CN114513048B - 一种智能型井场橇装电控一体化装置 - Google Patents

一种智能型井场橇装电控一体化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能型井场橇装电控一体化装置，包括，橇体、电源单元、变电单元、功率单元、多传动驱动单元、直流母线、制动单元、橇内数据采集单元、控制单元，最终由多传驱动单元驱动抽油机井组工作。电源单元内设置有第一电源和第二电源，第一电源为市电电源，其与外部电网相连，第二电源为自发电电源，其包括蓄电装置和自发电装置。控制单元使用群控算法控制多传驱动单元，保持上升段抽油机数量与下降段基本相同；控制单元可以对第二电源供电能力和耗电量进行对比，以选取供电电源，选取时，耗电值由抽油机实际运行数量确定，通过检测第二电源供电能力判定用电电源，在保障正常工作前提下减少市电的消耗，达到了节能减排的目的。

Description

一种智能型井场橇装电控一体化装置
技术领域
本发明涉及节能减排技术领域，尤其涉及一种智能型井场橇装电控一体化装置。
背景技术
目前油田石油开采抽油机控制装置大多采用的是露天分散布置在井口的柱上变台、电源箱、变频控制箱、数字化箱，一些工频拖动的还要加装就地补偿箱。首先，由于这些设备露天布置，设备运行环境非常差，可靠性、稳定性较差，故障率较高，使用寿命低，特别是夏季，因直击雷所造成生产停机频发；其次，这些设备布置受多因素影响，现场布置比较凌乱，规范性很差，不利于安全生产运行管理，导致设备使用寿命也急剧降低。同时，因其采用一井一机控制方式，设备数量多，能源综合利用率较差，即使有些井场采用了变频拖动，但应对抽油机下降段做功时，通常只能通过制动电阻消耗能量，节能效果依然不够明显。
近年来项目管理不断强调“标准化设计、工厂化预制、模块化施工、机械化作业、信息化管理”，当前井场的现状与“五化”要求相差较大，需要对现行方式进行较大改变才可以满足要求，而且原有抽油机控制方式已无法适应新形势下碳排放要求，节能效果不明显，需要一种新的，更节能环保的装置来满足井场的生产需要。
发明内容
为此，本发明提供一种智能型井场橇装电控一体化装置，用以克服现有技术中当前井场抽油机控制方式已无法适应新形势下碳排放要求，节能效果不明显的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种智能型井场橇装电控一体化装置，包括，
橇体，其为所述电控一体化设备承载部件，所述橇体下方设置有底座；
电源单元，其为所述电控一体化设备供电部件，所述电源单元内设置有第一电源和第二电源；
第一电源为市电，第二单元为自发电电源。两个电源都可以与变电单元连接，也可以选择单独连接。如果只配置了第一电源，控制单元会一直将第一电源与变电单元连接；如果同时配置了第一电源和第二电源的话，控制单元会优先使用第二电源，并实时监测装置状态，当发现第二电源在未来周期内不能满足装置用电需要，控制单元会切换至第一电源与变电单元相连；如果有容量足够的第二电源的话(不会出现不能满足用电需求的情况下)，也可以不配置第一电源，控制单元会直接将第二电源与变电单元相连。
变电单元，其设置在所述橇体内部，并与所述电源单元相连，用以对所述电源单元提供的电能进行电压调节；
功率单元，其设置在所述橇体内部，并与所述变电单元相连，用以对所述电源单元提供的电能进行电流调节；
多传动驱动单元，其设置在所述橇体内部，并与所述功率单元相连，所述多传动驱动单元包括若干个逆变单元；多传变频器采用共直流母线，模块化安装，具有占用空间下，单位功率密度大等优点，由于采用标准导轨的安装方式，易于维护，容易扩展升级。
直流母线，其位于所述功率单元与所述多传动驱动单元之间，各所述逆变单元与直流母线单独相连；直流母线既可以通过逆变模块，驱动电动机工作；电动机也会将下降段发出的电能反馈于直流母线上。在非公用直流母线系统中(每个驱动器的直流母线使单独的)，通常需要在下降段激活制动单元，保证直流母线电压稳定，而多传变频器，通过群控算法，尽量保证上升段和下降段的抽油机数量相等，从而使一些抽油机下降段的电能直接反馈给了直流母线，由于此时还有另一些抽油机处于上升段，会消耗电能，因此制动单元正常情况下是不需要启动的，而反馈给直流母线的电能也可以使功率单元向直流母线的馈电电能减少，达到节能目的。
制动单元，其与所述直流母线相连，在正常情况下，由于群控算法，下降段反馈的电能基本被上升段的抽油机使用，因此，正常状态下制动单元不会启动。异常情况下，制动单元才会启动，保证直流母线电压稳定；
抽油机井组，其包括若干个抽油机，且抽油机数量与所述逆变单元设置数量相同，对于任一抽油机有唯一指定逆变单元与其相连；
控制单元，根据提供的算法评估各个单元当前及未来周期的状态，并发出信号控制所述电源单元、所述变电单元、所述功率单元、所述多传动驱动单元所述制动单元、所述抽油机井组、所述箱内数据采集单元，用以对所述电控一体化设备各部件进行调节控制。
控制单元包括，集控中心、数据采集与传输模块、群控模块和智能管理模块；
所述第一电源为市电电源，其与外部电网相连；
所述第二电源为自发电电源，其包括蓄电装置和自发电装置；
所述控制单元根据群控算法，调节所述抽油机井组的频率，使抽油机处于上升及下降段的数量尽可能保持一致。
并根据第一电源和第二电源的实际配置情况，对不同配置模式进行不同控制：当只配置第一电源时，控制单元会直接将第一电源与变电单元相连；当只配置第二电源时，控制单元会直接将第二电源与变电单元相连；当装置配置的第二电源所提供的电能有限，为保证装置正常运行，同时还配置了第一电源时，控制单元将会对所述蓄电装置存储的电能、所述自发电装置发电能力和用电需求量对供电电源进行选取，在进行选取时，用电需求量的值由抽油机运行数量进行确定，当供电电源选取完成且运行一个工作周期后，控制单元再次检测蓄电装置存储的电能与自发电装置发电能力为下一个工作周期的供电电源进行选取。
进一步地，向所述控制单元内记录有单位时长T内的用电需求量A，所述控制单元检测获取所述蓄电装置内的存有电量Ac，控制单元将用电需求量A与所述蓄电装置内的存有电量Ac进行对比，
当Ac≥PA时，所述控制单元判定所述第二电源内存储的电量满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源，其中，P为供电电源选取判定补偿参数；
当Ac＜PA时，所述控制单元判定所述第二电源内存储的电量不满足设备运行需求，所述控制单元根据所述自发电装置的发电情况判定供电电源选取情况。
进一步地，所述自发电装置包括，风力发电装置和光伏发电装置，自发电装置的运行状态包括，第一运行模式，第二运行模式和第三运行模式，其中，第一运行模式为所述风力发电装置单独运行发电，所述第二运行模式所述光伏发电装置单独运行发电，所述第三运行模式为风力发电装置和光伏发电装置共同运行发电。
进一步地，所述风力发电装置上设置有风速检测器，当所述自发电装置采取所述第一运行模式进行运行时，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境风速计算单位时长T内的发电量Af，Af＝B×T×b，其中，b为风力发电装置单位时长T内的发电量的补偿参数；
所述控制单元计算在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax，Ax＝Ac+q1×Af，其中，q1为第一运行模式下发电波动补偿参数；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Ax进行对比，
当Ac≥PAx时，所述控制单元判定在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAx时，所述控制单元判定在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源。
进一步地，所述光伏发电装置设置有亮度传感器，当所述自发电装置采取所述第二运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境亮度计算单位时长T内的发电量Ad，Ad＝D×T×d，其中，d为光伏发电装置单位时长T 内的发电量补偿参数；
所述控制单元计算在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay，Ay＝Ac+q2×Ad，其中，q2为第二运行模式下发电波动补偿参数；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Ay进行对比，
当Ac≥PAy时，所述控制单元判定在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAy时，所述控制单元判定在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源。
进一步地，当所述自发电装置采取所述第三运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，所述控制单元计算第三运行模式下单位时长T内的发电量Ah，Ah＝B×T×b+D×T×d；
所述控制单元计算在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az，Az＝Ac+q3×Ah，其中，q3为第三运行模式下发电波动补偿参数；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Az进行对比，
当Ac≥PAz时，所述控制单元判定在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAz时，所述控制单元判定在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源。
进一步地，所述单位时长T内的用电需求量A由所述抽油机启动数量确定的，当抽油机启动数量为K时，
Figure GDA0003933111140000051
其中，ai为单个抽油机在单位时长T 内的用电所需电量，Q为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数。
进一步地，所述控制单元设置有第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2、第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1，第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2，第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3，所述控制单元将抽油机启动数量K与第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2进行对比，
当K≤K1时，所述控制单元选取第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
当K1＜K≤K2时，所述控制单元选取第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
当K＞K2时，所述控制单元选取第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q。
进一步地，当所述控制单元选取完成启动电源后，控制单元控制各所述抽油机启动并对抽油机运行时间进行计时，当各所述抽油机运行时间达到单位时长T 后，所述控制单元重新对所述蓄电装置内的存有电量和所述第二电源的理论供电量进行计算，并将计算结果与用电需求量A进行对比，以选取下一运行单位时长的供电电源。
进一步地，各所述抽油机运行特性(上升段为电拖动状态，下降段处于发电状态)，能够将再生发电的能量通过各所述逆变单元回馈至直流母线。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，如果装置同时设置了第一电源和第二电源，所述控制单元根据所述蓄电装置存储的电能、所述自发电装置发电能力和用电需求量对供电电源进行选取，在进行选取时，用电需求量的值由抽油机运行数量进行确定，当供电电源选取完成且运行一个工作周期后，控制单元再次检测蓄电装置存储的电能与自发电装置发电能力为下一个工作周期的供电电源进行选取。通过设置双电源模式，当自发电装置与蓄电装置内的电量满足用电要求时，所述控制单元选取第二电源作为供电电源，在满足供电需求的前提下，尽可能减少市电的摄入，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的，同时，考虑到自发电的电压与电流不够稳定，采用变电单元与功率单元分别对电能的电压及电源进行调节，使自发电满足供电需求的同时加大了用电的安全性。
尤其，向所述控制单元内记录有单位时长T内的用电需求量A，所述控制单元检测获取所述蓄电装置内的存有电量Ac，控制单元将用电需求量A与所述蓄电装置内的存有电量Ac进行对比，通过将单位时长的所需电量与蓄电装置内存有的电量进行对比，以选取供电电源，进一步减少市电的消耗，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的，同时，在对比时，通过设置供电电源选取判定补偿参数，使在实际供电过程中用电量存有余量，加大了供电过程的安全性。
尤其，所述自发电装置包括，风力发电装置和光伏发电装置，自发电装置的运行状态包括，第一运行模式，第二运行模式和第三运行模式，其中，第一运行模式为所述风力发电装置单独运行发电，所述第二运行模式所述光伏发电装置单独运行发电，所述第三运行模式为风力发电装置和光伏发电装置共同运行发电。设置双重发电设备，使其能够在有多重发电选择，同时，为获取外部能源提供了方便，从自然界中获取更多的能源，进一步减少了市电的消耗，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的。
尤其，所述风力发电装置上设置有风速检测器，当所述自发电装置采取所述第一运行模式进行运行时，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境风速计算单位时长T内的发电量Af，Af＝B×T×b，其中，b为风力发电装置单位时长T内的发电量的补偿参数；所述控制单元计算在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax，Ax＝Ac+q1×Af，其中，q1为第一运行模式下发电波动补偿参数；通过将蓄电装置存储的电量和自发电装置的发电能力进行估算，选定供电电源，当以风力发电作为自发电电源时，检测实时风速，通过风速推断发电能力，同时，考虑风速会存在一定的波动，故设置发电波动补偿参数q1，防止后期风速减小发电能力降低，合理设置补偿参数，提高判断的准确性，防止工作过程中出现电力不足的现象，在保障节能减排的同时，保障了工程的正常进行，提高了供电的安全性。
进一步地，当所述自发电装置采取所述第二运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境亮度计算单位时长T内的发电量Ad，Ad＝D×T× d，其中，d为光伏发电装置单位时长T内的发电量补偿参数；所述控制单元计算在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay，Ay＝Ac+q2× Ad，其中，q2为第二运行模式下发电波动补偿参数；通过将蓄电装置存储的电量和自发电装置的发电能力进行估算，选定供电电源，当以光伏发电作为自发电电源时，检测实时光照强度，通过光照推断发电能力，同时，考虑光照会存在一定的波动，故设置发电波动补偿参数q2，防止后期光照强度减小发电能力降低，合理设置补偿参数，提高判断的准确性，防止工作过程中出现电力不足的现象，在保障节能减排的同时，保障了工程的正常进行，提高了供电的安全性。
进一步地，当所述自发电装置采取所述第三运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，所述控制单元计算第三运行模式下单位时长T内的发电量Ah，Ah＝B×T×b+D×T×d；所述控制单元计算在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az，Az＝Ac+q3×Ah，其中，q3为第三运行模式下发电波动补偿参数；当以光伏-风力发电作为自发电电源时，检测实时光照强度与环境风速，通过光照推断发电能力，同时，考虑光照强度与环境风速会存在一定的波动，故设置发电波动补偿参数q3，提高判断的准确性，进一步地，考虑光照强度与环境风速可能同时存在波动，故q3的值小于q1、q2的值，在保障节能减排的同时，保障了工程的正常进行，提高了供电的安全性。
尤其，所述单位时长T内的用电需求量A由所述抽油机启动数量确定的，当抽油机启动数量为K时，
Figure GDA0003933111140000081
其中，ai为单个抽油机在单位时长T内的用电所需电量，Q为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数。通过抽油机的启动数量确定用电的需求量，从而保障了用电量的准确性，同时，设置抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数，使评估更加精准，保障用电需求量计算的准确性，为安全用电打下坚实基础。
进一步地，所述控制单元设置有第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2、第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1，第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2，第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3，所述控制单元将抽油机启动数量K与第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2进行对比，确定用电需求量计算补偿参数，对于不同的启动数量，设置不同的补偿参数，当启动数量越多时，可能出现的用电误差越多，故当启动的抽油机越多时，补偿参数越大，进一步，保障了用电需求量计算的准确性，为安全用电打下坚实基础。
尤其，当所述控制单元选取完成启动电源后，控制单元控制各所述抽油机启动并对抽油机运行时间进行计时，当各所述抽油机运行时间达到单位时长T后，所述控制单元重新对所述蓄电装置内的存有电量和所述第二电源的理论供电量进行计算，并将计算结果与用电需求量A进行对比，以选取下一运行单位时长的供电电源。在当前供电电源为第一电源时，第二电源经过一个周期的蓄能，对其供电能进行检测，当第二电源的供电能力达标时，切换为第二电源作为供电电源，减少市电的摄入，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的；在当前供电电源为第二电源时，第二电源经过一个周期的耗能，对其供电能进行检测，当第二电源的供电能力不达标时，切换为第一电源作为供电电源，保障用电需求。
尤其，为了解决野外恶劣环境，对装置内设备的影响，装置可以通过控制单元内置智能运维环境管理模块对装置内的温湿度环境进行自动调节。
控制单元通过橇体内部数据采集单元得到实时的装置内温湿度状态，智能运维环境管理模块根据所设定标准温湿度目标值来维持装置内温湿度保持在标准温湿度环境下，从而达到保证装置内设备可靠平稳运行，延长设备使用寿命的目标。
附图说明
图1为本实施例所述智能型井场橇装电控一体化装置的结构示意图；
图2为本实施例单个抽油机工作时的运行位置相位角示意图；
图3为本实施例两个抽油机工作时的运行位置相位角示意图；
图4为本实施例多个抽油机工作时的理想运行位置相位角示意图；
图5为本实施例多个抽油机工作时的不理想运行位置相位角示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明所述智能型井场橇装电控一体化装置的结构示意图，本发明提供一种智能型井场橇装电控一体化装置，包括，
橇体1，其为所述电控一体化设备承载部件，所述橇体1下方设置有底座；
电源单元2，其为所述电控一体化装置供电部件，所述电源单元2内设置有第一电源21和第二电源22；其中第一电源21为必须设置的，第二电源22可以作为用户选项进行设置和拆除，当没有第二电源22时，控制单元会将第一电源 21直接与变电单元3相连。
变电单元3，其设置在所述橇体1内部，并与所述电源单元2相连，用以对所述电源单元2提供的电能进行电压调节；
功率单元4，其设置在所述橇体1内部，并与所述变电单元3相连，用以对所述电源单元2提供的电能进行电流调节；
多传动驱动单元5，其设置在所述橇体1内部，并与所述功率单元4相连，所述多传动驱动单元5包括若干个逆变单元；
直流母线6，其位于所述功率单元4与所述多传动驱动单元5之间，各所述逆变单元与直流母线6单独相连；
制动单元7，其与所述直流母线6相连；
抽油机井组8，其包括若干个抽油机，且抽油机数量与所述逆变单元设置数量相同，对于任一抽油机有唯一指定逆变单元与其相连；
橇体内部数据采集单元，其设置在所述橇体1内部，用以采集橇体1内的环境信息，橇体内部数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器；
控制单元9，其与所述电源单元2、所述变电单元3、所述功率单元4、所述多传动驱动单元5所述制动单元7、所述抽油机井组8、所述橇体内部数据采集单元分别相连，用以对所述电控一体化设备各部件进行调节控制，控制单元9 包括，集控中心91、数据采集与传输模块92、群控模块93和智能管理模块94；
所述第一电源21为市电电源，其与外部电网相连；
所述第二电源22为自发电电源，其包括蓄电装置和自发电装置；
当装置既可以使用单电源模式也可以使用双电源模式对变电单元供电：如果装置只配置了第一电源和第二电源，控制单元就直接将第一电源或第二电源与变电单元连接；如果所配置的第二电源容量不足，可设置为双电源模式：当自发电装置与蓄电装置内的电量满足用电要求时，所述控制单元选取第二电源作为供电电源，在满足供电需求的前提下，尽可能减少市电的摄入，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的，同时，考虑到自发电的电压与电流不够稳定，采用变电单元与功率单元分别对电能的电压及电源进行调节，使自发电满足供电需求的同时加大了用电的安全性。
向所述控制单元内记录有单位时长T内的用电需求量A，所述控制单元检测获取所述蓄电装置内的存有电量Ac，控制单元将用电需求量A与所述蓄电装置内的存有电量Ac进行对比，
当Ac≥PA时，所述控制单元判定所述第二电源内存储的电量满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源，其中，P为供电电源选取判定补偿参数；
当Ac＜PA时，所述控制单元判定所述第二电源内存储的电量不满足设备运行需求，所述控制单元根据所述自发电装置的发电情况判定供电电源选取情况。
在本实施例中P＝1.2。
通过将单位时长的所需电量与蓄电装置内存有的电量进行对比，以选取供电电源，进一步减少市电的消耗，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的，同时，在对比时，通过设置供电电源选取判定补偿参数，使在实际供电过程中用电量存有余量，加大了供电过程的安全性。
所述自发电装置包括，风力发电装置和光伏发电装置，自发电装置的运行状态包括，第一运行模式，第二运行模式和第三运行模式，其中，第一运行模式为所述风力发电装置单独运行发电，所述第二运行模式所述光伏发电装置单独运行发电，所述第三运行模式为风力发电装置和光伏发电装置共同运行发电。
设置双重发电设备，使其能够在有多重发电选择，同时，为获取外部能源提供了方便，从自然界中获取更多的能源，进一步减少了市电的消耗，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的。
所述风力发电装置上设置有风速检测器，当所述自发电装置采取所述第一运行模式进行运行时，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境风速计算单位时长T 内的发电量Af，Af＝B×T×b，其中，b为风力发电装置单位时长T内的发电量的补偿参数；
所述控制单元计算在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax，Ax＝Ac+q1×Af，其中，q1为第一运行模式下发电波动补偿参数；
在本实施例中，q1＝0.85；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Ax进行对比，
当Ac≥PAx时，所述控制单元判定在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAx时，所述控制单元判定在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源；
通过将蓄电装置存储的电量和自发电装置的发电能力进行估算，选定供电电源，当以风力发电作为自发电电源时，检测实时风速，通过风速推断发电能力，同时，考虑风速会存在一定的波动，故设置发电波动补偿参数q1，防止后期风速减小发电能力降低，合理设置补偿参数，提高判断的准确性，防止工作过程中出现电力不足的现象，在保障节能减排的同时，保障了工程的正常进行，提高了供电的安全性。
所述光伏发电装置设置有亮度传感器，当所述自发电装置采取所述第二运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境亮度计算单位时长T 内的发电量Ad，Ad＝D×T×d，其中，d为光伏发电装置单位时长T内的发电量补偿参数；
所述控制单元计算在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay，Ay＝Ac+q2×Ad，其中，q2为第二运行模式下发电波动补偿参数；
在本实施例中，q2＝0.9；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Ay进行对比，
当Ac≥PAy时，所述控制单元判定在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAy时，所述控制单元判定在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源；
通过将蓄电装置存储的电量和自发电装置的发电能力进行估算，选定供电电源，当以光伏发电作为自发电电源时，检测实时光照强度，通过光照推断发电能力，同时，考虑光照会存在一定的波动，故设置发电波动补偿参数q2，防止后期光照强度减小发电能力降低，合理设置补偿参数，提高判断的准确性，防止工作过程中出现电力不足的现象，在保障节能减排的同时，保障了工程的正常进行，提高了供电的安全性。
当所述自发电装置采取所述第三运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，所述控制单元计算第三运行模式下单位时长T内的发电量Ah， Ah＝B×T×b+D×T×d；
所述控制单元计算在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az，Az＝Ac+q3×Ah，其中，q3为第三运行模式下发电波动补偿参数；
在本实施例中，q3＝0.82；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Az进行对比，
当Ac≥PAz时，所述控制单元判定在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAz时，所述控制单元判定在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源。
当以光伏-风力发电作为自发电电源时，检测实时光照强度与环境风速，通过光照推断发电能力，同时，考虑光照强度与环境风速会存在一定的波动，故设置发电波动补偿参数q3，提高判断的准确性，进一步地，考虑光照强度与环境风速可能同时存在波动，故q3的值小于q1、q2的值，在保障节能减排的同时，保障了工程的正常进行，提高了供电的安全性。
所述单位时长T内的用电需求量A由所述抽油机启动数量确定的，当抽油机启动数量为K时，
Figure GDA0003933111140000131
其中，ai为单个抽油机在单位时长T内的用电所需电量，Q为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数。
通过抽油机的启动数量确定用电的需求量，从而保障了用电量的准确性，同时，设置抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数，使评估更加精准，保障用电需求量计算的准确性，为安全用电打下坚实基础。
所述控制单元设置有第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2、第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1，第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2，第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3，所述控制单元将抽油机启动数量K与第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2进行对比，
当K≤K1时，所述控制单元选取第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
当K1＜K≤K2时，所述控制单元选取第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
当K＞K2时，所述控制单元选取第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
在本实施例中，K1＝2，K2＝5，q1＝1,q2＝1.1,q3＝1.2。
对于不同的启动数量，设置不同的补偿参数，当启动数量越多时，可能出现的用电误差越多，故当启动的抽油机越多时，补偿参数越大，进一步，保障了用电需求量计算的准确性，为安全用电打下坚实基础。
当所述控制单元选取完成启动电源后，控制单元控制各所述抽油机启动并对抽油机运行时间进行计时，当各所述抽油机运行时间达到单位时长T后，所述控制单元重新对所述蓄电装置内的存有电量和所述第二电源的理论供电量进行计算，并将计算结果与用电需求量A进行对比，以选取下一运行单位时长的供电电源。
在当前供电电源为第一电源时，第二电源经过一个周期的蓄能，对其供电能进行检测，当第二电源的供电能力达标时，切换为第二电源作为供电电源，减少市电的摄入，以自发电作为供电源，从而达到节能减排的目的；在当前供电电源为第二电源时，第二电源经过一个周期的耗能，对其供电能进行检测，当第二电源的供电能力不达标时，切换为第一电源作为供电电源，保障用电需求。
各所述抽油机运行特性(上升段为电拖动状态，在下降段会对直流母线馈电)，能够将再生发电的能量通过各所述逆变单元回馈至直流母线。
通过抽油机的下降段，对能源进行回收，进一步减少能源的消耗，达到节能减排。
装置变电单元、功率单元、直流母线、多传驱动单元、制动单元共同构建成可同时拖动和调节多个不同负载的变频节能控制设备。变电单元将电源单元提供的高压电源变换成交流低压电源提供给功率单元，功率单元通过滤波和整流器件后，将交流转换成直流，通过直流母线输送给多传驱动单元，驱动单元中逆变单元将直流电调制成频率、电压均可控的交流输送给拖动负载。不同负载的多传驱动单元采用共直流母线技术同接在一个直流母线上，书本型逆变单元和集成总线控制，通讯组网灵活，调节响应迅速，可扩展性强。共直流母线的多传驱动单元，使得抽油机再生发电状态的能量能够通过直流母线输送给电动状态的抽油机，使得再生能源得到充分利用，有效节约了能量消耗。对于再生发电时产生的过剩电能无法消耗时，可通过制动电阻转变为热能消耗。多传驱动单元接收群控单元控制指令，依据指令启停和调节运行频率。
智能群控模块单元是整个装置的核心，也是装置节能控制单元的关键控制器件。智能群控模块单元主要用于控制不同抽油机的运行频率，通过智能群控算法，有效的将抽油机尽可能地均分在上升段和下降段，从而保证以尽可能小的功率对一组抽油机进行有效控制。
智能群控模块单元的抽油机启动程序指令，可保障顺序启动抽油机，有效规避抽油机同时启动对电源的冲击，并可显著减小对电源设备的容量需求。电源端设备容量的降低，减少电源端的空载与负载损耗，节约了电源端设备能耗，节省了设备投资。
尤其，无论控制单元如何选取电源(第一电源或第二电源)，控制单元都可以通过对各个抽油机频率的微调，从而达到控制多个抽油机分别处于不同的位置，以达到降低功率和防止电流冲击的目的。因为，游梁式抽油机在上升和下降的过程中，分别处于做功和发电的状态，传统的独立式抽油机控制器在其下降过程中，只能通过消耗电能的方式，维持其直流母线电压；多传变频器由于使用公共直流电源，可以直接在内部平衡直流母线电压，从而达到节能和保持系统运行平稳。
抽油机的电动机，多采用三相交流电动机，这种电动机的速度刚性较大，尤其是同步电动机，在设定的转速下，其实际运行速度基本不会被负载的变化所干扰，因此，可以认为其上升时间与下降时间是相等的，因此可以通过微调多个控制器的频率变化，使其上升段的抽油机数量和下降段的抽油机数量尽量保证一致，从而更好的体现出多传变频器的节能控制优势。
为了尽量保证上升段和下降段抽油机数量的平衡，将采取群控算法对其进行控制，群控算法的推导过程如下：
请参阅图2，其为本实施例单个抽油机工作时的运行位置相位角示意图，图中左侧部分为做功区间；右侧部分为发电区间，抽油机运行位置可以用α表示。只要求得α的大小，就可以知道抽油机所处状态。
抽油机为一个典型的转动-摆动四连杆结构，其抽油杆上升-下降一个循环，对应转动杆的一个周期，这里，设定从刚开始上升那一点为相位角0°，那么，在0°-180°区间内为做功区间；对应的在180°-360°区间为发电区间。
设定抽油机变频器频率为f(HZ)，电机极数为N，那么电机每秒转速为：
Figure GDA0003933111140000161
对应的电机周期为：
Figure GDA0003933111140000162
设定变速器及皮带减速比分别为K1和K2，那么对应抽油机的每秒转速和周期分别为：
Figure GDA0003933111140000163
Figure GDA0003933111140000164
因此，对于任意时刻抽油机的位置可以用如下公式表示：
Figure GDA0003933111140000165
请参阅图3，其为本实施例两个个抽油机工作时的运行位置相位角示意图，有2台抽油机C1和C2，其转动杆的角速度相等，如果将这2个抽油机启动时相差180°相位角，则2台抽油机将总是一个处于做功区间而另一个发电区间内，因此在转动杆角速度相同的2个抽油机，只要启动时相位角相差180°即可。
如果遇到多个抽油机的转动杆角速度不一致，那运行一段时间后，就一定会遇到几个抽油机同时处于做功区间或发电区间的情况，为此，需要对抽油机的速度进行调整，以防止这种情况的发生。
如上所述，我们可以知道2个抽油机相位角之差在180°的时候最理想，那么，对2个抽油机的相位角的差值除以2，然后取sin值，就可以用0.0～1.0之间的数据表示出两者的接近程度，越式接近1，表明两者之间距离越理想；越接近0.0，表示两者之间距离越近。设定此值为L,则
Figure GDA0003933111140000171
其中α可以由式5计算得到
请参与图4-5所示，图4为本实施例多个抽油机工作时的理想运行位置相位角示意图，图5为本实施例多个抽油机工作时的不理想运行位置相位角示意图，当有 N个抽油机时(假设N>0,且N为偶数)，其计算和为：
Figure GDA0003933111140000172
i从最小的相位角开始选取
j为与i对应的最佳角度，及
Figure GDA0003933111140000173
最接近1.0的数值那么，LTOTAL必定符合下面不等式
Figure GDA0003933111140000174
可以使用LTOTAL的数值，来评价任意一个时刻的抽油机排布状态，如图4所示：则计算出的数据较接近1.0；
如图5所示，则计算出的数据较接近0.0
设定不同的阙值，则可以评价出所需时刻的整个多传系统控制的相位角是否需要调整。
对于N个抽油机(假设N>0,且N为偶数)，我们选取T最小的抽油机的T作为基准T(计算T的公式见式4)。我们每间隔T/4的时间，就计算其当前LTOTAL的数值并进行记录，同时，我们还将计算其未来 T/4,T/2,3T/4,T,1.25T,1.5T,1.75T,2T时刻的LTOTAL数值。
这样，我们可以评估前2个周期和未来2个周期的LTOTAL数值的变化趋势，如果发现LTOTAL数值低于预期数据并且持续下降，则找出对应
Figure GDA0003933111140000181
数值较小的抽油机，通过评估当时相位角，及其ω，对其控制频率进行微调。
设置合适的LTOTAL数据，通过及时的频率微调，使得当同时工作的抽油机数量为N时，上升段抽油机的数量为N1，下降段抽油机的数量为N2，︱N1-N2︱≤ n，其中n为上升段抽油机的数量和下降段抽油机的数量的标准差值参数；
当N≤7时，n＝1
当N＞7时，n＝2。
抽油机的频率调整范围及其有限，因为每口油井的情况不同，其速度收到多方面条件的制约，通常认为速度范围改变±5％以内，不会对工艺设备造成影响。但如果长时间少于或多于规定速度运行，势必会使采出液量与理论设计值不等，因此，需要记录数量的多少，以便在频率调整时，作为参考：
可以取差值做时间的积分，来确认每口单井任意时刻对于设定得到采出液是多了还是少了：
Figure GDA0003933111140000182
以此为依据，可以在调整时作为参考，如两个抽油机某个时刻可能会比较靠近，既可以提高某个抽油机频率，也可以降低某个抽油机频率时，可以参考Vi的数值，进行调整。
这样一来，既可以避免大电流对设备的冲击，又可以对能源进行回收，达到节能减排。
智能群控模块实时采集各抽油机电流信号并进行综合分析处理，确定抽油机提升或下降状态以及运行趋势，实时调整抽油机工作频率，调节抽油机冲次，确保处于提升或下降状态的抽油机数量相对均衡，处于再生发电与电动状态的抽油机相对稳定，有效提高再生能源的利用。
数据采集与传输单元，主要用于采集油井电气和工艺参数，包含液面、功图、三相电参、抽油机冲程冲次、站场视频数据，数据采集与传输单元可与群控单元交换数据，调整抽油机运行，诸如：停机、间抽、冲程冲次调节等。数据采集与传输单元将采集整理数据信号通过光纤或无线网桥或4G/5G通讯网路传输至集控中心，实现井场生产与管理数字化。
智能运维环境管理模块单元是整个装置控制单元关键运维环境管理核心单元，其通过布置在橇体内部的温湿度传感器、门状态开关、变压器状态、电能信息、感温感烟探测器、视频摄像机、智能防沙尘通风装置等采集橇体内部环境和安防信息，可精确控制橇体内部运行环境温、湿度和通风情况，保障了设备运行在国家标准所规定的“正常使用环境”条件下，为设备正常运行提供了标准“前提条件”，是设备尤其电子设备充分发挥性能的必要条件，真正意义上实现了设备运行可靠性和安全性，是对设备生产安全有益的和必要的补充，实现了站场运维环境的智能控制、无人值守、有人巡检。智能运维环境管理模块单元同时还对撬内消防，视频监控、门状态、变压器状态、电能信息、设备运维环境参数越限等安全状况进行监测、控制和智能管理，实现了站场安全状况的实时监测和智能管理。智能运维环境管理模块单元可与数据采集与传输单元进行数据通讯，通过数据传输单元将橇体内部环境及安防信息远传至至集控中心，实现了设备运维环境的远程精准监控。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。其应用还可以包括其它各类站场(如：注入/配注站等站场)

Claims (5)

1.一种智能型井场橇装电控一体化装置，其特征在于，包括，
橇体，其为所述电控一体化装置承载部件，所述橇体下方设置有底座；
电源单元，其为所述电控一体化装置供电部件，所述电源单元内设置有第一电源和第二电源；
变电单元，其设置在所述橇体内部，并与所述电源单元相连，用以对所述电源单元提供的电能进行电压调节；
功率单元，其设置在所述橇体内部，并与所述变电单元相连，用以对所述电源单元提供的电能进行电流调节；
多传动驱动单元，其设置在所述橇体内部，并与所述功率单元相连，所述多传动驱动单元包括若干个逆变单元；直流母线，其位于所述功率单元与所述多传动驱动单元之间，各所述逆变单元与直流母线单独相连；制动单元，其与所述直流母线相连，
抽油机井组，其包括若干个抽油机，且抽油机数量与所述逆变单元设置数量相同，对于任一抽油机有唯一指定逆变单元与其相连；
控制单元，根据提供的算法评估各个单元当前及未来周期的状态，并发出信号控制所述电源单元、所述变电单元、所述功率单元、所述多传动驱动单元所述制动单元、所述抽油机井组、所述橇体内部数据采集单元，用以对所述电控一体化装置各部件进行调节控制；
控制单元包括，集控中心、数据采集与传输模块、群控模块和智能管理模块；
所述第一电源为市电电源，其与外部电网相连；
所述第二电源为自发电电源，其包括蓄电装置和自发电装置；
所述控制单元根据智能群控算法，调节所述抽油机井组的频率，使抽油机处于上升及下降段的数量尽可能保持一致；
所述蓄电装置存储的电能、所述自发电装置发电能力和用电需求量对供电电源进行选取，在进行选取时，用电需求量的值由抽油机运行数量进行确定，当供电电源选取完成且运行一个工作周期后，控制单元再次检测蓄电装置存储的电能与自发电装置发电能力为下一个工作周期的供电电源进行选取；
向所述控制单元内记录有单位时长T内的用电需求量A，所述控制单元检测获取所述蓄电装置内的存有电量Ac，控制单元将用电需求量A与所述蓄电装置内的存有电量Ac进行对比，
当Ac≥PA时，所述控制单元判定所述第二电源内存储的电量满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源，其中，P为供电电源选取判定补偿参数；
当Ac＜PA时，所述控制单元判定所述第二电源内存储的电量不满足设备运行需求，所述控制单元根据所述自发电装置的发电情况判定供电电源选取情况；
所述自发电装置包括，风力发电装置和光伏发电装置，自发电装置的运行状态包括，第一运行模式，第二运行模式和第三运行模式，其中，第一运行模式为所述风力发电装置单独运行发电，所述第二运行模式所述光伏发电装置单独运行发电，所述第三运行模式为风力发电装置和光伏发电装置共同运行发电；
所述风力发电装置上设置有风速检测器，当所述自发电装置采取所述第一运行模式进行运行时，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境风速计算单位时长T内的发电量Af，Af＝B×T×b，其中，b为风力发电装置单位时长T内的发电量的补偿参数；
所述控制单元计算在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax，Ax＝Ac+q1×Af，其中，q1为第一运行模式下发电波动补偿参数；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Ax进行对比，
当Ac≥PAx时，所述控制单元判定在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAx时，所述控制单元判定在第一运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ax不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源；
所述光伏发电装置设置有亮度传感器，当所述自发电装置采取所述第二运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，并将检测结果传递至所述控制单元，所述控制单元根据环境亮度计算单位时长T内的发电量Ad，Ad＝D×T×d，其中，d为光伏发电装置单位时长T内的发电量补偿参数；
所述控制单元计算在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay，Ay＝Ac+q2×Ad，其中，q2为第二运行模式下发电波动补偿参数；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Ay进行对比，
当Ac≥PAy时，所述控制单元判定在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAy时，所述控制单元判定在第二运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Ay不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源；
当所述自发电装置采取所述第三运行模式进行运行时，所述亮度传感器检测所述光伏发电装置所处环境光亮强度D，所述风速检测器检测所述风力发电装置所处环境风速B，所述控制单元计算第三运行模式下单位时长T内的发电量Ah，Ah＝B×T×b+D×T×d；
所述控制单元计算在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az，Az＝Ac+q3×Ah，其中，q3为第三运行模式下发电波动补偿参数；
所述控制单元将用电需求量A与所述第二电源的理论供电量Az进行对比，
当Ac≥PAz时，所述控制单元判定在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az满足设备运行需求，控制单元选取第二电源作为设备运行供电电源；
当Ac＜PAz时，所述控制单元判定在第三运行模式下单位时长T内所述第二电源的理论供电量Az不满足设备运行需求，所述控制单元选取第一电源作为设备运行供电电源。
2.根据权利要求1所述的智能型井场橇装电控一体化装置，其特征在于，所述单位时长T内的用电需求量A由所述抽油机启动数量确定的，当抽油机启动数量为K时，
Figure FDA0003933111130000031
其中，ai为第i抽油机在单位时长T内的用电所需电量，Q为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数。
3.根据权利要求2所述的智能型井场橇装电控一体化装置，其特征在于，所述控制单元设置有第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2、第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1，第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2，第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3，所述控制单元将抽油机启动数量K与第一预设抽油机启动数量评价参数K1、第二预设抽油机启动数量评价参数K2进行对比，
当K≤K1时，所述控制单元选取第一预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q1作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
当K1＜K≤K2时，所述控制单元选取第二预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q2作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q；
当K＞K2时，所述控制单元选取第三预设启动数量对用电需求量计算补偿参数q3作为抽油机启动数量对用电需求量A的计算补偿参数Q。
4.根据权利要求3所述的智能型井场橇装电控一体化装置，其特征在于，当所述控制单元选取完成启动电源后，控制单元控制各所述抽油机启动并对抽油机运行时间进行计时，当各所述抽油机运行时间达到单位时长T后，所述控制单元重新对所述蓄电装置内的存有电量和所述第二电源的理论供电量进行计算，并将计算结果与用电需求量A进行对比，以选取下一运行单位时长的供电电源。
5.根据权利要求4所述的智能型井场橇装电控一体化装置，其特征在于，各所述抽油机为再生发电抽油机，能够将再生发电的能量通过各所述逆变单元回馈至直流母线，抽油机上升阶段为耗电拖动状态，下降阶段为发电阶段；
所述控制单元内设置有智能群控算法，当存有多个抽油机同时工作时，智能群控算法使上升段抽油机的数量和下降段抽油机的数量基本保持一致，
当同时工作的抽油机数量为N时，上升段抽油机的数量为N1，下降段抽油机的数量为N2，︱N1-N2︱≤n，其中n为上升段抽油机的数量和下降段抽油机的数量的标准差值参数；
当N≤7时，n＝1
当N＞7时，n＝2。
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