mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
电压源逆变器虚拟矢量模型预测共模电压抑制方法

针对两电平电压源逆变器常规单矢量模型预测共模电压抑制方法存在电流谐波较大的问题,提出一种基于虚拟矢量的逆变器模型预测共模电压抑制方法,以在实现共模电压抑制的同时,减小电流谐波。首先,给出了虚拟矢量法的实现原理,并分析了死区和控制延时对所述虚拟矢量法的影响。其次,为了消除因死区和控制延时而产生的共模电压尖峰,进一步对所述虚拟矢量模型预测共模电压抑制法进行了改进。同时,还详细分析了虚拟矢量作用下三相电流在单个控制周期内的变化规律,从而为电流扇区的准确划分提供了理论基础。仿真和实验结果表明,所提方法不仅能实现共模电压抑制,而且可以明显降低电流谐波。
基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制及参数设计方法

为解决采用传统电压电流双环控制的电压源型逆变器在负载投切时输出电压波动的问题,提出一种基于扰动观测器的负载电流前馈控制方法。将负载电流视为系统扰动,经扰动观测器观测后前馈至电压外环补偿器的输出端,从而抑制负载电流对输出电压的影响。在不需要增设额外电流传感器、信号传输与处理电路的情况下实现对负载电流的快速跟踪,进而提升系统的动态性能以及减小逆变器输出电压的稳态误差。基于控制系统快速响应能力和稳定性的要求,给出具备普适性和可移植性的控制参数设计方法。分析表明,与传统双环控制相比,该文提出的负载电流前馈控制方法对参数摄动的灵敏度更低,系统的鲁棒性更强。仿真和实验验证了所提控制策略及参数设计方法的可行性和有效性。
弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法

该文提出一种弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法,通过引入公共耦合点(PCC)电压全局变量和并网电流高频分量到逆变器控制环节,可实现多逆变器系统的高频振荡抑制。首先,引入PCC电压的前馈构造出并联逆变器在PCC处的虚拟电阻,抑制逆变器谐波电压与电网背景谐波电压引起阻抗网络的谐波谐振;其次,引入并网电流高频分量反馈构造出并联在逆变器输出滤波电容两端的虚拟阻抗,增加逆变器自身阻尼,抑制多逆变器并联谐振。仿真和实验验证了所提高频振荡抑制方法的有效性。
基于磁场调制原理的齿槽转矩研究

永磁电机的齿槽转矩会引起电机转矩波动,降低电机控制精度。如何降低齿槽转矩一直是永磁电机领域研究的热点之一。传统齿槽转矩解析方法通常基于能量法。该文将能量法和磁场调制理论相结合,提出一种新的永磁电机齿槽转矩分析方法,对齿槽转矩的产生机理进行解释,并对齿槽转矩表达式进行推导,证明齿槽转矩是若干调制磁场相互作用的结果。通过对齿槽转矩分量表达式进行分析得出,要产生任意齿槽转矩分量,谐波永磁磁场和谐波气隙磁导需要满足的周期约束关系。之后对整数槽绕组电机和分数槽绕组电机进行有限元仿真,研究不同极槽配合下的电机齿槽转矩,以及气隙各次谐波磁场幅值随转子转动的变化规律,并对理论推导进行了验证。该文介绍的齿槽转矩分析方法为抑制永磁电机的齿槽转矩提供了设计思路。
一种带辅助双向开关单元的宽输入电压范围LLC谐振变换器

以软开关特性及高效而著称的LLC谐振变换器,往往需要具备宽输入电压范围,以满足掉电保持时间的实际应用要求。常采用降低励磁电感值的方法,但会增大谐振网络回流功率,降低运行效率。为此,提出一种带辅助双向开关单元的LLC谐振变换器,能够在输入母线电压跌落时,充分利用辅助双向开关单元,使得变换器能够在较大的励磁电感下,实现高电压增益和高效常态运行。该文详细描述分析了变换器在常态和掉电保持两种模式下的运行过程、电压增益特性及谐振元件设计约束条件,为变换器的设计提供了理论基础。进而,搭建了工作电压200~390V,输出48V/21A的样机。实验结果表明,该文所提出的变换器兼具常态运行时高效率和掉电保持运行时宽输入电压范围的优点,应用价值高。
能源互联网中微能源系统储能容量规划及投资效益分析

该文以实现多类型能源的协同优化、微能源系统的运行效益最优为出发点,在包含光伏发电、储能系统、蓄热式电锅炉、冰蓄冷空调、电动汽车的微能源系统的简化模型基础上,对微能源系统中储能系统容量规划和投资效益展开研究。首先为保证微能源系统的各类型能源的生产/消费需求,假设分别为其配置虚拟储能,基于储能系统成本、多种类型能源的生产/消费需求约束及储能系统约束,同时考虑峰谷分时电价、碳减排政策,进行多目标优化求解实现储能容量配置最优,并从投资人角度出发,考虑银行贷款、内部收益率等投资回收相关参数,对储能系统进行投资回收分析。最后结合某微能源系统示范工程,开展新型混合能源系统配置方案的应用验证,旨在探索微能源系统中储能系统的优化配置方案。
基于旋转坐标系解调的内置式永磁同步电机旋转高频注入法位置观测

旋转高频注入法作为内置式永磁同步电机(IPMSM)在静止和低速范围内位置观测的典型方案,具有较好的稳定性,但其观测精度受到数字控制延时和解调滤波延时的影响,使得位置观测精度受到限制。针对此,该文提出一种基于旋转坐标系的高频电流信号提取和位置解调方案,并通过正、负序高频电流相位关联信息,实现控制延时和解调延时的自动补偿,提高旋转高频注入法的位置解调精度。本方案同样在静止坐标系下进行高频电压信号的注入,但高频信号提取和位置解调过程却以估算的转子同步旋转坐标系为参考,在此坐标系下,正、负序高频电流具有相同的频率,从而使得解调延时对正、负序高频电流具有相同大小的相位影响,为通过正序高频电流相位信息消除负序高频电流相位误差提供了条件,进而提升转子位置的解调精度。18kW IPMSM的实验结果验证了本方案的有效性。
一种零序电压注入的T型三电平逆变器中点电位平衡控制方法

T型三电平逆变器因其功率器件使用数量少、通态损耗低和功率密度高而被广泛应用于低压大电流领域。T型三电平逆变器的中点电位平衡控制是其关键技术之一,中点电位的不平衡将会导致输出电压和电流的谐波畸变率增加,且会降低直流侧电容的使用寿命。该文在传统的零序电压注入法基础上,研究了一种基于前馈加反馈补偿的零序电压注入,用以控制中点电位的平衡和抑制低频电压的脉动。通过建立T型三电平逆变器的开关函数模型和中点电位模型,详细分析了中点电位的平衡机理,推导了三相调制电压与注入零序电压之间的关系。该方法省去了复杂的占空比计算,可以实现中点电位平衡控制和低频电压脉动的抑制。最后通过实验验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。
基于卷积神经网络的直流XLPE电缆局部放电模式识别技术

针对现有的直流交联聚乙烯(XLPE)电缆局部放电模式识别对强随机性信号的特征提取缺乏一定自适应能力的问题,该文提出基于卷积神经网络(CNN)的模式识别算法,采用卷积神经网络框架CAFFE进行网络训练和识别检测。首先采集四种典型绝缘缺陷电缆的局部放电信号作为样本,再利用自适应的卷积核进行特征提取,池化层进行特征映射,非线性多分类器进行回归分类,最终得到训练完成的CAFFE网络。通过设置不同求解器参数、网络结构和训练样本数量对缺陷识别结果进行对比分析,发现利用改进的Alexnet网络,采用衰减学习率方式的模式识别框架的平均识别正确率最高,达到了91.32%,相比于传统模式识别算法至少提高了8.97%。该方法具有强大的自适应学习能力,为应用于直流电缆故障诊断的模式识别提供了新的思路。
高寒环境下低温对乙丙橡胶电缆终端界面放电特性的影响

乙丙橡胶(EPR)电缆作为高铁列车中应用最为广泛的电缆类型,其终端在高寒环境下接连出现多起击穿事故。为研究高寒环境下低温条件对EPR电缆终端击穿过程及界面间放电特性的影响,以实际运行中EPR电缆终端为试验样品,建立能够模拟最低温度可达-50℃的高压低温试验系统,对比研究20~-40℃范围内终端绝缘的局部放电特性及材料性质变化。结果表明:高寒环境下,EPR绝缘层和应力控制管(SCT)的弹性模量与自由空间体积等性质的差异,导致二者间易出现结构性缺陷,诱使终端内部局部放电现象的出现;低温条件下局部放电的起始电压和熄灭电压与常温相比均降低40%以上,击穿概率显著增大,放电图谱有明显的形状特征改变。经试验验证得出:高压低温条件下终端内部EPR/SCT界面间很容易出现结构不匹配现象,导致放电产生,严重威胁EPR电缆终端的安全稳定运行。
永磁同步电机模糊自整定自适应积分反步控制

为提高永磁同步电机伺服系统的动态响应性能,解决内部参数摄动和外部负载扰动对系统影响的问题,提出一种永磁同步电机模糊自整定自适应积分反步控制方法。将dq轴电流误差积分项引入自适应反步控制器控制律中,构成自适应电流误差积分反步控制器,实现对dq轴电流给定的精确跟踪,提高dq轴电流控制系统对内部参数摄动的鲁棒性。在此基础上,设计模糊推理模块,应用于自适应积分反步控制器,系统根据电机转速误差及其变化率自适应在线整定转速反馈增益及自适应增益,进一步提高系统的转速动态响应性能。实验结果验证了该控制方法的有效性和可行性。
用于动态无线供电系统的双输出逆变器

提出了一种适用于动态无线供电(DWPT)系统的双输出逆变器。该逆变器可以产生两路相同的输出,用以驱动两段发射导轨(线圈)。该文首先介绍了逆变器的拓扑结构和工作原理,然后分析了逆变器输出电压增益、系统输出功率以及开关器件应力和软开关工作特性,并进行了实验验证。理论分析和实验结果表明基于该文所提逆变器的DWPT系统可以在拾取线圈移动过程中一直保持较高的传输效率,且最大效率为90%以上。同时,系统具有较快的动态响应速度,完全可以满足一般DWPT系统的要求。
电极声阻抗对电声脉冲法恢复算法与测量结果的影响

采用电声脉冲法测量空间电荷分布时,对畸变的测试波形进行准确恢复至为关键。基于电极与试样界面压力波的等效传输模型,提出上电极与试样声阻抗的不同会影响实际测试得到的电极界面压力波幅值,同时结合电脉冲下不同区域内压力波的传播过程,分析指出声阻抗差异会影响衰减恢复与电荷量转换两个过程。进一步,基于衰减系数与电压-电荷转换系数的推导,提出考虑上电极声阻抗影响的单双层介质界面与空间电荷的改进恢复算法,不同电极材料下测试波形的恢复结果验证了算法具有更高的精确度。与以往算法的对比结果表明,即使采用半导电上电极,在恢复计算中仍需计入其与试样的声阻抗差异。最后由双层介质测试波形的恢复结果表明,改进算法可推广应用于多层介质的空间电荷波形恢复中。
小电容变频器及感应电机回馈能量分析

针对大容量电解电容导致变频器体积大、成本高、故障多的缺点,提出一种开关控制小电容变频器实现方案。首先给出小电容变频器电路结构,小电容变频器直流母线并联一个绝缘栅双极型晶体管控制的小电容串联支路。然后分析变频器在不同开关状态下感应电机能量回馈特性,以及感应电机稳态运行时的回馈能量方程。接着总结电容参数计算及小电容变频器控制方法。最后建立仿真和实验系统验证上述结论。研究结果表明,变频器在短路零电压矢量作用下无能量回馈,感应电机磁场储能以电机损耗形式释放,转子转速快速下降;变频器在开路零电压矢量作用下,受直流母线电压抑制,感应电机回馈能量较小,转子转速下降较慢;在变频器直流母线电压允许波动100V情况下,所需电容容量小于传统变频器的1/10。实验结果验证了上述结论。
不同布置方式对交流绝缘子串人工污秽闪络特性的影响

绝缘子串的布置方式影响其污秽闪络的特性,对此该文提出一种新的绝缘子串布置方式—倒T型布置,并对其电场分布进行了仿真计算,在人工气候室进行了污秽闪络特性试验研究。结果表明:采用倒T型布置方式可较大程度提高绝缘子串污闪电压,其中“4+4”倒T型布置方式下绝缘子污闪电压最高可提升14.9%,且随着水平耐张部分绝缘子片数的增加,倒T型布置的绝缘子串污闪电压不断提高。绝缘子串倒T型布置放电过程与普通悬垂串存在差异,其悬垂部分高压端和低压端先产生局部电弧并向中间发展,水平耐张串部分在放电发展过程中很难产生电弧。
电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源研究

多电平换流器中,一般采用变压器实现每个全桥模块门极驱动电路和电源之间的隔离和绝缘。该文基于超声波式非接触电能传输技术,提出电声电型非电气接触式全桥模块门极隔离电源,它主要包括发射换能器、接收换能器、亚克力棒传输介质和补偿电路。分别给出声电、电声换能器和传输介质的设计依据,介绍了换能器的等效电路,采用COMSOL软件对压电换能器进行仿真并介绍了压电换能器的最简等效电路。详细叙述了补偿电路的设计方法,包括发射侧补偿电路的设计方法和接收侧补偿电路的设计方法。搭建实验平台,验证了补偿电路的有效性,对比了超声波式非接触电能传输技术和磁感应式非接触电能传输技术的抗电磁干扰能力。实验表明,该文设计的隔离电源可以有效地为门极驱动电路供电,使全桥模块正常工作,与磁感应式门极驱动电源相比,具有抗电磁干扰强的特点,适用于电磁环境复杂的各种门极驱动场合。
含优先利用风电能量枢纽主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法

提出了一种含优先利用风电能量枢纽的主动配电网三相不平衡随机模糊动态潮流方法。以随机模糊变量描述日风电出力,通过日冷/热电负荷比较,提出能量枢纽优先利用风电的冷/热电改进耦合模式及其与主动配电网交换功率模型,计及接入配电网风电穿透水平和能量枢纽交换功率获得主动配电网与输电网源、荷及孤岛交互状态,从而建立含优先利用风电能量枢纽的三相不平衡主动配电网随机模糊动态潮流模型,并结合随机模糊模拟、前推回代及三相不平衡解耦对模型求解。改进IEEE 33节点系统算例仿真结果表明,该文提出的方法可有效提升能量枢纽风电利用率,兼具随机模糊性和波动性的日前计划潮流结果信息更加全面客观。
基于改进协方差特性的永磁直驱风电场谐波发射水平评估

风机滤波器在某些谐波频率呈现低阻抗,估计谐波发射水平误差大,因此提出基于改进协方差特性估计永磁直驱风电场谐波发射水平的方法。根据风机滤波器和风电场网络结构,聚合各元件阻抗用于简化永磁直驱风电场侧附加谐波阻抗计算。在此基础上,利用改进协方差特性建立了公共连接点处谐波电压和电流的偏差量与系统侧和风电场侧的谐波阻抗的表达式,得到系统谐波阻抗,进而求出谐波发射水平。该方法克服了公共连接点处谐波电流与背景谐波相关性带来的误差。仿真分析和实测数据计算验证了所提方法的有效性。
考虑气象时空分布特性的输电线路模型和分析方法

架空线路沿线气象数据在时空分布上有着显著的变化,这对系统运行状态会产生重要影响。该文依据CIGRE标准热平衡方程,反复迭代求解输电线路导体温度;通过真实的气象数据对山东地区某220kV架空线路沿线气象数据的季节性变化和东北地区某500kV线路沿线气象数据的空间分布进行验证分析;建立计及气象参数时间分布特性的季节性模型,计及气象参数空间分布特性的平均值模型、权重平均值模型和线路分段模型;进一步以导体温度与线路参数的关系为纽带,建立计及气象数据时空分布的系统潮流模型和分解协调的求解算法。通过潮流计算及电网传输能力分析,表明架空线路导体温度有显著的时空变化特征,考虑气象参数的时空分布特性可有效提高电网状态分析的准确性。
基于滑模结构无源控制的车网耦合系统低频振荡抑制方法

近年来国内多地出现高速铁路牵引网低频振荡,情况严重时导致动车组发生牵引封锁。该文以CRH5型动车组为算例,提出一种基于滑模结构电流无源控制的动车组PWM整流器双闭环控制策略抑制低频振荡。首先,建立车网耦合系统回比矩阵模型,利用G-sum范数判据分析了低频振荡的产生机理,得到车网耦合系统发生低频振荡的临界条件。然后,根据低频振荡发生时的工况,推导动车组整流器dq轴状态空间模型,设计基于外环电压滑模结构无源控制的内环电流控制器。与几种传统算法的稳定性分析及仿真结果对比表明,提出的算法具有更好的稳态和动态特性,有效地抑制了牵引网低频振荡现象。
计及光伏发电低电压穿越不确定性的主动配电网短路电流概率评估

光伏发电注入电网的短路电流由故障时并网点电压跌落和机组低电压穿越共同决定,而电网故障时光伏低电压穿越能力具有不确定性。该文分析光伏发电并网运行时,在不同端电压跌落下呈现的故障特性;考虑光伏低电压穿越能力的不确定性,用正态分布概率密度函数表征光伏发电脱网的随机特性,建立光伏发电低电压脱网的随机评估模型;进一步结合系统故障信息,基于蒙特卡洛模拟提出计及低电压穿越不确定性的主动配电网短路电流概率评估方法,通过光伏发电短路电流特性、低电压脱网评估模型与故障条件来确定系统短路电流概率分布。最后,通过13节点和50节点配电网算例对该文方法进行验证,该方法综合考虑配电网故障发生和光伏发电低电压脱网的随机因素,所得短路电流结果能准确反映系统的实际短路电流水平。
极对数组合形式对绕线转子无刷双馈电机性能的影响

无刷双馈电机存在特殊性,其定子上有两套极对数不同的绕组,对于确定极对数的两套绕组,其极对数组合形式对电机性能有一定程度的影响。以绕线转子无刷双馈电机的等效电路为基础,推导空载和负载状态下转子电流和功率绕组侧输出相电压与控制绕组励磁电流之间的关系,以及负载状态下系统输出功率与控制绕组励磁电流之间的关系。利用有限元法对2/4、1/3对极电机分别在两种极对数组合下的性能进行研究,通过实验证明了理论推导及有限元分析的正确性,实验结果也表明选择极对数较小的绕组作为功率绕组的电机具有转子电流小、饱和程度低、运行范围广、功率绕组侧输出电压高和系统输出功率大等优点。
考虑变寿命特性的先进绝热压缩空气储能电站容量规划模型

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统具有容量大、成本低、无需燃料等突出优点,具有广阔的发展应用前景。AA-CAES电站的寿命随使用方式不同而变化,而AA-CAES电站的寿命是影响其优化规划结果的重要因素,因此,研究AA-CAES电站变寿命特性具有重要意义。该文考虑AA-CAES电站的变寿命特性,建立面向电力系统运行与大规模风电消纳的AA-CAES电站双层优化规划模型。该模型在规划层面,考虑了运行工况、备用期望发生次数对AA-CAES电站寿命的影响,并研究了其对日均投资成本的影响;在调度层面,综合考虑了AA-CAES电站的备用特性,以及在起停、功率调整和工况转换等复杂运行状态下的运行限制,研究了含AA-CAES电站的电网调度策略。最后,基于某地区的典型日数据进行仿真,验证了模型的有效性。
计及保护信息的电力系统暂态稳定裕度解析算法

电力系统暂态稳定裕度与故障因素息息相关,保护动作信息包含故障类型、故障位置以及故障持续时间等有效信息。该文提出一种计及保护信息的暂态稳定裕度解析算法。首先,计算不对称短路的附加阻抗,建立含附加阻抗的多机系统网络简化模型。然后,将转子运动方程等效为单机无穷大母线系统形式,提出发电机聚合功角的分段模型,在此基础上,推导暂态稳定裕度解析表达式。利用在线获取的保护动作信息,快速计算故障后系统的暂态稳定裕度,并通过求取暂态稳定裕度的偏导,分别分析不对称故障下故障位置和故障持续时间对暂态稳定裕度的影响。最后,在四机两区系统和新英格兰系统中进行仿真分析,仿真结果证明了该方法的准确性和有效性。
非理想电网下双馈风力发电系统运行技术综述

近年来,面对愈加复杂的电网环境和快速增长的风电并网容量,双馈感应风力发电系统在谐波畸变、不平衡、电压跌落等非理想电网下的运行技术已成为风电领域的研究热点。在谐波和不平衡电网下,可利用各类增强控制技术提升双馈风电机组的运行性能或改善并网点电能质量;在电网电压跌落时,需采用各类软、硬件保护技术,确保双馈风电机组不脱网运行,并向电网提供无功支撑。该文围绕上述两个方面,对非理想电网下双馈风力发电系统控制技术进行综述,对比分析现有各类技术方案,并对其发展趋势和潜在研究热点进行讨论和展望。
基于变功率点跟踪和超级电容器储能协调控制的双馈风电机组一次调频策略

通常双馈风电机组运行在最大功率点跟踪模式下,发电机功率输出难以响应电网频率波动,亦无备用有功功率支撑电网频率控制,风电渗透率的提升使得系统的等效时间常数降低,并且系统频率调节压力增大,从而弃风现象严重。传统超速减载控制通过保留部分有功备用参与系统调频,但存在风电机组发电效益降低、转速调节范围减小及桨距角控制起动频繁等问题。为此提出了基于变功率点跟踪和超级电容器储能协调控制的双馈风电机组一次调频策略,为储能装置在新能源机组渗透率逐渐加大的背景下提供了新的应用思路,同时综合考虑储能装置容量优化配置问题,设计出一套最高放电效率下成本最低的超级电容储能装置。相比传统超速减载控制预留备用容量的一次调频方式,通过经济性评估可知,具有较强的经济优势,仿真分析可得到在源荷随机波动场景下,其发电效益接近于最大功率跟踪模式,明显高于超速减载控制模式,同时还具有明显优于传统超速减载控制的一次频率调节能力,且无需进行桨距角调节。有利于延长变桨系统的寿命,提高其运行的安全性和可靠性。
柔性直流配电系统高频突变量距离保护

柔性直流配电系统可以高效、灵活地接入新能源电源与直流负荷,成为配电网研究热点之一。然而受电力电子装置控制影响,直流故障时换流器提供的短路电流非线性强,其故障等值阻抗时变,保护难以基于变化的阻抗识别故障区域。针对该问题,通过分析故障高频信号在换流器开关过程中的回路,建立不受控制策略影响的换流器高频恒定阻抗等效模型,为保护研究奠定基础。进而提出一种基于高频突变量的距离保护,该方法利用系统故障前后几ms内的电气量信息,通过提取电压高频分量映射故障区段,结合保护整定配合实现故障区域识别。在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台上搭建了六端柔性直流配电系统精细化模型,仿真结果表明,所提方法具有良好的速动性和选择性,能够可靠识别故障区域,并且有较好的耐受过渡电阻和抗噪声能力。
气体绝缘组合电器中微米量级金属粉尘运动和放电特征

金属微粒是气体绝缘组合电器(GIS)绝缘安全的主要威胁之一,对金属微粒的研究集中在毫米量级尺寸,而动静触头摩擦掉落污染物在微米量级,因此需要针对微粒量级金属粉尘的运动行为和放电特性展开研究。该文搭建了126kV GIS 2∶1缩比试验平台,记录了粉尘运动影像、绝缘子表面和腔体底面的附着图像,测试了粉尘跳动和吸附阶段脉冲电流信号。研究结果表明:金属粉尘在径向跳动外,轴向和切向也有扩散运动,数分钟后,粉尘停止运动,在腔体内形成吸附。在绝缘子表面吸附统计中,纵向分布比较均匀,径向分布中,绝缘子表面外侧区域粉尘分布略高于内侧,总体上均匀分布。腔壁底面的金属粉尘分布量与电场强度呈负相关,弱电场区更容易吸附和聚集粉尘。粉尘跳动阶段可以测到放电图谱,而停止运动吸附后,1.83U_0下72h内测试不到放电信号。分析了库仑力F_q与气体阻力F_v是粉尘运动的主导因素,范德瓦尔斯力是粉尘吸附腔壁的原因,而绝缘子表面的吸附则是镜像力和范德瓦尔斯力的共同作用。
基于励磁电感计算的双馈风电场送出变差动保护

解析推导双馈风电场送出变发生对称与不对称故障时,短路电流经变压器变换的表达式,进一步推导送出变两侧的短路电流经傅里叶算法计算产生偏差的解析式,并通过仿真验证了傅里叶算法工频相量计算表达式的正确性,表明双馈风电场短路电流频率偏移会导致傅里叶算法无法准确提取工频相量,从而导致传统变压器保护动作性能受到影响。提出一种适用于双馈风电场送出变的差动保护新方案,该方案直接计算各相的瞬时励磁电感数值与方差并形成判据,将该判据与比率差动和差流速断相结合构成差动保护判据。在Matlab/Simulink中建立带撬棒(Crowbar)保护的双馈风电场送出系统和保护仿真模型,考虑变压器空载合闸、不同故障位置和故障类型以及双馈风电场转速和短路容量比变化等情况,分别分析并验证差动保护新方案的适用性,对比分析传统差动保护与新方案的动作性能,仿真结果表明,该新方案能较好地提高双馈风电场送出变差动保护的速动性与可靠性,改善了风电场短路电流频率偏移导致差动保护不能准确动作的问题。
混合型真空限流断路器短燃弧短间隙下的介质强度恢复试验研究

介质强度恢复特性是制定新型混合型真空限流断路器分断策略和设计其换流参数的重要参考依据。该文搭建了合成试验平台,对直径45mm平板CuCr50触头的真空灭弧室在直流20kA、短燃弧、运动短间隙下的介质强度恢复特性开展了试验研究。在触头以平均速度为3m/s分离的过程中,针对不同的燃弧时间,在电流以约为220A/μs的速率下降、强迫过零后的不同时刻施加上升率约为400V/μs的测试电压,以获得对应燃弧时间的介质强度恢复特性。研究结果表明:在100μs的燃弧时间内,触头间隙的介电强度均能以很快的速度恢复到静态耐压水平;燃弧时间增大到320μs时,触头间隙的介电强度很久不能恢复;燃弧时间继续增长,触头间隙是否被击穿具有不稳定性。由此得到了断路器的设计原则:在100μs的燃弧时间内,增大燃弧时间可使触头承压时的开距增加,提高真空灭弧室电流过零后的电压耐受裕度。
采用滑动窗口及多重加噪比堆栈降噪自编码的风电机组状态异常检测方法

该文提出一种基于多元变量数据重构的风电机组状态异常检测方法。针对风电场数据采集与监控(SCADA)系统数据,首先,建立基于滑动窗口的堆栈降噪自编码(SDAE)模型,在获取机组正常运行状态下变量间的互相关性和各变量短时相依性的基础上重构机组状态数据;其次,为提高模型特征学习能力,提出多重加噪比的SDAE模型训练方法学习机组状态参数的全局和局部特征;最后,采用重构误差的马氏距离为机组状态监测指标,通过核密度估计方法分析机组正常数据监测指标的概率密度分布,确定机组正常运行状态下监测指标的阈值,定义监测指标连续越限数监测机组状态,计算各状态参数对监测指标越限的贡献度,实现机组参数异常检测。华东某风电场SCADA数据分析结果表明该方法可有效地用于实际风电机组运行状态的异常检测。
簧片式继电器固有振动特性研究

在簧片式继电器中,簧片作为一种柔性体,易发生耦合共振,造成继电器工作可靠性下降。该文根据梁弯曲理论建立触簧系统振动分析模型,对触簧系统的固有振动参数进行数值计算。在考虑实际振动条件下,选择Bathe复合时间积分算法进行有限元实例仿真分析,得到了簧片的固有振动特性。通过振动试验结果与仿真数据的对比,证明该文的分析方法具有较准确的固有振动特性求解能力,并可为相关低压电器的固有振动特性研究和结构优化提供一定的参考。
一种提升交直流混合微电网动态特性的综合惯量控制方法

针对交直流混合微电网功率平衡及惯性低的问题,考虑风机、储能惯性支撑能力,提出一种交直流混合微电网综合惯量控制方法。首先,基于交直流混合微电网拓扑结构,简要分析综合惯量控制原则。其次,详细推导混合微电网中风机、储能可提供惯性输出功率的表达式,提出风储联合惯量控制策略。针对混合微电网功率平衡问题,利用交流频率与直流电压之间耦合关系,推导出互联变换器惯性传输功率表达式。最后,建立交直流混合微电网仿真模型,验证了所提综合惯量控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略可充分利用储能大惯量特性,联合风机参与调频调压,为系统提供惯性支撑。该策略维持混合微电网功率平衡的同时保证了两侧子网的电能质量,实现了混合微电网的动态性能提升。
光伏电源故障特性研究及影响因素分析

光伏电源实施低电压穿越运行后,其复杂的短路电流特性给电网继电保护带来了诸多不利影响。根据光伏电源的拓扑结构和低电压穿越运行控制策略的特点,该文提出光伏电源故障电流的理论求解方法,给出了其暂态和稳态计算模型,通过数字仿真,验证了其正确性。在此基础上,进一步分析了PI控制器参数、故障电压跌落深度、光伏电源负载水平等因素对光伏电源故障特性的影响。分析结论可为含光伏电源的电网继电保护研究和控制器参数设计提供重要参考。
Research on Disturbance Rejection of Adaptive Spiking Neural Network Based on Synaptic Plasticity under White Gaussian Noise

With the electromagnetic environment becoming more and more complex, the shortcomings of traditional anti-electromagnetic disturbance methods are becoming increasingly prominent. The organism under the regulation of nervous system has the advantages on self-organization, self-adaption and disturbance rejection. It is significant to explore a new method of anti-electromagnetic disturbance based on the excellent characteristics of organism. Therefore, a new field of electromagnetic bionic protection emerged. In this paper, the disturbance rejection of the spiking neural network based on excitatory synaptic plasticity and inhibitory synaptic plasticity was analyzed. A ten-layer feed-forward spiking neural network was constructed. The firing rate and correlation between membrane potential of the neuron were considered as indexes for assessing disturbance rejection ability. The experimental results show that: under a certain intensity of white Gaussian noise disturbance, the relative variation of output firing rate is tiny; the correlation between membrane potential in output layer is relatively large. It is concluded that the spiking neural network based on synaptic plasticity has a certain ability to reject noise disturbance. This study lays the theoretical foundation for improving the protection ability of electronic system in the complex electromagnetic environment.
风电并网系统次同步振荡频率漂移问题

风电并网系统的次同步振荡现象具有频率漂移的特征。该文从风速变化影响模式间相互作用的角度解释了频率漂移的原因。首先,推导风电机组受风速影响的振荡模式:双馈风机定转子绕组和转子侧换流器电流内环控制主导的次同步振荡模式的频率;直驱风机直流电压外环主导的振荡模式的留数。然后,推导两输入两输出系统中振荡模式之间发生强相互作用的条件——开环模式耦合。最后,基于双馈风机-串补输电系统和混合风电场并网系统算例,采用模式分析和非线性仿真,演示了风速变化过程中模式交互作用的强弱变化导致的频率漂移的现象。由此得出,风速的随机性使得开环模式耦合条件具备了随机性,在时变场景下模式间的不利交互作用使得弱阻尼或负阻尼次同步振荡模式的频率是动态变化的,由此出现了频率漂移的现象。
微/纳秒脉冲电场靶向不同尺寸肿瘤细胞内外膜电穿孔效应研究

为深入研究细胞物理特性对微/纳秒脉冲电场诱导的电穿孔效应差异,以三种不同细胞大小及两种不同细胞核大小的肿瘤细胞为研究对象,基于其细胞几何特征建立1:1五层介电及电穿孔数值模型,并观察其在微/纳秒脉冲电场作用下细胞内外膜的荧光消散情况,对微/纳秒脉冲电场诱导细胞内外膜电穿孔效应进行对比分析,研究微/纳秒脉冲电场靶向作用于不同几何尺寸细胞的敏感性差异机理。结果表明,在90个脉冲宽度为100μs、电场强度为1.5kV/cm的微秒脉冲作用下,细胞尺寸越大,细胞外膜穿孔区域、孔密度和荧光消散程度也越大,即诱导的细胞膜电穿孔效果更强。在80个脉冲宽度为400ns、电场强度为15kV/cm的纳秒脉冲作用下,细胞核尺寸越大,其细胞核膜的穿孔区域、孔密度和荧光消散程度也越大,即诱导的细胞核膜电穿孔效果更强。因此,微/纳秒脉冲电场对肿瘤细胞的作用靶区及尺寸大小具有明显的选择性。该研究可为消融不同肿瘤所需的脉冲电场参数提供数据参考与理论支撑。
气体绝缘输电线路用C_3F_7CN/CO_2混合气体与环氧树脂相容性试验

气体绝缘输电线路(GIL)中气体与固体绝缘材料的相容性表现为:两种材料长期接触后导致的绝缘性能变化以及气体成分和固体材料的改变。作为目前有潜力替代SF_6的环保绝缘气体,C_3F_7CN/CO_2混合气体与GIL内使用的环氧树脂材料之间的相容性亟待研究,因相容性不良可能引发设备的绝缘故障。该文提出C_3F_7CN/CO_2气体与环氧树脂相容性的评价方法,搭建气固相容性试验平台,在不同温度下进行C_3F_7CN/CO_2与环氧树脂的热加速试验,并设置惰性气体He和SF_6作为对照试验组。比较试验前后环氧树脂的介质损耗、沿面闪络电压、表面形貌与气体成分,发现不同试验组中的环氧树脂沿面绝缘性能均未下降;仅当试验温度为160℃时,C_3F_7CN/CO_2中检测出少量的C_3F_6和C_3F_7CN三聚体,推测此条件下环氧树脂与C_3F_7CN发生了化学反应,但并未对环氧树脂的绝缘性能产生影响。试验结果表明,在GIL正常运行条件下,C_3F_7CN/CO_2与环氧树脂具有较好相容性,与SF_6与环氧树脂的相容性相当。
基于最大转矩电流比的同步磁阻电机DTC-SVM控制策略

同步磁阻电机结构简单,成本低,耐高温性能好,但其效率、功率因数等性能有待提高。直接转矩控制可实现同步磁阻电机的转矩快速响应,将电压空间矢量调制技术引入传统直接转矩控制,在α-β轴建立控制模型,只引入一个PI控制器,在保持传统直接转矩控制的结构简单、转矩响应快等优点的同时,使电机磁链轨迹更圆,有效降低转矩脉动。同时,考虑饱和效应对电机电感的影响,将最大转矩电流比(MTPA)策略引入直接转矩控制,进一步降低电机铜耗。经仿真分析与实验验证,该文提出的控制策略具有良好的稳态及动态性能,电机转速、转矩响应快,转矩脉动小,磁链轨迹光滑。
考虑时滞影响的双馈风电场广域附加阻尼控制器设计

针对互联电网中风电场广域附加阻尼控制抑制区间低频振荡时的时滞问题,提出一种基于史密斯预估-自抗扰控制(SP-ADRC)的双馈风电场广域附加阻尼控制器。利用渐消记忆递推最小二乘法实现对不确定时滞的实时估计,在此基础上通过Smith预估器降低时滞对电力系统中闭环控制的影响,克服了传统ADRC在时滞系统中控制效果变差的缺陷,并保留了ADRC主动估计和补偿不确定因素的优点。最后以含风电场的新英格兰10机39节点系统为例进行测试,仿真结果表明所提出的广域附加阻尼控制器能够有效地抑制区间低频振荡。
基于二阶锥规划的计及多种快速控制手段的综合安全校正策略

随着高比例新能源的接入以及电力市场的发展,电网运行方式更加多变,依靠传统离线方法针对典型方式制定的安全校正方案可能过于保守,因此有必要根据当前运行方式在线刷新获得控制量精准的安全校正方案以减小控制代价。此外,传统的校正手段较单一,未考虑如传输线切换(TS)、可控串联补偿器(TCSC)控制、多端直流(MTDC)功率调制等快速响应手段,以避免校正过程中潮流进一步转移。计及上述三种快速响应的校正手段,提出基于二阶锥规划的综合安全校正策略,以根据当前运行方式快速获得准确且切负荷量少的安全校正方案。具体地,为保证校正方案的准确性,基于混合整数二阶锥规划构建含TCSC、MTDC且拓扑可变的电网潮流模型,并据此构建相应的综合安全校正优化模型。为保证求解的快速性,提出启发式双重加速求解策略。首先,提出基于支路开断综合影响指标的启发式选线策略,降低搜索空间维度;然后,基于所提指标提出诱导目标函数的加速求解策略,在保证准确性的前提下进一步提高计算效率;最后,基于改造的IEEE 57节点算例,验证了所提安全校正策略的有效性和准确性,以及在少切负荷和高求解效率方面的优越性。
C_4F_7N/CO_2混合气体对局部不均匀电场的敏感特性

电亲和性气体的放电电压对不均匀电场分布较敏感,高压电气设备电极表面存在的表面粗糙度效应会凸显,从而降低气体绝缘性能。C_4F_7N/CO_2混合气体是一种有潜力的SF_6替代气体,有必要研究C_4F_7N/CO_2对不均匀电场分布的敏感特性。该文从理论上分析电极表面粗糙引起的局部电场畸变,计算电场畸变程度对C_4F_7N/CO_2绝缘性能的影响,提出采用优异值来评估C_4F_7N/CO_2混合气体对不均匀电场的耐受能力。与SF_6气体对比,发现C_4F_7N/CO_2的优异值随C_4F_7N含量的降低而增大;当C_4F_7N体积分数低于20%时,C_4F_7N/CO_2混合气体的优异值比SF_6气体的优异值大。为验证计算结果,制作粗糙电极放电模型进行C_4F_7N/CO_2混合气体和SF_6气体的放电试验,获得了C_4F_7N/CO_2混合气体和SF_6气体的优异值,与计算结果接近。若采用C_4F_7N/CO_2混合气体的设备具有与采用SF_6气体相同的绝缘性能时,分析表明当C_4F_7N体积分数为4%~20%范围时,SF_6气体绝缘设备中电极表面粗糙度控制值6.3µm的标准适用于C_4F_7N/CO_2混合气体设备。
柔性直流换流站对传统选相方法的影响分析及对策

基于电力电子器件的柔性直流换流站与常规同步电源故障电流特征差异较大,导致传统选相方法存在适应性问题。首先研究了换流变压器阀侧Y形联结和D形联结时交流输电线路换流站侧的故障电流特征,得出故障电流的解析表达式。基于此,推导并分析不同跌落深度、电压不平衡度、不同控制目标等因素对相电流差突变量选相方法和电流序分量选相方法性能的影响。为了能适应柔性直流换流站,分析保护安装处与故障点处的电压序分量关系,据此提出一种基于保护安装处电压序分量的选相方法。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真平台,测试传统选相方法的适应性和该文所提选相方法的有效性。
基于实测数据和行车运行图的高铁牵引变电站负荷预测方法

为了精确预测高速铁路牵引变电站动态负荷,该文结合实测数据分析了动车组在区间的典型运行过程及其负荷特性。研究基于滑动窗的典型运行过程检测和识别方法,从实测数据中提取典型运行过程的负荷曲线并建立相应的负荷库。针对牵引负荷的动态特性,应用回归模型和概率统计方法建立典型运行过程的动态负荷模型。在此基础上,结合行车运行图提供的车次、时间等信息,提出基于行车运行图的高铁牵引变电站负荷预测方法。仿真算例验证了所提建模方法的正确性和可行性。该预测方法可实现不同行车运行图下高铁牵引变电站能耗的精确预测,可为运行图的调整提供电气方面的参考。
永磁同步电机参数误差补偿-三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机模型预测电流控制策略的运行性能对电机参数有很强的依赖性。受温升、磁饱和等因素影响,永磁同步电机参数会发生变化。若以失配的电机参数进行预测电流控制,会引起电流预测值失准、最优矢量误判,导致系统控制性能下降的问题。对此,该文对电机参数变化引起控制策略性能下降问题进行研究,分别建立延时补偿、电流预测、矢量作用时间计算环节的误差模型,分析各环节误差的来源,以及各环节误差的传递关系。在此基础上,提出永磁同步电机参数误差补偿-三矢量模型预测电流控制策略。以一台6kW永磁同步电机作为控制对象进行实验研究,所得结果验证了该文所提策略的可行性和有效性。
考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型

传统计及风电不确定性优化调度方法忽略了风电概率分布规律的高阶不确定性特征,在运行成本、风电消纳水平方面存在进一步优化的空间,为此,建立一种考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型。首先,引入云模型理论,建立能够同时描述风电功率及其概率分布不确定性的风电高阶不确定性模型;在此基础上,结合分布式鲁棒优化理论,以系统综合运行成本最低为优化目标,建立考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型;引入多维序列运算理论,离散化处理风电高阶不确定性云模型,将分布式鲁棒优化模型转换为两阶段非线性优化模型,简化求解。最后,以某地区电网为例,验证了所提模型在提升含风电接入系统优化调度效果方面的有效性。
基于T型CLC谐振网络的恒压型电场耦合电能传输系统负载自适应技术

针对电场耦合无线电能传输(ECPT)系统的负载自适应问题以及如何保证系统负载在一定范围变化下具有恒压输出特性问题,基于T型CLC谐振网络提出了一种具有负载自适应特性的恒压型ECPT系统。分析T型CLC谐振网络的特性,推导出系统输出电压与负载电阻无关的表达式,建立系统满载和空载时的稳态模型,给出了系统参数设计方法。最后,利用仿真和实验验证了该文提出的ECPT系统及其参数设计方法的可行性和有效性。
双轴励磁同步电机同步电抗随运行工况的变化规律

双轴励磁同步电机(双励机)的高稳定性对建设高可靠性电网及保障要害区域的供电具有重要意义。而双励机转子上具有一套两相励磁绕组使得其磁路结构及同步电抗与普通同步电机存在差异。该文建立双励机的时步有限元模型,对比分析双励机与普通同步电机在饱和特性、磁场分布等方面的差异。采用两种方法计算双励机的同步电抗,研究了双励机单轴励磁和双轴励磁时,不同运行工况下同步电抗的差异;重点分析双励机双轴励磁时,分别选取励磁绕组轴线和励磁合成磁动势位置作为直轴时,同步电抗随功角的变化规律。最后,通过双励机模型机实验验证了计算结果的正确性。研究表明:双励机的同步电抗明显小于普通同步电机;双轴励磁时,选取不同直轴会导致同步电抗随功角的变化规律不同。
接触器触点超程分析及其退化状态的诊断

触点超程是表征接触器寿命的重要特征参数。目前无法在接触器工作时直接测量得到触点超程,主要通过超程时间进行接触器寿命预测研究,而此类方法存在试验周期长、推广性差、数据噪声大等问题。该文首先在寿命试验数据基础上,分析触点超程与寿命之间的关系,确定触点超程的退化机理及退化范围;然后基于虚拟样机仿真模拟触点超程退化过程,分析触点超程退化特征,提取退化特征值;基于实际产品寿命试验触点超程的退化数据,提出利用支持向量机对触点超程退化等级进行分类的方法,完成对触点超程退化状态的诊断;最后通过实例验证诊断方法的可行性,诊断结果表明该方法具有较高的准确率,可大大缩短接触器寿命预测所需要的时间。
漂浮式光伏电站方阵环境载荷计算方法研究

针对我国建成的全球首个单体容量达到40 MW的漂浮式光伏电站方阵进行了环境载荷数值预报研究,在与风洞模型试验结果对比验证的基础上,基于计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对该大规模方阵的整体风载荷和流载荷进行了数值研究。CFD计算的数值考察验证了采用简化浮体模型进行研究的可行性,单体模型的计算结果与风洞试验结果吻合良好;对方阵进行实尺度建模及3D简略计算,得到了整体风载荷在不同风向角下的变化规律;通过对最大载荷风向的北风条件下的载荷分布规律的分析,提出了2.5D计算的策略,得到了数值验证;根据计算结果设计并实施了18行×11列单元模块的缩尺方阵风洞试验,试验结果和CFD计算结果吻合良好,据此构建了完整的数值计算方法;对2.5D进行高精度计算,确定了针对3D简略计算的修正系数,得到较为准确的整体风载荷结果。流载荷计算方法与风载荷相同。采取势流计算方法开展了波浪载荷数值分析研究,得到了在单位波幅规则波作用下漂浮方阵波浪载荷随行和列的变化规律;根据此规律获得了整体漂浮方阵的波浪载荷,并据此计算了50年一遇的极端条件下漂浮方阵所受的波浪载荷。该研究为漂浮式光伏电站的风、流、波浪等环境载荷的数值预报提供了方法,为漂浮方阵的锚泊计算及水上光伏电站的系统设计提供了技术支持。
钢筋混凝土剪力墙和连梁易损性曲线研究

构件易损性曲线表征了构件的指标参量(如位移角、转角等)与达到某个指定损伤等级的概率之间的函数关系,可用于评价构件的损伤程度和确定修复方法,是结构抗震性能和韧性评价的重要依据。该文对满足中国GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》要求的74个钢筋混凝土(RC)剪力墙试件和32个RC连梁试件的试验数据进行了统计分析,确定了构件的各损伤等级对应的损伤状态现象及相应的修复方法;并分别采用位移角和连梁转角为指标参量,建立了RC剪力墙和连梁的易损性曲线。分析讨论了设计轴压比对RC剪力墙易损性曲线的影响,以及跨高比对RC连梁易损性曲线的影响。比较了该文建立的易损性曲线和美国FEMA P-58规定的易损性曲线,并分析了两者差异原因。
火灾蔓延作用下混凝土连续板力学行为试验研究与模拟

为研究火灾蔓延作用对三跨混凝土连续板力学行为影响,对四块混凝土连续板进行仅边(中)跨和三跨依次受火试验,获得各跨温度、变形、裂缝、爆裂和破坏模式等变化规律。在此基础上,对一块混凝土试验板火灾行为进行数值分析,研究了几何(非)线性和混凝土热膨胀应变对火灾蔓延作用下连续板各跨弯矩分布和薄膜机理影响规律。结果表明:混凝土板裂缝和爆裂主要出现于受火跨,非受火跨裂缝较少;板底和板顶具有完全不同裂缝分布,即板底短裂缝多出现在板边区域,板顶多为平行短跨方向通长裂缝。同时,混凝土连续板各跨跨中变形趋势取决于自身位置和火灾蔓延方向,变形最大值取决于自身受火时长和炉温。此外,数值分析表明,火灾蔓延行为对连续板各跨最大弯矩分布和拉压薄膜效应发展有重要影响;相比Lie模型,EC2模型计算结果较为合理,且几何非线性影响不可忽略。
考虑行波效应的大跨度矮塔斜拉桥耐震时程分析

耐震时程法(ETM)是一种采用幅值随时间不断增大的人工地震动作为输入的新型动力分析方法,其只需通过少量的数值运算便可得到不同地震强度下的结构响应。基于此优势,该文探索了在考虑行波效应下,耐震时程法预测大跨度矮塔斜拉桥地震碰撞响应的精确性和有效性。以一座两侧建有桥台的典型山谷地带矮塔斜拉桥为研究对象,通过与天然地震输入下的增量动力分析(IDA)结果进行对比,验证耐震时程法捕捉地震碰撞响应的可行性;并采用此方法参数化分析了不同地震动视波速对碰撞力、塔梁位移和墩柱曲率响应的影响。研究结果表明:耐震时程法能够高效地预测出考虑行波效应的矮塔斜拉桥地震碰撞响应;此外,行波效应对大跨桥梁地震碰撞响应的影响存在两面性,与结构是否进入非线性以及地震动强度和视波速大小有关。
考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究

目前使用较广泛的盾构隧道管片接头研究模型往往视切向为刚性,大多考虑了轴力与弯矩的共同作用而忽视了剪力作用。然而剪切力可能会使接头位置发生剪切位移,严重时可能引起管片剪切破坏、隧道错台等。该文将轴向、切向和转动三个方向的位移作为已知荷载,分别推导接头区域内螺栓与混凝土结构的刚度矩阵,然后对刚度矩阵进行合成,得到管片接头考虑剪切时的力学模型。并以狮子洋盾构隧道工程为依托,对比了有限元法与该模型的计算结果。研究表明,模型与有限元法计算的结果规律相同,两者具有较好的一致性。该文建立的模型考虑了轴向、剪切及弯曲三个方向上荷载的耦合作用,使之更符合接头的实际情况。研究成果对补充管片接头力学模型有一定参考价值。
三维地震动作用下适用于高耸结构的地震动强度指标

烟囱、水塔和广播电视塔等高耸混凝土结构属于高柔的悬臂结构。现有的地震动强度指标多集中于一维或二维地震动作用下的建筑结构,而高耸混凝土结构对竖向地震极其敏感,有必要开展考虑竖向地震动作用的地震动强度指标研究。该文针对混凝土烟囱和水塔结构,提出了一种同时考虑高阶振型和周期延长效应的复合型地震动强度指标,并分别在三维远场地震动和近断层脉冲地震动输入条件下,对该指标的充分性和有效性进行分析和检验。通过和既有的15种地震动强度指标的有效性对比,发现该文提出的指标在三维条件下对这类结构具有较强的适用性。因此,该指标可作为评价高耸混凝土结构抗震性能的一个合理的指标。
基于2013年马甸桥北气象塔实测数据的北京城区地貌风速谱分析

基于实测的风场特性研究是结构抗风中的基础性工作之一。脉动风速谱作为风场特性的主要参数之一,描述了风的能量在频率上的分布情况。Van der Hoven最先测得的包括宏观气象尺度峰值和微观气象尺度峰值的风速谱在风工程领域具有奠基性贡献。由于早期采集设备精确性不高、计算分析水平不足,以及近年来城市化进程加快,城市地貌下全频率范围的风速谱有待进一步考查。该文采用2013年北京气象塔47 m、80 m和140 m高度处超声风速仪测得的风速数据,计算分析了反映宏观和微观气象尺度变化的全频率风速谱,并和Van der Hoven风速谱以及其他学者的实测谱进行了对比。结果表明:反映宏观气象尺度变化的低频风速谱除了在周期约为4天处存在峰值外,在周期约为1天(24小时)处的峰值非常明显,而在12小时周期处的峰值相对微弱;与宏观气象尺度峰值相比,高频微观气象尺度峰值较为微弱,且随高度增加,宏观气象尺度峰值逐渐增加,而微观气象尺度峰值相差不多。考虑到结构抗风设计时关注的是强风条件下的高频段风速谱,该文挑选平均风速大于8 m/s的风速样本,对其微观气象尺度风速谱进行了讨论,并和经典风速谱进行了对比,发现不同高度处的实测高频风速谱曲线相互吻合,且实测谱与Kaimal谱接近。
新型全装配钢-混凝土组合梁连接件推出试验研究

该文主要研究一种新型全装配钢-混凝土组合梁,由预制楼板和钢梁通过新型抗剪连接件(以下简称“紧固件”)组合为一体,紧固件固定于预制楼板的钢导槽上,预制混凝土楼板和钢梁界面的荷载传递主要通过紧固件和钢导槽之间的摩擦来实现。为了更好地研究紧固件和钢导槽的性能,对3组试件进行推出试验,研究了不同钢导槽形式、循环加载及紧固件数量对抗剪性能的影响。试验结果表明:紧固件和钢导槽都表现出较好的性能,试件的荷载-滑移曲线可分为3段;钢导槽截面高度较小时约束作用明显;循环加载可提升紧固件的抗剪承载力和刚度;该文推导的抗剪承载力计算公式与试验结果吻合较好。
设置自复位支撑的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

提出了一种能准确描述预压弹簧自复位耗能(PS-SCED)支撑滞回性能的力学模型,引入状态变量区分支撑不同工作阶段从而确定其力学响应。基于ABAQUS平台对该力学模型进行二次开发,将开发的PS-SCED支撑单元模拟结果与支撑力学性能试验结果进行对比,并对设置PS-SCED支撑的3层钢筋混凝土框架结构进行抗震性能分析。结果表明:该支撑单元模拟得到的滞回曲线与试验结果吻合较好,可准确描述支撑在动力荷载作用下的力学性能;强震作用下,PS-SCED支撑能够充分耗散地震能量,有效控制结构的塑性变形;此外,PS-SCED支撑框架结构相比于原框架结构残余变形减小了72.1%~92.1%。PS-SCED支撑具备良好的耗能能力和自复位特性,能够显著提高钢筋混凝土框架结构的抗震性能。
基于监测数据的钢箱梁U肋细节疲劳可靠性分析

针对某悬索桥钢箱梁疲劳开裂严重,基于WIM动态称重系统采集的数据,对该桥通行车辆的车型、轴距、轴重、总重、是否超载进行了统计,明确了该桥交通荷载特征及各车道随机车流差异性,依据实桥动应变监测数据,运用雨流计数法及Palmgren-Miner线性损伤累积理论,获得了运营状态下各车道的疲劳应力谱,基于均匀设计-径向基神经网络-重要蒙特卡罗法(UD-RBF-IMC)相结合的算法,运用线弹性断裂力学对U肋对接焊缝疲劳可靠性进行了评估,研究了交通量及轴重增长对疲劳可靠度的影响规律。研究结果表明:该桥疲劳车型可简化为V2~V10共9类,左、右幅V2车型的总重均为单峰偏态分布,超载率不到4%,V3~V10车型的总重均为多峰分布,超载率大于30%,最高达69%;重车道V2~V10车型的比例明显高于其他车道;温度日变化对疲劳应力谱的影响较小,采样频率对应力谱的影响较为显著,不宜小于50 Hz;结合UD、RBF、IMC算法各自的优点,有效提高了基于监测数据的钢箱梁细节疲劳可靠度指标的求解精度和效率;轴重增长系数对疲劳可靠度的影响明显大于交通量增长系数,在运营期间除控制交通量外,还需重点控制重车比例和超载率;当交通量增长系数为3%,轴重增长系数为0.6%时,1#测点疲劳寿命仅为74年;超车道重载卡车数量较少,高水平应力循环较少,疲劳寿命较长,而快车道和重车道重载卡车较多,高水平应力循环较多,存在疲劳开裂风险,需重点关注。
冻融损伤低矮RC剪力墙数值模拟方法

出于冻融环境下RC剪力墙结构抗震性能评估的需要,通过理论分析与试验回归相结合的方法对8榀冻融损伤低矮RC剪力墙拟静力试验结果进行分析,得到了综合考虑冻融损伤参数和轴压比影响的低矮RC剪力墙剪切恢复力模型,进而提出了考虑不均匀冻融损伤分布组合剪切效应的低矮RC剪力墙数值模拟方法。通过模拟结果与试验结果对比发现:采用该模拟方法得到各试件的滞回曲线、骨架曲线以及最终破坏时的累积耗能均与试验结果符合较好,表明该文所提出的数值模拟方法可较为准确地反映冻融损伤低矮RC剪力墙的力学性能和抗震性能,可用于严寒地区在役RC剪力墙结构的抗震性能评估。
改善蒸汽辅助重力泄油技术研究进展

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术广泛应用于超稠油油藏开采,但在开发过程中存在汽窜严重、热利用率低等问题。通过总结目前改善SAGD开发效果的主要技术方法,如气体辅助SAGD技术、溶剂辅助SAGD技术、泡沫辅助SAGD技术、化学添加剂辅助SAGD技术,介绍了改善SAGD技术的作用机理和提高采收率效果,指出了存在的问题并提出了使用建议。应综合考虑油藏地质条件与施工条件的差异,选择不同的辅助SAGD技术使经济效益最大化。
2-D智能纳米黑卡微观驱油机理可视化实验

由中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院自主研发的2-D智能纳米黑卡是一种具有尺寸小、比表面积大等优势的片状纳米材料(尺寸为80×60×1.2 nm,比表面积约57 m~2/g)。本文使用不同孔隙度、渗透率的二维可视化模型,进行2-D智能纳米黑卡微观驱替可视化实验。通过分析岩心渗透率、颗粒浓度和注入速率等因素对驱油效果的影响,研究在微观条件下该纳米材料的微观渗流机理和运移规律。研究表明,该材料具有优异的亲水亲油平衡性,能够改变岩石表面润湿性,在两相界面产生楔形渗透压,形成微观回旋流,相对于以往如SiO_2等球型纳米颗粒,具有更大的表面接触性。2-D智能纳米黑卡可有效驱替地层剩余油,剥离微小孔喉壁面上的油膜,扩大低渗层波及体积,提高原油采收率。
渤海S油田聚合物驱采出液油水界面膜的稳定性分析

为了明晰渤海S油田聚合物驱采出液油水界面膜稳定性的影响因素,通过对乳状液油水界面流变性、Zeta电位和界面张力等性质的表征,评价了聚合物类型、疏水缔合聚合物质量浓度和水相矿化度对原油乳状液稳定性的影响。研究表明:相对于线性聚合物,疏水缔合聚合物对于渤海S油田的原油乳状液具有明显的增稠、增黏效果,能够明显改变油水界面电性,增加油水界面活性,增强油水界面膜强度,具有更好的原油乳状液稳定效果。同时,疏水缔合聚合物的质量浓度与乳状液的界面膜弹性呈线性关系,随着聚合物质量浓度从0 mg/L增加至800 mg/L,乳状液的界面膜弹性从4 Pa增加到17 Pa。当聚合物质量浓度增至400 mg/L时,聚合物在油水界面上的吸附接近饱和。水相矿化度对原油乳状液的稳定性也有较大的影响,当矿化度在0数9417.7 mg/L时,乳状液的稳定性主要受界面电性的影响;当水相矿化度在9417.7数18835.4 mg/L时,乳状液的稳定性主要受油水界面膜结构强度的影响。
弱胶结砂岩储层分子膜稳定剂体系的制备与性能

针对弱胶结砂岩储层阳离子稳砂剂体系耐冲蚀性能差、稳砂有效期短问题,研发了一种集合树脂胶结剂强度好、季铵盐渗透率伤害小等特点MS型分子膜稳定剂体系,并对其分子结构、分子膜耐冲刷性、稳砂抑砂性、流体渗流性能进行了评价。研究结果表明,MS分子膜稳定剂体系具有较高强度,拉伸强度为2.5 MPa、断裂伸长率可达112%,耐冲蚀性能较好。MS稳定剂具有较强的稳砂抑砂能力,MS稳定剂质量分数为2%、处理量2.0 PV、处理时间8 h时,出砂浓度低于0.15 g/L;MS稳定剂具有阻水不阻油的功能,质量分数2%、注入体积2.5 PV、处理时间8 h时,岩心水相渗透率从510×10~(-3)μm~2降至450×10~(-3)μm~2,而油相渗透率几乎未变,在782×10~(-3)μm~2左右。稳定剂MS通过物理吸附、化学胶结实现对弱胶结地层微粒原位稳定,达到防止出砂目的。
用于非均质性油藏封堵的复合凝胶组成优选与性能评价

针对渤海QHD32-6油田储层非均质性加剧,低效和无效循环现象严重的问题,以该油田储层岩石和流体为模拟对象,用聚合硫酸铝铁、丙烯酰胺、尿素、引发剂过硫酸铵、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺配制了复合凝胶,对各组分加量进行了优化,研究了剪切、地层水稀释、黏土矿物、原油、酸液、老化时间对复合凝胶成胶效果的影响。结果表明,复合凝胶各组分对凝胶成胶时间的影响从大到小依次为:丙烯酰胺>尿素>聚合硫酸铝铁>引发剂过硫酸铵>交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。复合凝胶适宜的配方组成为:3.4%数5.0%丙烯酰胺、1.0%数3.0%聚合硫酸铝铁、0.4%数0.8%尿素、0.04%数0.08%引发剂和0.01%数0.10%交联剂。复合凝胶初始黏度较低,成胶黏度较高,表现出良好的注入性和潜在的封堵能力。复合凝胶具有良好的抗稀释性、抗剪切性、耐油性、稳定性和快速解堵性,适合于非均质性较强油田的调剖封堵作业。