mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
正极性直流驱动大气压氦气等离子体射流的传播机制:氦气-空气混合层的影响

氦气等离子体射流在生物医学、材料处理等诸多领域具备广阔的应用前景。该文通过二维等离子体流体仿真模型,研究正极性直流驱动等离子体射流阴极导向传播的物理机制,并进一步探讨氦气-空气混合层以及放电通道内混合少量空气杂质对放电的影响。仿真结果与实验观测结果较好地吻合,并进一步表明:氦气-空气混合层内电子能量分布导致的电子碰撞电离速率变化是形成阴极导向流柱和空心截面电离波结构的本质原因;潘宁电离能够促进放电,但是对形成流柱和电离波结构不具有决定性影响;放电核心通道内少量的N_2/O_2杂质对放电存在通过潘宁电离促进放电,以及通过分子激发耗散能量和O_2吸附电子抑制放电这两种竞争性作用。
水中负极性灌木状放电特性研究

该文研究不同外施电压下水中灌木状流注的形貌演化过程、间歇发光特性和分叉机制。实验结果表明,流注形态演化与放电注入能量密切相关。随外施电压增加,流注气相通道阴影面积迅速上升,形态从双分支结构逐渐过渡至多分支结构。灌木状流注在发展过程中呈现间歇发光特性,外施电压增加导致平均发光间隔显著降低。该现象取决于流注通道气-液界面的电荷沉积与消散过程。流注表面电荷的不均匀分布特性及外施场强共同决定了灌木状流注的分叉行为,实验观测与理论分析表明流注通道表面突起形成与分支通道发展在流注半径较小时更为明显,且随外施场强增大而不断加剧。
电极环参数对环状表面介质阻挡放电特性的影响

表面介质阻挡放电在流动控制、生物医学等诸多领域应用前景广阔。该文基于新型环状表面介质阻挡放电激励器,研究电极环半径和放电方向对放电特性的影响。结果表明,位移电流偏置不随结构参数变化,外向放电的起始电压低于内向放电;内向放电电流脉冲数随半径线性增大,而外向放电时无明显变化;放电平均功率随半径线性增大,但相同参数下外向放电功率高于内向放电;放电为离散通道放电和弥散放电共存的混合模式,但内向放电时以弥散模式为主,外向放电以离散通道模式为主;放电面积随半径线性增大,内向放电存在一个最佳半径,可使放电均匀性和长度都达到最佳,而外向放电的长度随半径减小;内向、外向放电时外电场分布规律的差异与实验现象相吻合。研究结果可为不同应用领域中激励器的结构设计提供理论指导。
新型地下跨季节复合储热系统热量损失机理研究

可再生能源受天气、地域、季节限制,具有间歇性和不稳定性等属性,从而导致供需不匹配。跨季节储热是解决上述问题的有效方法。然而,传统地下跨季节储热具有储热方式单一、热量损失大等缺点。该文将水箱储热(hot water energy storage,HWES)和地埋管储热(borehole thermal energy storage,BTES)方式相结合,建立跨季节复合储热系统,研究该复合储热系统的储释热温度和储释热量变化规律,揭示系统热量损失机理。结果表明:复合储热模式的储热量和释热量均大于水箱储热模式和地埋管储热模式,其储热量随着运行年限的增长而逐渐降低,释热量则随着运行年限的增长而逐渐增加;对比3种不同储热模式的土壤平均温度,得出地埋管储热模式最高,水箱储热模式最低,复合储热模式居于两者中间;此外,研究发现,复合储热模式的热量损失主要来自上边界,系统运行至第五年上边界的热量损失占比高达42.2%,因此需要对复合储热模式上边界进行有效保温,降低热量损失,提高复合储热系统效率。
电压型变频纹波控制单电感三输出开关变换器

针对常用单电感多输出(Single-inductor multipleoutput,SIMO)开关变换器控制技术每个控制环路均需要补偿网络的问题,文中提出一种无补偿网络的连续导电模式(continuous conduction mode,CCM) SIMO Buck变换器电压型变频纹波控制技术。以单电感三输出(single-inductor triple-output,SITO) Buck变换器为例,推导CCM SITO Buck变换器工作于不同开关时序的切换条件;根据主开关管和输出支路开关管的切换方程,建立电压型变频纹波控制CCM SITO Buck变换器的s域小信号模型,从频率的角度通过波德图对输出支路的交叉影响进行理论分析。最后,搭建相应的实验样机,通过实验对比分析负载电流跳变对其他支路输出电压的影响。研究结果表明:相比于现有的控制技术,提出的电压型变频纹波控制CCM SITO Buck变换器技术显著抑制了输出支路的交叉影响,且控制环路无补偿网络,设计简单。
一种高增益双向Cuk电路及其模糊控制

双向DC-DC变换器是储能系统必不可少的组成部分,并且广泛的应用于不间断电源、电动汽车以及航空航天电源等领域,而高效、高电压增益是该类变换器的发展趋势。该文提出一种电容抽头式反向耦合电感高增益双向改进Cuk电路。所提出电路具有结构简单和输入输出低纹波特性,在升压和降压变换方向下均具有高电压增益。此外,为了提高所提出变换器的动态性能与抗干扰能力,基于TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊控制技术,该文提出一种动态改变输出比例因子的改进模糊控制策略。所提出控制方法具有鲁棒性强、模糊规则数少、计算量少、控制简便等特点。该文对所提出的电路进行具体分析,并详细分析电路电压增益关系和半导体器件电压电流应力特性。同时,对所提出的控制策略进行详细分析。最后,对提出电路和控制策略进行计算机仿真,并设计一台低压侧额定电压为48V、高压侧额定电压为400V、额定功率为400W的实验样机。计算机仿真和实验结果表明电路获得了较高电压增益,验证所提出电路的有效性。与传统PI控制相比,提出的改进模糊控制方法能更有效抑制扰动,提高了变换器的动态性能,实现了鲁棒控制。
基于附加电压平衡器的可再生能源直流制氢装置接地环流抑制方法

针对多台制氢装置并联运行接地环流问题,该文提出附加电压平衡器硬件解决方案,将接地环流抑制问题转化为输入和输出电压中点平衡控制问题。建立碱式电解槽、三相交错并联变换器以及电压平衡器的数学模型。针对采用传统下垂控制的电压平衡器输出正极和负极电压存在偏差问题,提出分布式二层控制。为了提升系统电能质量和动态响应速度,在电压平衡器和三相交错并联变换器小信号控制模型的基础上分别提出输出中线电流和输入/输出电压前馈控制策略。最后,搭建仿真模型和基于RT-LAB硬件在环实验平台,对所提出算法和传统方法进行仿真和实验研究。仿真与实验结果验证所提出控制策略的有效性和可行性。
660MW超临界CFB锅炉机组跳闸后受热面安全性计算分析

在超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉是否需要配备紧急补水泵一直存在争议。以某电厂660MW超临界CFB锅炉为研究对象,建立超临界CFB锅炉在机组跳闸后受热面内的流动传热计算模型,开发以Fortran语言为基础的受热面内瞬态特性计算程序。以机组某次跳闸为例,计算得到受热面的热力参数随时间的变化规律,并与实炉测量数据进行比较,结果表明二者较为一致。在此基础上,研究不同紧急补水泵输水量及投运时间对锅炉受热面安全性的影响。计算结果表明,机组跳闸后紧急补水泵输水量为500t/h并在跳闸后2min内投运可以保证受热面壁温安全。研究结果对于带有外置床的超(超)临界CFB锅炉紧急补水泵选型及流量、压头确定具有重要意义。
风电集群有功功率模型预测协调控制策略

大规模风电的不确定性会造成其有功功率跟踪控制指令偏差大,导致输电断面功率越限,传统控制方法难以有效抑制风电随机性带来的功率波动。为此,该文提出一种风电集群有功功率模型预测协调控制策略。以超短期风电功率预测信息为基础,充分利用当前时间断面以及未来4个时间断面的预测信息,提出基于功率变化趋势因子的风电场动态分群方法,制定多工况下风电集群有功功率滚动时域优化控制策略,实现风电集群上调节控制、预警控制、下调节控制和紧急控制。搭建风电集群有功功率实时控制仿真测试平台,使用华北地区某风电集群的实际数据进行实验研究,结果表明,所提控制策略不仅能保证输电断面安全,而且能有效抑制功率波动。
柔性直流输电系统高频稳定性分析及抑制策略(一):稳定性分析

柔性直流输电系统因大链路延时导致的高频振荡现象已经在实际工程出现。为探究高频振荡的机理及关键影响因素,该文首先从换流站和交流系统2个方面分别建立高频状态空间数学模型,换流站模型聚集MMC内部动态过程、控制内外环、锁相环、环流抑制及Pade函数模拟的大链路延时环节,交流系统则是建立以多个π模型来模拟线路分布式参数特性的通用状态空间模型;其次,采用参与因子分析方法辨识出内环环节、延时大小、电压前馈、锁相环、稳态运行点、交流线路长度、线路电容等因素是导致高频振荡的关键影响环节;最后,以根轨迹方法为研究手段,阐述上述环节及其参数如何影响系统高频稳定性,并对相关环节进行电磁暂态仿真验证。
级数展开法拟合概率潮流分布函数的局限及改进

对广泛采用的级数展开法拟合概率潮流分布函数的局限性进行研究,在理论层面分析现有级数法基于正态分布展开的原因,待拟分布必须满足拟正态条件才能保证拟合精度的问题,现有精度最好的Gram-Charlier C和Cornish-Fisher级数在非拟正态的实例测试中仍表现出明显不足。针对现有级数法存在的局限性,该文引入一种可灵活选择启动函数的改进法。该方法以若干阶原点矩为桥梁,在待拟合分布函数与启动函数之间建立基于正交多项式的级数展开式,采用若干非正态标准分布及IEEE测试系统的概率潮流分布实例进行测试。结果表明,所提方法通过选择合适的启动函数可打破现有级数法需满足拟正态分布才能保证精度的局限,在非拟正态分布的拟合中精度得到有效提升。
考虑VSC交直流侧瞬时功率的直流配网母线电压鲁棒控制策略

直流母线电压对于衡量直流配电系统稳定、保证各功率单元合理分配功率有着重要作用。该文首先分析传统下垂控制的不足,如母线电压偏差、电流分配精度和系统损耗等,由此提出全局下垂控制策略,在减小母线电压偏差的同时可保证各电压源型换流器(voltage source converter,VSC)直流侧输出电流等比例。同时,考虑VSC交直流侧瞬时功率和内部损耗,推导VSC直流侧电压小信号模型,并从非结构化不确定性和参数化不确定性两方面进行建模分析:对于简化电流控制器进行非结构化不确定性建模,消除非线性扰动对于输出电压的影响;而将较为直观的控制器参数和直流侧电容电感值等系统参数变化划分为参数化不确定性,降低不确定性建模结果的冗余度。进而利用μ-综合设计方法进行2自由度(2-degree-of-freedom,2DOF)鲁棒控制器设计,分析结果表明,所设计控制器同时满足系统鲁棒稳定性和性能跟踪性的要求。最后,通过稳定性分析及系统仿真验证所提控制器的有效性。
电力系统频率响应模式及其量化描述

电力系统的安全稳定运行很大程度上依赖基于频率响应的调控,响应模式是对动态系统轨迹特征最本质的量化描述。目前缺少对大电网频率响应模式的定义,以及从时间尺度和空间尺度量化描述频率响应模式的指标和方法。该文系统阐述大电网频率响应统一性、分散性、独立性与耦合性的内涵和辩证统一关系;定义频率响应模式,从不同角度量化描述系统动态频率响应特征并提出计算方法;通过大电网算例仿真详细研究可再生能源渗透率、特高压直流输电对频率响应模式的影响。所述方法和研究结果为频率稳定性量化评估、预想故障的快速分析提供重要依据,也为深度学习等人工智能类方法在电力系统频率分析与控制中的应用奠定基础。
基于广义主从分裂理论与配电网相协同的输电网规划方法

基于广义主从分裂理论提出与配电网相协同的输电网规划方法。以输电网投资成本、输电网运行成本与配电网运行成本之和最小为目标函数,考虑配电网网络约束及分布式电源,基于Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优性条件对输配耦合约束条件解耦,将原问题分解为输电网优化子问题与配电网优化子问题。引入计及电压幅值的直流潮流方程,使得在基于直流潮流的输电网规划模型中也能计算电压幅值,从而支撑输配协同优化计算时的变量交互。采用Benders分解混合异质分解算法的有效求解策略。以中国某省级输配电网为算例,对比传统输电网规划方法,验证了所提规划方法的有效性与优越性。
基于模型识别的配电网谐波源定位方法

数量日益增加的谐波源将威胁电力系统的安全稳定运行,谐波源的定位与谐波治理意义重大。该文首先分析配电网中各类设备的输出特征,指出非谐波源具有线性特性,等效为电阻-电感串联电路模型,而谐波源具有非线性特性,等效为非线性电路模型。利用谐波源与非谐波源等效模型间明显的非线性与线性差异,可以有效地区分谐波源与非谐波源。由此提出基于模型识别思想的谐波源定位方法,计算识别设备量测电气量与线性模型的符合程度,二者符合程度高即为非谐波源,否则为谐波源。同时,定义模型识别结果的波动程度来定量描述谐波源的非线性度。在IEEE 13节点系统进行性能验证,结果表明,该文提出的谐波源定位方法可准确定位不同种类的谐波源和组合谐波源,定义的非线性度指标能有效反映谐波源的谐波贡献度。最后对比分析提出的模型识别法与现有的谐波状态估计法、功率方向法的性能,验证的结果表明模型识别法在定位准确度和数据需求等方面均具有明显优势。
基于双步预测步长和可变矢量作用时间的永磁同步电机模型预测磁链控制

有限集模型预测磁链控制(finite control set model predictive flux control,FCS-MPFC)及其变体具有行为预测和直接操纵变频器开关状态的固有特性,故能够保证控制变量的快速动态响应。然而,较好的稳态性能通常需要较高的开关频率。当开关频率降低时,稳态性能将会显著劣化。为了解决这一问题,提出一种双步-可变矢量作用时间的模型预测磁链控制(two-step variable vector action period model predictive flux control,TS-VAP-MPFC)算法。采用该策略后,所选电压矢量的作用时间可在双步预测步长内灵活调整,增加了控制自由度。实验结果表明,在相同平均开关频率下,采用该算法可以提高系统的稳态性能,以及保持模型预测固有的快速动态响应特性。
基于多市场均衡的综合能源市场机制设计

近年来,我国综合能源技术与产业蓬勃发展,已有诸多研究和实践探索基于集中竞价、统一决策的综合能源市场模式。然而,大统一的市场改革与运作可能产生由于体制重组、决策过程不透明和复杂信息交互引起的交易成本。为避免颠覆性改革成本、防止信息不对称产生的市场失灵,该文设计基于多市场均衡的综合能源市场体系,提出综合能源跨商品套利、跨区(市)套利、跨期套利以及期现套利的交易模式。进而,构建综合能源服务商参与多市场套利和交易的双层优化模型,以综合能源服务商为主体,通过披露不同能源当量价格信息,激励其套利和交易行为,由此促进多能市场之间的均衡。基于我国广东省的实证分析表明,市场成员套利交易行为能够促进不同能源市场之间的价格均衡,以最小的改革成本获取最大的市场效益。
基于暂态特征模量分析的配网三芯铠装电缆故障感知与测距

配网三芯铠装电缆各相导芯、金属屏蔽层和铠装层之间存在显著的电磁耦合,其故障暂态分析较为复杂。为了实现对配网三芯铠装电缆故障感知,首先提出暂态信号时域解耦矩阵的一般计算方法,定义解耦后的新模量,筛选出能够有效反映故障的特征模量。然后,分析故障前后特征模量的状态变化,建立三芯铠装电缆故障辨识判据。最后,基于暂态模量在电缆中的传播特征,考虑实际测量条件,利用暂态模量到达时刻和频率分量幅值比,构建了4种故障测距方案。利用PSCAD/EMTDC搭建配网三芯铠装电缆模型并进行故障仿真。计算结果表明:所提方法能有效辨识电缆故障,实现不同故障条件下的故障精确测距。
基于广域支路响应特征的失稳预判与紧急控制

依据电网受扰响应连续监测暂态功角稳定态势,并适时实施紧急控制,对降低电网失稳风险减小故障损失,具有重要的理论意义和迫切的现实需求。该文首先解析机组功角摇摆过程中网络节点电压相位与频率的时空分布规律,研究不同支路段相频响应轨迹的差异特征;针对广域分布的多支路,利用简化支路暂态输电能力指数,识别可表征系统稳定态势的关键支路,并提出基于关键支路响应特征的失稳预判方法,以及降低失稳风险的紧急控制策略。交直流混联电网仿真结果,验证了基于广域支路响应特征识别关键支路并进行失稳预判及紧急控制的有效性。
直流电场下油纸绝缘楔形油隙局部放电仿真研究

换流变压器是特高压直流设备的重要组成部分,在不均匀电场作用下,换流变压器中会发生局部放电现象,可用楔形电极模型进行模拟。为研究油纸绝缘在楔形电极的局部放电特性,基于双极性电荷输运和流体动力学漂移扩散理论建立二维轴对称仿真模型,计算获得纳秒尺度下的微观放电图像,得到空间电荷和电场强度分布的变化过程,并讨论电压幅值、电荷迁移率、油纸界面电荷等影响因素对局部放电特性的影响。仿真结果显示,楔形油隙的放电发展过程主要分为油中电晕、油纸界面水平沿面放电和绝缘纸纵向放电3个阶段。油纸界面闪络电压随纸中电荷迁移率的增大呈现出先增大再减小的变化规律,当纸板的电子迁移率和空穴迁移率为10~(-13)m~2·v~(-1)·s~(-1)时,横向放电发展受到抑制,闪络电压最高;变压器油的电荷迁移率对放电过程影响较小。放电滞留在纸板表面的正极性界面电荷形成电荷"屏蔽层",对下一次的放电发展起到抑制作用,导致放电横向发展的速度和范围均随界面电荷量的增加而降低。该文的研究结果对阐明楔形电极的放电机理具有重要理论意义。
一族电感耦合式Dual-Boost无桥三电平整流器

通过对耦合电感、双向开关管单元与无桥功率因数校正电路(power factor correction,PFC)的有机融合,提出一族基于电感耦合式双升压(Dual-Boost)无桥三电平整流器。在无桥PFC电路桥臂与直流侧上下分裂电容之间嵌入双向开关管单元,在每个工频周期无桥PFC电路桥臂之间产生5种电平,可减小开关损耗。所提三电平整流电路共用耦合电感磁芯以提高磁芯利用率,且其两桥臂间的五电平电压可降低交流侧电流谐波,该拓扑具有开关管电压/电流应力较低的特点。阐述拓扑推导过程,分析所提拓扑的工作原理、耦合电感特性,研究控制及调制策略,并搭建输入220V/50Hz、额定输出1kW/400V的实验样机,验证所提方案的可行性和理论分析的正确性。
飞跨电容型MMC状态误差反馈控制策略及稳定性分析

模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)在电机低速大转矩负载下运行时存在电容电压波动较大的问题,限制了其在中压传动领域中的应用。高频注入法可解决该问题,但会在电机侧引入高幅值的共模电压,因此提出飞跨电容型模块化多电平变换器(flying-capacitor modular multilevel converter,FC-MMC)。在子模块电容电压均衡基础上,FC-MMC采用多环反馈控制对各半桥臂平均电容电压、环流和输出电流进行控制,每个相单元需要3个电容电压外环,2个电流内环,共需8个PI(proportion integral,PI)参数,且多环控制系统的全局渐近稳定性无法证明。为此,文中建立三相FC-MMC的状态空间模型,提出状态误差反馈控制策略,对控制器的增益系数进行优化设计,并运用Lyapunov理论对闭环控制系统的稳定性进行分析。提出的方法与传统的多环PI控制相比,由于每个相单元只需要1个调节系数,避免了复杂的参数整定过程。仿真和实验结果表明,提出的控制策略具有良好的动静态响应性能。
基于不同极弧系数组合分段倾斜磁极的表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱措施研究

齿槽转矩的准确计算和削弱是评估和优化电机性能的基础。采用解析法计算电机的齿槽转矩时很难考虑复杂齿槽结构对气隙磁导的影响,计算结果精度较低。考虑定子实际的齿槽结构,提出一种普遍适用的有效气隙长度的准确计算模型,通过该模型可以准确求得电机的气隙磁导和其他相关的电磁性能。以6极36槽表贴式永磁同步电机为例,对电机的有效气隙长度以及由此所得的齿槽转矩进行计算,并采用有限元法进行验证,结果表明该计算模型具有很高的准确性。此外,该文推导采用不同分段磁极结构时的齿槽转矩解析表达式,给出最佳极弧系数组合和倾斜角度的确定方法,并结合有限元法和粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)对不同极槽配合电机的齿槽转矩进行分析。分析结果表明,采用该文方法确定的最佳极弧系数组合和倾斜角度,能够有效地削弱电机的齿槽转矩。
混联多微电网系统动态交互作用及稳定性分析

混联多微网系统作为未来配用电系统的重要形式,其稳定运行受到系统内动态交互作用的限制。该文研究混联多微网系统低频范围小信号稳定性,通过建立并网和孤网运行状态下混联微网多输入多输出模型,分析由于多个微网接入导致的动态交互作用及其对系统稳定性的影响。首先建立了含双向换流器(bidirectional interlinking converters,BICs)、直流和交流微网的小信号建模。然后通过对比不同的控制策略,定性地分析了混联多微网系统中动态交互作用产生的机理,并提出一种量化动态交互作用对稳定性影响的方法。由于BICs换流器的双向下垂特性,在并网和孤网运行状态下强动态交互作用均有可能发生并导致失稳。文章采用一个算例系统验证分析的正确性和有效性,并给出相应的稳定性增强措施。
海上风力机设孔防护装置性能研究

为避免因船舶碰撞造成巨大经济损失,提出正多边形、椭圆及圆形3种海上风力机设孔防护装置。基于非线性动力学理论,采用瞬态动力学有限元软件LS-DYNA,模拟加装设孔防护装置时单立柱三桩基础受5000t船舶以2m/s速度正向碰撞过程,以分析设孔防护装置抗撞性能优劣。结果表明:橡胶材料所释放的弹性势能可使船舶动能降为零后回弹至初始动能50%;正多边形设孔防护装置采取边垂直撞击方向布局防护效果优于角垂直撞击方向;采用边与内壁切向平行(或短轴沿径向)策略布置孔可有效降低最大接触力;所研究的4种正多边形中,随内角增大防护性能增强;对14种不同直径圆孔防护装置研究发现:随孔径增大吸能效果及撞深越显著;径厚比对装置耐久度及经济性有重要影响。
基于能源自组织的能源-信息-交通-社会耦合网络研究综述

该文归纳了复杂网络视角下研究能源-信息-交通-社会耦合网的背景意义、国内外研究现状、面临的研究挑战及亟需解决的关键科学问题。基于自组织理论对亟需解决的关键科学问题进行深入思考,并定义了能源自组织(energy self-organization,ESO)概念。通过ESO个体与集群的复杂特性分析,总结和比较了ESO与现有诸多文献研究类似概念的差别与优势,完善了复杂网络分析在区域能源互联网中的应用理论体系。通过提出ESO个体和集群的复杂网络建模、最优网络流分配、同步控制、故障级联机理分析及利益交互博弈等问题的研究思路与方法,揭示和增强能源-信息-交通-社会耦合网局部和整体在相互作用过程中的独立自治、自优化、自适应等特性。最后,分析展望了基于复杂网络分析研究能源-信息-交通-社会耦合网络的前景。
串联混合型直流输电系统的小信号模型及其稳定性研究

针对高压端采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC)、低压端采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)串联构成的串联混合型直流输电系统,该文建立了其状态空间及小信号模型。推导LCC与MMC在交、直流侧的数学模型,换流站间及换流站与交直流系统间的接口模型,建立包含LCC、考虑详细内部动态特性的MMC、直流输电线路、交流系统的串联混合型直流输电系统状态空间模型及对应的小信号模型,并与电磁暂态仿真模型的动态响应特性进行对比,验证所提建模方法的准确性。研究了受端交流系统强度对串联混合型直流输电系统小信号稳定性的影响,结果表明高压端LCC和低压端MMC之间的耦合作用在一定程度上降低了弱交流系统下串联混合系统的稳定裕度。
集成数据中心的综合能源系统能量流-数据流协同规划综述及展望

集成数据中心的综合能源系统(integrated energy system,IES)成为能量流-数据流深度融合、双向互动的物理载体。IES为数据中心高效低碳供能,并利用数据中心的用能时空可调特性提质增效;数据中心推动IES数字化转型,并促进IES发展数据服务实现业务增值。该文对集成数据中心的IES能量流-数据流协同规划进行综述与展望。首先,梳理并总结了数据中心的数据网络分层架构、计算能耗建模方法和热力学过程建模方法;其次,分析了数据中心用能时空可调特性,探究了集成数据中心的IES能量流-数据流耦合机理;在此基础上,构建了能量流-数据流协同规划广义模型,并分别从跨区级、区域级和用户级3个层次进一步探究了集成数据中心的IES规划模型特点,提炼了规划模型的建模要素;最后,对集成数据中心的IES能量流-数据流协同规划未来发展方向进行了展望。
面向快速频率响应系统的网络攻击防御控制策略

针对广域测量系统中的测量数据受到攻击时,快速频率响应(fast frequency response,FFR)控制系统被欺骗而生成错误控制命令进而危害电网安全的问题,该文提出一种面向虚假数据注入攻击的新型FFR网络安全防御控制策略。该策略首先利用连续小波变换对被攻击数据进行时频分析,再提出一种攻击重组卷积神经网络用于虚假数据检测。针对被判别为被攻击的测量值,基于提出的新型网络攻击防御控制,以迅速恢复FFR的误响应量,减少FFR误动作造成的影响;若测量数据正常,则结合FFR快速响应恢复控制策略以恢复FFR响应速率,保持FFR的快速响应特性。基于实测频率数据与PSCAD环境的仿真实验表明,所提出的策略可以迅速检测网络攻击,并实时调节FFR输出,提高系统在网络攻击下的运行稳定性。
基于置信间隙决策的综合能源系统鲁棒优化调度

为实现具有鲁棒性的综合能源系统优化调度,该文通过将高斯混合概率模型置信区间与信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的鲁棒思想结合起来,提出新的基于鲁棒驱动的置信间隙决策理论,并以㶲效率最大和运行成本最低为优化目标,构建基于置信间隙决策的综合能源系统多目标鲁棒优化调度模型;然后根据不确定性理论将模型中的机会约束转化为等效确定性约束;并设计一种新型的自适应谐波混叠多目标复合微分进化算法对模型进行高效求解。所提出的置信间隙决策模型不仅可降低常规鲁棒决策的保守性,同时也克服IGDT模型中不确定集合的粗略性和目标偏差因子的主观性,从而可实现更为合理而准确的不确定性优化调度。最后,通过算例分析验证所提方法的有效性和优越性。
考虑拓扑相关和双重耦合的电力信息物理系统建模与脆弱性分析

为更好地揭示电力信息物理系统(electric cyber physical system,ECPS)的脆弱性特征,该文考虑拓扑相关和双重耦合建立ECPS相依网络模型并对其进行脆弱性分析。首先,计及节点频率控制能力,建立复杂电力网络模型;其次,考虑电力/通信节点和线路双重结构耦合,结合光纤通信网结构特征和组网约束,研究基于电力子网的通信网结构生成方法,综合结构耦合和双向差异化功能耦合,建立ECPS相依网络模型;随后,基于事故链理论,提出ECPS连锁故障分析方法;最后,以某省级电网为例生成通信网络,通过结构特征对比验证方法有效性,并深入分析节点脆弱性新特性、线路耦合深度和信息失效对相变特性的影响以及不同通信业务影响的差异性和阶段性,研究成果能够为ECPS规划和韧性提升提供有效的理论支撑。
全功率变换风电机组的电压源控制(一):控制架构与弱电网运行稳定性分析

针对弱电网缺乏频率支撑能力以及引发接入风电机组振荡失稳的问题,该文给出全功率风电机组的一种电压源控制方法。网侧变换器根据直流侧电压的动态直接实现对电网的自主同步,省略了锁相环;机侧控制环路中附加惯量传递控制环路实现风电机组对电网的惯量响应功能。特征值分析结果表明,电压源控制下的全功率风电机组可在短路比为2的弱电网下稳定运行,加入惯量传递控制会降低风电机组弱电网运行的稳定性。为了便于致稳控制策略的设计,采用"复功率系数法",从阻尼特性的角度揭示附加惯量传递控制降低风电机组弱电网运行稳定裕度的机理。在此基础上,分别提出在机侧变换器与网侧变换器增加阻尼的致稳控制策略,使电压源控制的全功率风电机组能够在短路比为2的弱电网下稳定运行,且同时具备较强的惯量响应能力。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了控制方法的可行性以及理论分析的正确性。
5G通信基站参与需求响应:关键技术与前景展望

第5代移动通信技术(5th generation mobile networks,5G通信)发展方兴未艾。5G网络的普及需要建设大量的5G基站,这些海量的5G基站将在未来成为可观的潜在灵活性资源。5G基站参与需求响应,即对于5G基站中的供电设备和用电设备进行调度,能够在降低5G用电成本的同时,为电力系统提供灵活性资源,实现通信系统与电力系统的双赢。该文总结了5G基站的基本组成设备和用电特性,分析了其参与需求响应的潜力;梳理了5G基站参与需求响应所必需的关键技术;展望了5G基站作为需求侧资源参与电力系统互动的应用场景;最后,对于5G基站参与需求响应潜在的商业模式进行探讨。
基于移动用户接入控制的5G通信基站需求响应

第五代蜂窝通信(5G通信)基站的能耗增长迅猛,将成为未来重要的电力负荷。优化基站的用能模式,尤其是通过多基站集群的协调运行来对移动用户进行接入控制,能在降低基站用能费用的同时,为电网提供可观的需求响应能力,注入新灵活性资源,实现通信运营商和电网的双赢。该文探究了5G通信规模化应用背景下,基于移动用户接入控制的5G通信基站需求响应。具体地,该文建立根据集群中各基站实时电价差异来调整用户与基站连接关系的基站群成本优化模型,并为快速求解该优化模型,提出一种启发式算法,将原问题分解为能量优化子问题和通信连接优化子问题,并基于实际的基站覆盖范围和信道特征阐明求解问题的稀疏性特征,降低模型的求解复杂度。两个子问题之间相互迭代求解直至收敛,以此获得局部最优解。最后通过算例验证了模型和算法的可行性。
基于XGBoost和无迹卡尔曼滤波自适应混合预测的电网虚假数据注入攻击检测

随着信息技术在电力系统中的广泛应用,电网正发展为一类信息系统与物理系统高度融合的电力信息物理系统(cyber-physical system,CPS)。而虚假数据注入攻击(false data injection attacks,FDIA)是影响电力CPS安全运行的隐患之一。为了能够检测与修正虚假数据注入攻击,提出一种基于极端梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)结合无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的电网虚假数据注入攻击检测方法。首先通过改进的加权灰色关联分析法进行相似日的选取,然后使用XGBoost进行电力系统日前负荷预测;将负荷预测结果经潮流计算得到的状态量与UKF动态状态估计得到的状态量进行自适应混合预测,以降低FDIA对状态预测的影响;最后基于预测值和静态状态估计值构造随机变量,通过中心极限定理比较随机变量的分布以进行FDIA检测与修正。IEEE-14和IEEE-118节点测试系统仿真结果验证了文中提出方法的有效性和准确性。
面向轻轨的高精度实时视觉定位方法

轻轨作为城市公共交通系统的重要组成部分,对其实现智能化的管理势在必行.针对城市轻轨定位系统要求精度高、实时强且易于安装等特点,本文提出一种基于全局-局部场景特征与关键帧检索的定位方法.该方法在语义信息的指导下,从单目相机获取的参考帧中提取区别性高的区域作为关键区域.并结合像素点位置线索利用无监督学习的方式筛选关键区域中描述力强的像素对生成二值化特征提取模式,不仅能够提升匹配精度还显著提高了在线模块场景特征提取与匹配的速度.其次,以场景显著性分数为依据获取的关键帧避免了具有相似外观的场景给定位带来的干扰,并能辅助提高场景在线匹配的精度与效率.本文使用公开测试数据集以及具有挑战性的轻轨数据集进行测试.实验结果表明,本系统在满足实时性要求的同时,其定位准确率均可达到90%以上.
单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型研究

针对基于Lambert-Beer定律的分光光度计测量深颜色,高浓度染液存在的精度低,结果不稳定等问题,提出一种软测量模型,将单色光看作光量子,将染料分子视为一维谐振子势垒,应用薛定谔方程求解出光量子隧穿染液的透射率,得到吸光度与染液浓度,测试光波长的数学模型.在测试光波长400~ 700 nm范围内对模型进行简化,并由最大吸光度及对应的波长得到染液浓度与最大吸光度的软测量模型,用最小二乘法确定具体染料的模型系数,实现由最大吸光度测量染料浓度.本文的单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型从光量子与染料分子的微观作用解释了Lambert-Beer定律的选择吸收性,对于深颜色,高浓度染液的浓度预测有更好的效果,扩大了分光光度计对染液浓度的测量范围,提高了测量精度.
基于锂电池等效电路模型的阻抗曲线拟合算法

近些年利用电池阻抗谱(EIS)估算锂电池状态的研究取得了较大进展。本文提出了一种EIS等效电路模型参数提取算法,用于分析提取不同状态下的电池等效电路参数,具有简单、不易发散的优点。首先通过结合模型的物理意义计算获得等效电路模型参数初值,然后利用等效电路与EIS之间的映射关系进行迭代,从而实现了参数的提取。对比理论参考值,提取的关键参数的误差低于4.4%。为了获得锂电池在不同荷电状态下的EIS数据,利用电化学工作站在恒温状态下测量选用的磷酸铁锂电池,利用算法编写的软件实现等效电路参数的提取。通过对比不同荷电状态下的等效模型参数,在一定程度上验证了利用EIS快速估计锂电池状态的可行性。
阿尔茨海默病及相关认知障碍基因检测的临床策略

对阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)及认知障碍的患者进行基因检测有助于使患者得到临床确诊,帮助患者家属评估日后患病风险及必要时接受早期干预治疗。临床上需要对痴呆患者进行全面评估,明确临床诊断,选择合适的基因检测方式。对于有AD家族史的痴呆患者,或发病年龄<60岁的早发AD,推荐痴呆基因Panel检测;行为变异性额颞叶痴呆(behavioral variant frontotemporal dementia,bvFTD)、额颞叶痴呆-肌萎缩侧索硬化症(frontotemporal dementia-amyotrophic lateral sclerosis, FTD-ALS)、有家族史的原发性进行性失语症(primary progressive aphasia,PPA)或皮质基底节综合征(cortico-basal syndrome, CBS)患者,推荐痴呆基因Panel检测[如果同时合并肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)和额颞叶痴呆(frontotemporal dementia,FTD)则推荐加做C9orf72六核苷酸异常重复扩增检测];临床考虑亨廷顿病(Huntington disease,HD)或朊蛋白病的患者,推荐单基因检测,如果单基因检测结果是阴性但具有早发痴呆家族史的患者需要全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)/全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)+C9orf72六核苷酸异常重复扩增检测。二代测序识别的诸多单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),推荐按照ACMG-AMP进行分类,分析SNP致病的可能性。
紫龙金联合埃克替尼治疗表皮生长因子受体突变阳性晚期肺腺癌的疗效分析

目的观察紫龙金联合埃克替尼治疗表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)突变阳性晚期肺腺癌患者的疗效。方法采用随机、对照的前瞻性研究方法。选取2017年12月-2020年7月在河北省人民医院就诊的EGFR突变阳性晚期肺腺癌患者80例,按随机数字表法分为对照组和观察组,每组40例。对照组给予盐酸埃克替尼片,服药至疾病进展或无法耐受;观察组在对照组基础上加用紫龙金片,共服用16周。2组均以2个月为1个周期。治疗2个周期后评价生活质量、近期疗效,比较癌灶面积、免疫功能、肿瘤标志物变化情况,观察不良反应,随访2组无进展生存期(progression free survival,PFS)。结果观察组卡氏表现状态评分总改善率为87.5%,明显高于对照组的65.0%(P<0.05)。对照组客观缓解率和疾病控制率分别为27.5%、57.5%,观察组分别为50.0%、80.0%,观察组均明显高于对照组(P<0.05)。观察组癌灶减小面积明显大于对照组(P<0.05)。观察组的CD3~+、CD4~+以及CD4~+/CD8~+均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。 2组患者癌胚抗原(carcino-embryonic antigen,CEA)、糖类抗原-125(carbohydrate antigen-125,CA125)、细胞角蛋白19片段(cytokeratin-19-fragment,Cyfra21-1)水平均较治疗前有所下降,并且治疗后观察组明显低于对照组(P<0.05)。观察组腹泻、皮疹、肝损伤发生率均低于对照组(P<0.05)。对照组与观察组的中位PFS分别为8个月和10个月,二者比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论紫龙金与埃克替尼联合用于EGFR突变阳性晚期肺腺癌有延长PFS的趋势,可显著改善患者症状,提高免疫力及生活质量,同时可减少不良反应的发生。
基于血浆代谢组学的蒙药三臣小儿退热贴膏解热作用机制研究

目的基于血浆代谢组学探究蒙药三臣小儿退热贴膏的解热作用及其机制。方法SD大鼠随机分为对照组、模型组、阿司匹林(100 mg/kg)组以及三臣小儿退热贴膏高、中、低剂量(16、8、4 mg/kg)组和空白基质贴膏组,模型组和各给药组采用干酵母法建立发热模型,造模后第4、7小时各给药组给予相应药物进行干预,造模后每小时测量1次大鼠体温。采集造模后10 h大鼠血浆,采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(UPLC-QE-MS)法并结合多元统计分析,检测各组大鼠血浆代谢相关生物标志物的变化。结果造模4 h后模型组大鼠体温显著升高(P<0.01),造模后5 h三臣小儿退热贴膏组大鼠体温显著降低(P<0.01),呈剂量相关性。基于代谢组学发现模型组大鼠血浆中7种潜在的生物标志物发生明显变化,分别为酮亮氨酸、鞘磷脂[d17∶1/24∶1 (15Z)]、鞘磷脂[d18∶1/24∶1 (15Z)]、鞘磷脂[d18∶1/18∶1 (9Z)]、磷脂酰胆碱(16∶0/14∶0)、磷脂酰胆碱(18∶0/15∶0)、磷脂酰胆碱(16∶0/16∶0);三臣小儿退热贴膏组大鼠血浆中上述7种生物标志物含量均显著回调,且牛磺酸和异柠檬酸含量升高。代谢通路分析显示,三臣小儿退热贴膏能够影响牛磺酸和亚牛磺酸代谢、乙醛酸和二元酸代谢、柠檬酸循环、氨基酸代谢、初级胆汁酸生物合成、α-亚麻酸代谢、烟酸和烟酰胺代谢、鞘脂代谢等多种代谢通路。结论三臣小儿退热贴膏对干酵母致发热大鼠模型具有较好的解热作用,其药效与阿司匹林相当,其解热机制与酶抑制、脂肪代谢、氨基酸及能量代谢等多通路协同作用有关。
化学模式识别在中药炮制中的应用

中药炮制是中医用药的一大特色和优势,是保证中药饮片质量和临床疗效的重要环节。对中药材进行有效炮制,可降低药物毒副作用,增强药物疗效,保证用药安全。但中药成分复杂,其在炮制过程中会发生复杂的化学变化,这正是导致中药炮制前后性味功能改变的重要原因。如何揭示这些复杂化学成分变化,阐明中药药效物质基础,是中药炮制研究的重点和难点。化学计量学作为一门以数学和计算机技术为基础的新兴交叉学科,可将多变量的分析方法引入化学研究,而化学模式识别作为化学计量学的重要组成部分,已成为中药物质基础研究的重要手段,并在炮制研究中广泛应用。针对化学模式识别在筛选炮制工艺、检测中药炮制前后药效物质成分变化,涉及药性改变、减毒增效、引药归经等方面的应用进行论述,并初步探讨化学模式识别应用于中药炮制研究中所存在的问题及发展前景。
Φ 1650 mm口径反射镜的坦克链支撑研究

Φ 1650mm口径反射镜是某套大口径精密光学元件检测装置中的定标校正模块,用于对检测光路中的缩焦透镜等光学部件进行定标.反射镜口径越大,由于自身重力引起的变形问题越严重,面型精度受到的影响也越大.对于Φ 1650 mm口径反射镜,系统要求的技术指标是面型误差的均方根(Root Mean Square,RMS)小于1/70波长(波长为632.8 nm).针对这块光轴始终处于水平状态的大口径反射镜,提出了坦克链支撑方案,并与传统的钢带支撑做对比.对坦克链支撑方案进行有限元分析,逐步确定了坦克链节数和中心距,根据标准选取了型号C2162H的双节距大滚子坦克链.基于赫兹接触理论,对坦克链滚子与反射镜的边缘非线性接触进行了模型简化.经过Zernike多项式拟合后,RMS为2.58nm,满足设计要求.坦克链支撑结构简单、成像质量好,同时降低了反射镜的倾覆风险,可靠性高.
类太阳色球活动恒星的高色散光谱观测和锂丰度

基于对9颗类太阳色球活动恒星高信噪比的高色散光谱观测,测量了这些恒星锂线(λ = 6707.8 A)的等值宽度,计算了这些恒星表层锂元素丰度.通过研究这些类太阳色球活动恒星锂丰度和X射线光度之间的关系,发现X射线光度强的类太阳色球活动恒星锂丰度值大于X射线较弱的恒星.也就是说活动性较强的类太阳色球活动恒星其锂丰度较高,活动性较弱的类太阳色球活动恒星其锂丰度较低.考虑到主序的类太阳恒星锂元素和恒星自转速度随着恒星年龄的增加逐渐减少,以及随着类太阳色球活动恒星自转速度的减小,色球活动又逐渐变弱.因此类似于锂丰度,类太阳色球活动恒星自转速度的大小和恒星的活动水平也同样可以表明恒星的年龄.
融合MFCC特征的声发射故障检测

为了探索机电设备潜在声发射(AE)故障的有效预测方法,提出了融合梅尔频率倒谱系数(MFCC)与信号典型时频特征用于支持向量机(SVM)模式识别来进行故障诊断的方法。基于气体绝缘金属封闭开关(GIS)绝缘结构表面金属颗粒堆积缺陷模型,采集了多种局部放电(PD)故障诱发的AE信号;对获取的AE信号添加多种强度的高斯白噪声以模拟受现场干扰的低信噪比AE信号;进而通过信号降噪与特征提取,将提取的MFCC特征与时频域特征值作为SVM的输入向量。实验结果显示,对-15 dB信噪比AE信号的故障识别准确率可达到98.75%,对-10 dB信噪比以上AE信号的故障识别准确率均达到100%。该研究分析了MFCC特征结合时频域特征作为模式识别算法输入时,对各种信噪比信号的故障识别精度,适合用于强噪声环境下对机电故障的种类和进展进行准确预测。
光唇鱼源无乳链球菌的分离鉴定及遗传特征

【目的】为查明浙江养殖光唇鱼大量死亡的病原,了解病原的遗传特征。【方法】本工作对患病光唇鱼进行病原分离,结合形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列同源性,对分离菌株进行鉴定;采用人工回感试验确定其病原性,并对分离株的血清型、多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)、毒力基因型和表面蛋白抗原基因型等遗传特征进行分析;此外,还测试了菌株的药敏特性。【结果】从患病光唇鱼体中分离得到优势菌株ACRO-0708,为革兰氏阳性球菌,不溶血,分子与生化鉴定为无乳链球菌(Streptococcus agalactiae);人工感染试验证实其对光唇鱼有较强的致病性, LD_(50)为6.47×10~3 CFU/g,属于血清型Ⅰb和MLST型ST261,毒力基因型为sip~+bibA~+cfb~+hylB~+iagA~+fbsA~+ fbsB~+bac~–bca~–cylE~–scpB~–lmb~–,不携带所检测的6种表面蛋白基因。药敏试验结果显示,对青霉素、氨苄西林等8种药物较敏感,对氯霉素、复方新诺明等7种药物耐药。【结论】引起浙江养殖光唇鱼死亡的病原菌为无乳链球菌,其分子特征与水产动物主要流行的无乳链球菌株具有显著差异,生产中可选用氨苄西林、氟苯尼考等药物进行防治。
基于FPGA的微型光谱仪CCD系统设计

论述了一种基于FPGA的高灵敏度的CCD光谱仪检测系统设计方案和实现方法。该设计方案采用平场凹面光栅为光学系统,以FPGA为主控芯片,由A/D芯片完成对CCD输出信号的模数转换。采用FPGA实现对CCD的时序和A/D转换时序的驱动,然后通过USB与上位机进行通信,实现实时光谱数据的采集、传输与显示。实验结果表明,该系统具有较好的光谱采集效果,采集精度为16 bit,光谱采集范围为300~800 nm,并且该系统数据量较大,具有良好的重复性及可拓展性,能够广泛在光谱测量中获得较高的应用价值。
正交分光成像系统实时多光斑亚像素定位研究

正交分光成像系统在高频动态坐标测量中具有独特优势。针对其在高频测量条件下数据量大,光斑坐标难以实时提取的问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时多光斑峰值位置亚像素定位算法。首先设计与光斑光强分布相近的模板,通过模板匹配解决了原始图像中因噪声导致的峰值抖动问题;其次对匹配后的图像进行阈值比较并生成窗口信号,对窗内像素进行高斯拟合,拟合中心作为光斑峰值亚像素坐标。计算中充分利用FPGA并行处理的特点,采用流水线设计实现了硬件加速。实验表明,该算法可实现对多光斑位置的实时提取,光斑重复定位极差小于0.1像素,标准差为0.014像素,分辨力达亚像素级别。
基于偏心阵列的油气井双层管柱损伤检测

针对双层管柱损伤检测方向识别能力差的问题,提出了基于偏心阵列的油气井双层管柱损伤检测方法。在井下瞬变电磁信号模型基础上,推导了偏心探头在双层管柱结构中的瞬变电磁响应。此外,结合双层管柱无损检测原理,利用Comsol仿真分析了基于偏心探头的双层管柱损伤检测方法。仿真结果表明偏心探头可以获得更多偏心方向上的敏感信息,使用多个不同方位角的偏心探头组成的偏心阵列能够获得双多层管柱损伤的方位信息。最后,通过现场试验对该方法进行了验证,结果表明偏心阵列可以实现双层管柱的定向检测,有效提高双层管柱损伤检测精度。
IGBT开关特性测试系统及瞬态特性分析

为了研究IGBT模块的开关瞬态特性,搭建一套基于LabVIEW的IGBT模块开关特性测试系统。对IGBT模块开关瞬态过程中的电压过冲进行了机理分析,并运用Saber仿真软件搭建双脉冲测试电路,仿真结果表明:电压过冲主要取决于测试回路中的杂散电感大小。测试电路经杂散电感优化后,通过搭建的IGBT模块开关特性测试系统进行验证,过冲电压同比减少约85%,对于IGBT模块的测试有一定的指导意义。
基于超高频RFID技术的电缆接头温度在线监测系统

电缆接头温度过高引起的电缆故障是电缆输电网络的主要故障之一,为提高电缆输电的可靠性,文中将一种无源无线温度传感器埋入电缆接头中,实现对电缆接头温度的直接测量。监控主机通过超高频电磁波向温度传感器传输能量并获取电缆接头温度,同时通过NB-IoT网络将信息传送到服务器,维护人员可以通过手机APP实时查看电缆接头的温度信息和报警信息,监控主机的电源由安装在电缆上的CT提供。文中搭建的温度在线监测系统能够实时、安全、有效监测电缆接头温度,降低事故率,为电网安全可靠运行提供技术支持。
利兹线在低频脉冲涡流检测技术中的应用

针对低频脉冲涡流检测技术中缺陷信号接收线圈的研究,对利兹线绕制线圈进行数学建模,给出了其涡流损耗与激励频率、线圈匝数、股数和线径等参数之间的相互依存关系,并采用相等截面积、同一匝数和同材质的铜导线线圈作为对比实验。结果表明,利兹线检测线圈品质因素Q值提高了2.5倍,线圈阻抗与其直流阻抗的比值从激励频率为10 kHz时的1倍增加到100 kHz时的2.2倍,铜导线线圈却由1倍提高到了7.1倍,且利兹线圈检测信号拥有更高的波动幅值和波动次数。换言之,利兹线圈在较大频率范围内降低了涡流损耗,信噪比得到显著优化。
基于FPGA的高速大容量数据缓存单元设计

针对目前信息技术快速发展,需要更快的数据传输与处理能力的现状,对现存的一些产品中应用的FPGA外挂DDR3的存储技术进行了改进与优化,该设计采用2片DDR3存储器进行缓存,每片DDR3存储器作为一个独立的通道,当外部数据输入到系统中时,通过FPGA的逻辑控制,可将外部多通道采集的数据进行分通道存储,然后对每个通道数据进行通道编码,极大地提高数据的读入速率,同时采取乒乓读写的方式,对数据的写入读出进行控制,极大地缩短了数据缓存所需要的时间,提高了数据处理的实时性。
基于声学法的送风机风速测量实验研究

在不影响送风机管道流场的前提下,基于声学法对送风机风速进行了实验测量。实验采用线性扫频电声源信号,扬声器和传声器分别交叉布置在流道两侧,并与流动方向成一定角度。通过对背景噪声分析,高温环境下声音信号的仿真分析,确定了声源频率为4~8 kHz,通过互相关时延估计算法的仿真研究,采用PHAT加权的互相关算法对声信号进行分析计算,得到传播过程中的准确飞渡时间,从而得到烟气流速。结果表明:声学法能够准确对送风机管道风速进行计算,其测量误差小于5%,能够满足电厂监测需求。
改进蝙蝠算法优化极限学习机的大坝变形预测模型分析

针对大坝变形监测数据中存在的非线性关系强和传统大坝预测模型精度不高等问题,本文利用改进蝙蝠算法选取最优的参数作为极限学习机的连接权值和阈值,并提出了一种基于改进蝙蝠算法(IBA)优化极限学习机(ELM)的大坝变形预测模型(IBAELM) 。将IBA-ELM模型应用于工程实例,通过对某地水库大坝监测数据预测分析,验证IBA-ELM模型、BA-ELM和GA-ELM模型预测结果并进行精度评价,3种模型的预测值与实测值平均绝对误差分别为1.178 3、0.459 8、0.335 6 mm, IBA-ELM模型的预测精度高于另外2种模型,表明IBA-ELM模型能有效提高大坝变形预测能力。
多特征流形鉴别嵌入的高分辨率遥感影像分类

针对高分辨遥感影像同谱异物、同物异谱导致单一特征分类结果精度较差的问题,本文提出了多特征流形鉴别嵌入的高分辨率遥感影像分类方法。该方法首先提取高分辨率影像数据的光谱特征与LBP纹理特征;然后通过样本数据的联合光谱、纹理特征的空间距离及对应的类别信息,构建影像对象的类间图与类内图,用于学习高分辨率影像上的鉴别流形结构,保证在嵌入空间上尽可能不同地物特征分离、相同地物特征紧聚,确保相同地物光谱、纹理特征的相似性,完成光谱、纹理鉴别特征的有效提取,以充分挖掘影像特征,有效提高影像的分类精度。在GF-2遥感数据集上进行试验,结果表明本文算法可实现多特征的有效融合,分类精度均优于传统方法,可达93.41%。
中国区域DMSP-OLS与NPP-VIIRS夜间灯光影像校正

本文基于对传统不变目标区域校正法的改进,选择4期辐射定标参考影像对DMSP-OLS影像进行了饱和校正与时间序列连续性校正。通过阈值法去除了NPP-VIIRS影像的背景噪声及异常值,利用对数变换压缩了其灯光辐射值的动态范围,使其亮度分布更接近于DMSP-OLS数据。利用BiDoseResp函数模型对NPP-VIIRS影像进行了一致性校正,获得了1992—2019年长时间序列夜间灯光影像。从定性、定量及校正影像与社会经济参量的相关性方面对校正结果进行了精度验证。结果表明,改进后的校正方法改善了DMSP-OLS影像饱和严重的现象,使其获得了长时间序列纵向可比性。BiDoseResp函数模型可以很好地拟合DMSP-OLS和对数变换后的NPP-VIIRS之间的回归。校正后的长时间序列灯光影像数据与社会经济参量高度契合。校正结果对推广长时间序列夜间灯光影像的广泛应用、深化长时间序列科学问题的研究具有重要价值。
基于CEEMDAN-PE-LSTM的混凝土坝变形预测

由于混凝土坝变形监测数据有明显的非线性、非平稳特征,且数据序列包含一定的噪声,容易导致模型预测精度不高。针对上述问题,提出了基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)-排列熵(PE)-长短时记忆神经网络(LSTM)的混凝土坝变形预测模型。利用CEEMDAN对非线性信号的自适应分解能力,将原始变形数据分解为频率不同、复杂度差异明显的一组固有模态函数(IMF),降低序列中不同尺度信息的相互影响。基于PE算法将复杂度相近的IMF分量进行合并重组。最后,对若干重组序列分别构建LSTM模型进行预测,将预测结果相加得到最终变形预测值。以某混凝土坝水平位移监测数据进行建模分析,结果表明: CEEMDAN-PE-LSTM模型与常规模型相比预测精度显著提高,能更好地对非线性数据序列进行预测。与单一的LSTM模型相比,平均绝对误差、平均绝对百分比误差和均方根误差分别降低了76.43%、75.55%和74.73%,表明该模型通过对原始序列的分解与重组获取不同尺度特征,可以更好地把握非线性、非平稳数据的变化规律,提高预测精度,能有效运用于混凝土坝的变形预测。
基于部分卷积的文字图像不规则干扰修复算法研究

针对文字图像中不规则干扰与文字粘连导致误识字的问题,提出了基于部分卷积的文字图像不规则干扰修复算法。研究分析了若干常见字体的文本图像特点,建立文字图像数据库,使其与干扰掩码数据库进行图像融合后对模型的修复效果进行评测,并对不同等级的修复情况进行分类测试。实验表明,所提模型在保证原有文字信息不损失的前提下,根据当前文字的现有部件对缺失部分进行预测,峰值信噪比最高达到32.46dB,结构相似性最高为0.954,最佳损失值达到0.015,修复前后文字识别率提升27.85%,对隶书、篆书、甲骨文、行书4种古代文字缺损图像进行修复后峰值信噪比最高达到30.46dB,结构相似性最高为0.964。
石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的研究进展

太阳能电池利用光伏效应直接将光能转变成电能,能有效地解决未来能源危机和环境污染,符合可持续发展的理念。传统的硅基太阳能电池存在需要高温过程,工艺复杂,发电成本无法与火电和水电相抗衡等问题。针对上述问题,近年来研究人员开发了诸多新型太阳能电池以降低制造成本,其中采用石墨烯作为透明电极的石墨烯/硅肖特基结太阳能电池被认为是新一代低成本、高效率的太阳能电池。然而,石墨烯功函数较低、方阻较高,载流子沿界面复合严重,并且平面硅反射率较高,导致石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的效率远低于传统硅基太阳能电池。因此,近年来,主要研究重点在石墨烯掺杂改性、抑制界面处的载流子复合和降低器件的反射率等方面。目前,石墨烯/硅肖特基结太阳能电池的光电转换效率(PCE)已由1.65%提升到16.61%。目前,成功应用于提升器件性能的石墨烯掺杂剂主要有HNO_3、金属纳米粒子和双(三氟甲磺酰基)酰胺(TFSA)等。其中,HNO_3应用最为广泛,但其稳定性较差,采用金属纳米粒子等物理掺杂可以同时提升器件的PCE和稳定性。在石墨烯和硅之间引入Al_2O_3、MoS_2、量子点等界面层和表面钝化,可以有效地减少硅表面的悬空键,抑制载流子复合,从而提高器件的性能。此外,研究人员通过在石墨烯表面引入TiO_2、PMMA、 MgF2 /ZnS等减反射膜,或在硅表面引入纳米线、多孔硅等微结构,来降低器件的反射率,提高其对光的利用率。本文总结了近年来石墨烯/硅太阳能电池的研究进展,简要介绍了器件的结构和原理,重点介绍了石墨烯掺杂、石墨烯层数选择、硅的纳米或微米结构、减反射膜和界面优化等手段,分析了目前石墨烯/硅肖特基结太阳能电池商业化所面临的问题并对其提出展望,以期为制备效率高和稳定性强的新型石墨烯/硅肖特基结太阳能电池提供一定参考。
不同粒径金属基纳米颗粒的性质与其环境行为和生物效应的关系

随着纳米技术的高速发展,金属基纳米颗粒(MNPs)物理化学性质的变化与其环境行为、生物效应之间的关系受到广泛关注。由于独特的物理化学性质,MNPs被应用于农业、化工、航天等各个领域,其不可避免地释放到环境中,对环境生物及人类健康造成威胁。随着粒径的减小,MNPs展现出较大的比表面积、较高的表面电荷密度和表面能等独特的属性,这些性质在很大程度上影响着MNPs的界面反应及生物效应。本文综述了不同粒径MNPs的比表面积、表面官能团、表面能及表面电荷密度变化与其吸附、聚集、溶解等环境行为的关系,深入剖析了不同粒径的MNPs在不同环境条件(如溶解性有机质(DOM) 、光照、pH值、离子强度)下的生物效应及个中机理,就现有研究中存在的问题提出了改进意见与建议。
新型薄层氮化碳/氧化石墨烯复合材料的制备及在锌-空气电池中的应用

本研究通过简单的自上而下的方法成功改进了氮化碳材料,并通过引入氧化石墨烯制备出薄层的石墨烯复合材料(CoO_x /PCN/RGO),该复合材料在氧还原反应和氧析出反应中表现出良好的双功能电催化活性(ΔE= 0.95 V)和稳定性。CoO_x /PCN/RGO复合物作为锌-空气电池的阴极材料时,显示出优于Pt /C+Ir /C的充放电性能。CoO_x /PCN/RGO复合材料的优异催化性能主要归因于其薄层结构、大的比表面积和充分暴露的活性中心。