.5～25.0μm,环境温度约200℃,换能器运动加速度高达约20g,且通常情况下换能器保持24h连续工作。因此,这些特殊的键合条件与因素对超声换能器的能量稳定性与精确控制都提出了很高的要求。
当前对超声换能器的研究大多集中于设计方法与过程,包括有限元、等效电路方法、传递矩阵方法等[6,7,8]。国内外对换能器性能优化的研究鲜有报道。事实上,基于以上方法设计的换能器在频率与振动模态上经常存在诸多问题,如频率漂移、模态混叠、模态畸变、阻抗过高等[9,10]。因此,优化超声换能器性能对提高其自身的能量传递效率具有重要意义。本文针对超声键合换能器设计中存在的模态混叠现象,研究了其结构优化与控制方法,并用相关试验进行了验证。
1 超声键合换能器的模态混叠现象
超声键合换能器主要由前盖板、后盖板、压电陶瓷、变幅杆等部分组成,如图1所示。在超声发生器的驱动下,压电陶瓷通过逆压电效应将电能转换为轴向机械振动,经由变幅杆的位移放大作用,将超声能量传递到芯片键合界面。
表1与表2为一组超声键合换能器的主要材料参数与主要尺寸。利用美国Agilent公司4294A阻抗分析仪扫频实测该换能器的频率与导纳特性,测试条件为:起始频率55kHz,终止频率70kHz,频率间距5Hz。测试结果如图2、图3所示。由测试结果可知:在55～70kHz范围内,该换能器的工作频率为61.680kHz,此时系统阻抗为最小值;此外,换能器还包含57.452kHz干扰频率。从导纳上可发现,此时换能器有两个频率的导纳圆混杂在一起。因此,工作频率与干扰的非工作频率相互接近,造成实际工作中超声驱动电源有可能跟踪在干扰频率点上,或者在工作频率与干扰频率之间相互切换,导致换能器的超声能量输出不稳定。
利用有限元方法计算该超声换能器的固有频率与振动模态,采用的商业软件为ANSYS 9.0,模型包含12 430节点,8149单元,采用Block Lanczos计算方法进行计算。结果表明,在56～65kHz范围内,换能器包含3阶固有振动模态,即61.399kHz轴向模态、59.824kHz垂直弯曲模态、62.563kHz水平弯曲模态,如图4～图6所示。可以发现,各阶模态混叠在一起,在超声发生器频率跟踪精度有限的情况下,这些模态都有可能被激发,产生多模态效应。
2 优化方法与过程
2.1 频率灵敏度方法
设换能器的任一结构参数为pj(j=1,2,…),换能器第r阶模态的固有振动方程为[11,12,13]
(K-ω2rM)ϕr=0 (1)
式中,K为系统刚度矩阵;M为系统质量矩阵;ϕr为第r阶振型矩阵;ωr为第r阶模态频率。
对式(1)求偏导数,并利用振型与质量矩阵归一化的关系,得到模态频率对结构参数的灵敏度:
考虑到换能器结构参数pj的大小相差较大,采用相对灵敏度:
采用差分近似可得:
式中,Δpj为结构参数pj的变化量;ΔK为系统刚度矩阵的变化量;ΔM为系统质量矩阵的变化量。
因此,给出结构参数pj的一个摄动量,通过有限元模型计算摄动后的刚度矩阵和质量矩阵的变化量ΔK和ΔM,由式(4)可求得模态频率对某一结构参数pj的相对灵敏度。
2.2 优化过程
基于上述频率灵敏度方法,对换能器有限元模型进行各结构参数摄动,即各结构尺寸变化量为±1%,提取模型变化前后的刚度与质量矩阵差(即ΔK和ΔM)以及各阶模态的振型(即ϕr),代入模态灵敏度计算公式(式(4)),可得各模态频率对结构参数的灵敏度,计算结果如图7所示。可以发现,轴向振动模态对结构参数D1(即变幅杆直径)的灵敏度不大,而其他模态对变幅杆直径D1的灵敏度很大。因此,适当调节结构参数变幅杆直径D1,可以有效地将轴向模态与其他非轴向模态分离。
3 优化结果与验证
对于超声键合工艺,换能器的工作模态与非工作模态之间频率间隔控制在3kHz范围之外为最优。将变幅杆直径D1从7.8mm调节到8.5mm,利用有限元方法计算优化之后的系统振动模态,结果如图8～图10所示,此时工作频率与非工作频率最小间隔为3.408kHz。由此可得,微调变幅杆直径D1,可将水平弯曲和垂直弯曲的非轴向工作模态从55～65kHz范围内分离出来,保证超声发生器频率跟踪范围内只存在唯一的工作频率,使得换能器单一的工作模态被激励成为可能。
将变幅杆直径D1改变之后,对换能器的频率与导纳特性进行测试验证。图11、图12为实测结果,可以发现,优化之后的换能器在55～65kHz范围内只有唯一的轴向频率,导纳圆也近似为单一的圆形,表明换能器工作频率附近杂散的干扰频率得到有效抑制,保证了换能器在一定范围内只存在单一纯净的轴向工作频率。
4 结束语
针对超声换能器设计上存在的模态混叠问题,采用模态频率灵敏度的方法,通过结构优化,实现了换能器工作频率与非工作频率的分离,有效地控制了换能器模态混叠的现象。以61kHz芯片键合换能器为对象,使用阻抗分析仪和有限元方法相结合,均发现换能器在61kHz工作频率附近存在明显的模态混叠现象,依据模态灵敏度的计算结果,通过最小量地改变变幅杆直径,有效地将水平与垂直弯曲等非工作模态从轴向工作模态中分离出来,保证换能器工作频率附近没有存在其他杂散的干扰频率,使得工作过程中换能器被驱动在唯一的工作频率点,从而提高了换能器超声能量输出的稳定性。
摘要：针对超声换能器设计上存在的双共振峰或多共振峰等常见问题,提出了一种基于频率灵敏度方法的换能器结构优化设计方法。以芯片键合超声换能器为例,采用模态频率灵敏度的方法,通过最小量地修正变幅杆的直径,实现轴向工作频率与其他非工作频率的分离,有效地抑制了工作频率附近杂散的非工作模态对自身模态的干扰,确保在工作状态下换能器被驱动在单一的工作频率,从而提高了超声能量输出的稳定性。
频率优化 第8篇
频率反映有功发电与负荷的平衡情况。当系统出现大的有功缺额时,频率会发生较大偏移,可能引发连锁故障和频率失稳[1]。作为国内电力系统“三道防线”的重要组成部分,受控的低频减载(under-frequency load shedding,UFLS)方案对维持频率稳定具有重要意义[2]。按启动判据的不同,低频减载方案主要有[3,4,5,6]:基于启动频率和动作延时的传统方案、基于频率变化率(rate of change of frequency,ROCOF)的自适应方案、在传统方案动作前增加一轮基于ROCOF的切负荷轮次的半适应方案,以及采用人工智能方法的方案等。其中,传统方案采用逐次逼近的控制思想,通过多轮基本轮和特殊轮的组合,能够适应较大范围扰动,在国内电网中占有主导地位[2]。
传统低频减载方案整定方法[2]在无备用方式下利用单机带集中负荷模型进行整定,方法简便,但存在方案偏保守、适应性差的缺陷。文献[7]利用系统频率响应模型整定低频减载方案,可在一定程度上反映调速系统作用。为提高低频减载方案适应性,文献[8,9]考虑运行方式变化、故障概率等利用全时域仿真综合优化低频减载方案。文献[10]通过同调分区对全网低频减载方案进行综合协调优化。文献[11]对低频减载和低压减载方案进行了综合协调优化。文献[12]综合考虑频率—电压动态,提出了计及频率—电压相关系数的减载控制方法,以近似考虑电压波动对低频减载的影响,但该系数的合理求取仍有待深入研究。
为提高低频减载方案整定的准确性和方案的适应性,本文基于暂态频率偏移安全性(transient frequency deviation security,TFDS)对传统低频减载方案各轮切负荷量进行优化整定;分析电压波动对低频减载方案的影响,探讨将电压波动折算为频率偏移以提高低频减载方案适应性的方法。
1 模型简化与TFDS
1.1 模型简化假设
在动态过程中,频率呈现非常复杂的时空分布特性[13],且频率—电压相互耦合,影响低频减载方案的有效性。充分考虑频率时空分布特性和频率—电压特性虽然能够在理论上提高低频减载方案的有效性,但将导致低频减载方案整定异常复杂,甚至难以求解。因此,通用的做法一般是将低频减载方案整定与有效性验证分开。在整定计算中假定系统频率统一,并忽略动态过程中的电压波动,采用简化模型降低整定的复杂度[2,7];在方案校验中采用全时域仿真工具详细校验系统动态对低频减载方案的影响,并进行必要的优化,协调低频减载方案与其他控制措施。
特别地,对于大规模互联电网中各区域电网的频率响应特性差异,可以在合理的电网分区基础上对各区域电网分别进行整定和协调[10,14],以满足区域频率控制和全网频率控制的需要。
忽略频率时空分布特性和电压波动的影响后,本文采用平均系统频率(average system frequency,ASF)模型分析系统频率动态,如图1所示。图中,Pmi为机组i的机械功率,PmΣ为系统总机械功率,PeΣ为系统总负荷,Δω为系统平均频率。
1.2 TFDS与低频减载方案启动判据
TFDS[15]用于定量描述系统暂态频率偏移程度。针对由频率阈值fcr和时间阈值tcr构成的频率安全二元表[fcr,tcr],图2(a)所示频率响应持续低于fcr的时间为tb,如果tb>tcr,则认为暂态频率不安全,相应地,tb<tcr为暂态频率安全,tb=tcr为暂态频率临界安全。
为定量评价频率偏移,本文定义TFDS的裕度为:
式中:f0为额定频率;fcr′为使给定频率曲线在[fcr′, tcr]下恰为临界安全的频率阈值。
显然,η<0为暂态频率不安全,η>0为暂态频率安全,η=0为暂态频率临界安全。
随功率扰动量ΔP增大,频率偏移增大,η将逐渐降低,如图2(b)所示。当η=0时,相应的扰动量ΔPcr为二元表[fcr,tcr]的临界扰动量,可以通过启发式的线性插值方法进行求取,如附录A图A1所示。
若fcr>f0,即要求频率持续高于fcr的时间不能超过tcr,此时可将频率响应f折算为feq=2f0-f,对feq在二元表[2f0-fcr,tcr]下进行TFDS分析。
传统低频减载方案动作判据为:当系统频率持续低于启动频率fi的时间超过动作延时ti后,第i轮启动。这与TFDS的定义一致。因此,[fi,ti]可视为一个暂态频率安全二元表。据此,本文在低频减载方案各轮启动频率和动作延时确定的条件下,利用TFDS实现对各轮切负荷量的优化整定。
2 低频减载方案的优化整定
2.1 基本轮的优化整定模型
参考文献[2],合理设定系统可能遭受的最大功率缺额为PdistMAX,并预先整定低频减载方案基本轮的轮数、启动频率和动作延时等。假设设计n轮基本轮,各轮启动频率和动作延时构成n个暂态频率安全二元表:[f1,t1],[f2,t2],…,[fn,tn]。
低频减载方案基本轮整定的目标是优化各轮切负荷量Pshed,i,以保证在任意扰动Pdist(Pdist≤PdistMAX)下,方案S={Pshed,1,Pshed,2,…,Pshed,n}均能可靠控制系统频率,即方案S所能适应的最大扰动Pdist,max(S)为PdistMAX。因此,基本轮的整定可表示为:
式中:ΔPdist,max为最大适应扰动偏差,其目标为0。
式(3)表示频率持续低于fMIN的时间不超过tMIN,对应于机组低频保护约束,式(4)表示频率持续高于fMAX的时间不超过tMAX,对应于机组超速保护约束,即分别满足二元表[fMIN,tMIN]和[fMAX,tMAX]。式(5)和式(6)分别表示稳态频率f∞不超过上限f∞MAX、不低于下限f∞MIN,对应于系统长期稳定运行的频率约束。
基本轮用于抑制频率快速下降,维持频率稳定,要求式(3)不越限。因此,本文以二元表[fMIN,tMIN]对应的临界扰动ΔPcr,MIN作为方案S所能适应的最大扰动,即Pdist,max(S)=ΔPcr,MIN。此外,基本轮无需满足式(6),此约束可在特殊轮中予以考虑。
由于Pdist,max(S)和式(3)、式(4)与方案S的关系无法用显式表达,上述模型难以采用数学规划方法求解。本文采用下述启发式的优化方法求解。
2.2 基本轮的优化整定
假定前i-1轮已整定,分别切负荷Pshed,1,Pshed,2,…,Pshed,i-1,并构成方案Si-1={Pshed,1,Pshed,2,…,Pshed,i-1}。在方案Si-1的作用下,[fi,ti]和[fi+1,ti+1]的TFDS裕度指标如图3中实线所示。
图3中,ΔP
在式(4)和式(5)的限制下,扰动略大于ΔP
考虑式(5),当扰动为ΔP
若此时系统稳态频率恰为f∞MAX,则应满足:
式中:KG和KL分别为机组和负荷的单位调节功率。
求解式(7)和式(8)所得的Pshed,i即为式(5)对应的第i轮切负荷量上限,记为Pshed,i,max-∞MAX。显然,KG和KL参数越大,第i轮所需切负荷量就越小。因此,切负荷过程中尽可能保留单位调节功率较大的负荷有助于降低切负荷量,维持频率稳定[3]。
综合式(4)和式(5),第i轮的可切负荷量上限Pshed,i,max为:
考虑实际系统频率响应的复杂性,第i轮切负荷量应在Pshed,i,max的基础上保留一定的裕度:
式中:α为基本轮切负荷因子,0≤α≤1,α的具体取值需要通过优化确定,以保证方案的适应性。
第i轮动作切除Pshed,i后,[fi+1,ti+1]的TFDS指标变为图3中的虚线,相应的临界扰动量变为ΔP
显然,在一定α取值下,方案S对应的ΔPdist,max可能不满足最大适应扰动量的误差要求,需对方案进行优化。由于低频减载方案与α密切相关,本文利用线性插值优化α取值,直至ΔPdist,max小于误差阈值ε,即可得到满足系统频率控制要求的基本轮切负荷方案。基本轮优化流程如附录A图A3所示。
优化后的α取值大小反映了系统运行方式的重载程度及系统频率稳定性。若α接近或大于1,表明系统处于极端运行方式,应考虑调整系统运行方式(增加旋转备用或降低负荷水平)减小α,以提高系统频率稳定性,适应系统最大扰动量。
2.3 特殊轮的整定
特殊轮用于基本轮动作后系统频率不满足式(6)时进一步切除负荷以恢复系统频率。特殊轮的整定一般只考虑式(5)和式(6)。
以扰动略小于基本轮第i+1轮的临界扰动量ΔP
系统稳态频率f∞满足式(12)。
联立式(11)和式(12)可解得f∞。若f∞≥f∞MIN,则介于ΔP
假定特殊轮切除P(i)shedA,系统功率不平衡量为:
系统频率恰恢复至f∞MIN需满足式(14)。
联立式(13)和式(14)所解得的P
同理,由于式(5)限制,频率恰恢复至f∞MAX时应满足式(8),联立式(13)和式(8)所解得的P(i)shedA即为式(5)对应的特殊轮最大切负荷量,记为P(i)shedA,max。
考虑临界情况,当扰动略小于ΔP
P
不同基本轮的临界扰动量对特殊轮的要求是不同的。实际整定时,特殊轮总切负荷量下限PshedA,min和各轮切负荷量上限PshedA,step应取为:
为减少特殊轮轮数,特殊轮轮数m和各轮平均切负荷量PshedA可设计为:
式中:ceil(·)为向上取整函数。
为简单计,特殊轮各轮的启动频率均设置为f∞MIN,并通过不同的动作延时相互配合。
2.4 方法特点
上述方法具有以下特点。
1)将基本轮启动判据视为频率安全二元表,利用TFDS定量分析实现基本轮和特殊轮的优化整定,整定方案更为准确。
2)通过暂态欠切约束的定量分析能够可靠地保证系统适应最大扰动量且不发生频率失稳。
3)α的优化结果能够定量反映系统运行方式的重载程度,并反映系统频率稳定性。
3 电压波动对低频减载方案的影响
低频减载方案的整定一般都基于电压恒定假设。但在实际系统中,频率与电压相互耦合,动态过程中的电压波动会影响低频减载方案的有效性[6,12]。
考虑静态负荷模型:
P=P0g(f)h(U) (18)
式中:P0为额定电压U0、额定频率f0下的额定负荷;g(f)和h(U)分别为负荷功率P与频率f和电压U相关的特性,有功负荷一般与f或U正相关。
假定系统发生功率缺额ΔP0,系统应切除总量为ΔP0的负荷以平衡功率。但是,动态过程中的电压波动会导致负荷功率发生改变,从而影响系统等效功率缺额。考虑电压下降ΔU的情况,电压U=U0-ΔU。若不计频率变化,等效功率缺额变为:
ΔP0′=ΔP0-P0g(f0)(h(U0)-h(U)) (19)
由于电压下降,等效功率缺额变小,频率偏差也会变小。因此,以频率偏差作为触发条件的低频减载方案可能出现欠切。显然,此时如能考虑电压跌落对频率动态的影响,更多或更快地切除负荷,则有望平抑电压波动对低频减载方案的影响。
低频减载方案的整定中忽略电压变化的负荷特性为:
P=P0g(f′)h(U0) (20)
式中:f′为虚拟频率。
令实际系统中的负荷功率(式(18))与电压恒定假设下的负荷功率(式(20))相等,求解可得到虚拟频率为:
虚拟频率f′将电压波动折算为频率变化。对于电压下降情况,f′<f,利用f′作为触发信号可促使低频减载装置更快动作或切除更多负荷。
如果动态过程中负荷节点电压升高,系统等效功率缺额增大,频率偏差变大,低频减载方案可能过切。若采用式(21)的f′触发低频减载方案,则可望更少或更慢地切除负荷,以平抑电压波动带来的影响。
特殊轮的控制目标是恢复系统频率至设定值,且动作延时较大,仍宜以f作为低频减载方案的触发信号,从而避免因电压持续偏移造成特殊轮误动或拒动。由此改进的低频减载方案的控制策略如图5所示。
由于系统动态过程中电压变化复杂,本节只初步探讨了将电压波动折算为频率波动的方法,且未考虑负荷切除对电压的影响,其有效性有赖于负荷特性的准确建模。如何避免电压短时跌落引起误动和更准确地考虑电压影响有待深入研究。
4 实际系统仿真
以山东电网为例进行低频减载方案整定,并进行比较分析。山东电网2011年某运行方式下总负荷约43.6 GW,141台机组投运,并通过辛安—聊城双回线、黄骅—滨州双回线及±660 kV银东直流受电约7 GW。fMAX,fMIN,f∞MAX,f∞MIN分别取为50.5,47.5,50.0,49.5 Hz,tMAX和tMIN均取为0。
4.1 低频减载方案整定
按传统方法,山东电网2011年低频减载方案(下称原方案)基本轮设置7轮,各轮动作延时均为0.2 s,动作频率依次为49.25,49.00,48.75,48.50,48.25,48.00,47.75 Hz,切负荷比例依次为4%,5%,6%,6%,6%,6%,6%;特殊轮设置1轮,启动频率为49.25 Hz,动作延时20 s,切除3%负荷。
利用本文方法对原方案分析可知,原方案能够适应不大于22.21 GW(约50.94%)的扰动,但基本轮在扰动略大于第1、第2、第3轮临界扰动量时会分别过切约95,79,33 MW负荷。原方案特殊轮在某些场景下会导致欠切,扰动接近22.21 GW时,欠切量高达2.62 GW,而在另外一些场景下特殊轮又会过切约0.04 GW负荷。原方案不能适应此运行方式。
以22.21 GW为最大适应扰动PdistMAX,本文方法优化整定低频减载方案(下称新方案)的结果如表1所示。其中,为抑制频率快速下降,第1至第4轮基本轮α取为0.95,其他轮α通过优化取为0.652。新方案基本轮各轮切负荷比例依次为3.59%,4.58%,5.63%,6.71%,5.37%,6.16%,6.97%,总计39.02%。按式(16)和式(17),特殊轮轮数为4,每轮切除982 MW(约2.25%)负荷,启动频率均为49.5 Hz,动作延时分别为10,20,30,40 s。新方案增加了特殊轮切负荷量,以保证在扰动量小于22.21 GW的情况下均能可靠地恢复系统频率。
在某个人计算机上(3.0 GHz CPU,2.0 GB RAM),本算例在MATLAB平台下的总整定耗时约为66 s。采用更高速的计算平台后,本方法能够实现低频减载方案的快速优化整定。
4.2 方案效果比较
为与其他低频减载方案进行比较,本文参考文献[4,6]等设计了半适应方案和自适应方案。其中,半适应方案在原方案的基础上增加一轮依赖于ROCOF的轮次,其启动判据为:若f<49.5 Hz且ROCOF小于-0.4 Hz/s,则延时0.2 s切除6%负荷;若f<49.5 Hz且ROCOF小于-0.2 Hz/s,则延时0.2 s切除3%负荷,特殊轮延时10 s。自适应方案的启动判据为:若f<49.5 Hz,则延时0.2 s切除的负荷等于ROCOF与4 917的乘积,并保留特殊轮(延时10 s)。
利用全时域仿真工具PSS/E分析系统失去外部电力后不同方案下的频率动态响应曲线如图6所示。
在原方案下,基本轮动作3轮共切除15%负荷,特殊轮不动作,系统最低频率48.588 Hz,稳态频率49.37 Hz,不满足式(6),系统总切负荷量不足。
半适应方案依赖于ROCOF的轮次切除6%负荷,并切除基本轮第1和第2轮及特殊轮,共计切除18%负荷,系统最低频率为48.97 Hz,稳态频率约49.90 Hz;自适应方案基于ROCOF切除约13.4%负荷,并切除特殊轮,共计切除16.4%负荷,系统最低频率为49.05 Hz,稳态频率约49.60 Hz;均满足控制要求。
新方案下,若不计及电压波动对低频减载方案的影响,基本轮动作3轮切除13.8%负荷,特殊轮动作1轮切除2.25%负荷,总计切除16.05%负荷,系统最低频率为48.571 Hz,稳态频率为49.55 Hz,满足控制要求;若同时采用计及电压波动的控制策略,低频减载方案的动作轮数不变,但基本轮第1和第2轮将分别提前约0.9 s和1.2 s动作,系统最低频率提高至48.696 Hz,稳态频率为49.55 Hz,满足控制要求。
从上述结果可以看出,新方案能够满足系统频率控制要求,具有较强的适应性。在计及电压波动对低频减载方案的影响后,电压跌落能够促使基本轮更快动作,从而使得新方案能在基本轮切除较少负荷的情况下获得更小的暂态频率偏移。相较于半适应和自适应方案,新方案的最大频率偏移较大,应考虑利用ROCOF信息进一步改善方案动作特性。
5 结语
传统低频减载方案的动作判据与TFDS概念类似。将低频减载方案的动作判据视为暂态频率安全二元表,利用TFDS优化整定低频减载各轮的切负荷量,整定方案更为准确,满足系统频率控制要求,并能够给出频率稳定信息。利用电压波动修正频率偏移能够改善低频减载方案的动作特性,提高低频减载方案的适应性;但如何充分利用动态电压信息还有待进一步研究。