mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
H13钢表面激光熔覆316L/H13+20%WC复合涂层温度场数值模拟

H13钢常充作热作模具材料,在高温高压等工作环境中极易产生磨损、开裂等失效的问题,激光熔覆是一种有效的再制造方法。然而,由于激光熔覆骤冷骤热的特点,使得成形过程温度梯度及冷却速率过大,常导致热应力过大而引起涂层开裂。对H13钢表面激光熔覆316L/H13+20%WC复合涂层温度场进行数值模拟,研究成形过程温度梯度、冷却速率随时间的变化规律,以及基体预热对温度梯度和冷却速度的影响。同时,在H13钢基体上进行了复合涂层激光熔覆成形试验,以便对数值模拟结果进行验证。试验结果表明,预热可明显降低温度梯度和顶层冷却速率,对于试样表面裂纹产生具有一定的抑制作用。研究结果为H13钢表面激光熔覆改性及模具修复提供了参考依据。
聚苯胺/二氧化钛的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

通过水热反应法制备了TiO_2,再采用化学方法制备了不同TiO_2含量的聚苯胺(PANI)复合材料,运用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光光谱仪(UV-Vis)等手段对其形貌和结构进行表征;研究了聚苯胺复合材料吸附甲基橙的性能及其动力学过程,并探讨了TiO_2含量、吸附时间、吸附剂质量等因素对其吸附性能的影响。结果表明:TiO_2、PANI和PANI/TiO_2复合材料形貌均为颗粒状;PANI/TiO_2复合材料对甲基橙的吸附率比纯PANI吸附率较高,TiO_2含量为8%的PANI复合材料对甲基橙的吸附率较高;随着吸附剂质量的增加,PANI/TiO_2复合材料对甲基橙的吸附率呈现不断增大趋势,当PANI/TiO_2质量不大于0.033g时,其吸附率增加较快;对吸附过程通过动力学准一级和准二级方程拟合可知,PANI/TiO_2复合材料吸附甲基橙过程符合准二级动力学方程。
响应面法优化高韧性环氧灌浆材料制备及机理分析

以拉伸强度和伸长率为响应值,选取活性稀释剂、反应型增韧剂和固化剂为自变量进行响应面优化试验,并对增韧改性机理进行分析。结果表明:对拉伸强度和伸长率的影响显著性大小依次为反应型增韧剂、活性稀释剂、固化剂,活性稀释剂和反应型增韧剂用量对拉伸强度及伸长率影响具有显著的交互作用。优化制备工艺条件下拉伸弹性变形达到12.9%,体系的柔韧性和变形能力大大提高,拉伸断裂面有大量近似平行分布的水波状条纹,条纹之间存在扩展和相互融合,从而吸收大量能量,提高了树脂体系的韧性。
航空含氟树脂电缆燃烧及火蔓延特性研究

使用锥形量热仪和电缆垂直燃烧实验仪,对配有聚四氟乙烯(PTFE)护套和聚全氟乙丙烯(FEP)护套的两种航空含氟树脂电缆的燃烧和垂直火蔓延特性进行了研究。在三个热辐射强度下对航空含氟树脂电缆进行实验,比较分析了热释放速率、质量损失和烟气产生速率三个主要燃烧性能参数的变化规律,并对反应过程进行了分析。实验结果表明,绕包工艺护套比挤出工艺护套在燃烧早期的热释放速率更高;相比之下,FEP护套电缆的燃烧反应更剧烈,更容易受到热影响而产生质量损失和失效。在标准火焰冲击的垂直实验中,FEP护套电缆的碳化高度更大且火蔓延能力更强,而PTFE护套电缆的工作失效更快。同时,采用火势增长指数和烟气参数评估不同热辐射强度下航空含氟树脂电缆的火灾危险性。
短纤维填充PEEK复合材料的非等温结晶动力学研究

采用傅里叶红外光谱研究聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的化学结构,通过差示扫描量热法研究它们的非等温结晶过程,并采用Jeziorny方程进行非等温结晶动力学分析,获得相关非等温动力学参数。结果表明,PEEK与短纤维复合过程中没有发生化学变化,随着升温速率的增加,PEEK及其复合材料的动力学结晶速率常数(Zt)和非等温结晶速率常数(Zc)增大,半结晶时间减小,结晶速率加快,n值均约为3。玻璃纤维和碳纤维在PEEK复合材料结晶过程中起到成核剂的作用,生长方式为三维生长。
自掺杂TiO_2纳米材料在能源和环境领域的应用进展

传统TiO_2纳米材料具有较宽的带隙,仅能吸收紫外光且光生电子/空穴的快速重组导致其量子效率较低,因此极大地限制了TiO_2在能源和环境领域的应用。研究人员发现通过Ti 3+和氧空位的自掺杂可缩短TiO_2的禁带宽度,提高光生电子/空穴的分离效率,显著增强TiO_2的光电催化性能。自掺杂TiO_2纳米材料具有较强的光吸收能力和优良的电子性能,近年来在能源和环境领域受到广泛关注。综述了自掺杂TiO_2纳米材料在光催化、超级电容器、锂离子电池、染料敏化太阳能电池、电催化领域的应用现状,指出了目前自掺杂TiO_2纳米材料在应用过程中存在的问题,并对其发展前景进行了展望。
微纳层叠功能复合材料研究进展

微纳层叠共挤技术能够方便快捷地制备具有多层交替结构的聚合物复合材料,通过串联多个层倍增单元可以实现制品层数的指数级增长。概述了微纳层叠共挤技术的发展进程,对近年来国内外微纳层叠功能复合材料的研究进展进行综述,重点介绍了多层交替结构复合材料优异的形状记忆性能、介电性能、阻隔性能和力学性能,以期为利用微纳层叠共挤技术研制功能复合材料及高端应用提供参考。
磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4倍电磁激振力波及4倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的。然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱归纳方法的故障复现试验方案,并在振动台上成功复现故障。最后给出调整波形弹片的刚度、优化辅助变流器电源谐波电流和适当提高风机转速的整改方案。研究成果可为类似结构的故障定位、分析和复现提供理论指导。
基于SED-EMD的大圆机轻微齿轮偏心故障诊断

针对大圆机的大型薄壁齿轮在制造与装配过程中容易产生偏心问题,提出一种基于振动信号的齿轮偏心故障检测方法。首先,利用偏斜度解卷积(Skewness Deconvolution,SED)增强振动信号中的齿轮偏心故障特征。其次,运用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)将目标信号分解为有限个固有模式分量(Intrinsic Mode Function,IMF)。然后,提出加权-相关频峭度指标(Weighted Correlation-frequency Kurtosis,WCK)自适应提取包含偏心故障特征的IMF分量,并结合峭度与峰值比指标刻画故障信息。最后,开展了大圆机齿轮偏心故障诊断实验研究,实验结果表明该方法可自适应提取故障分量,结合故障分量的频率、峭度与峰值比指标可以实现齿轮偏心故障判定与定位。
基于UWB-CMI方法的电力变压器绕组径向变形检测研究

电力变压器是电力系统的关键设备之一,变压器绕组故障将会造成变压器损坏,影响电力系统稳定运行。为了能有效诊断绕组变形故障,提出了一种基于超宽带(Ultra wide band,UWB)技术和微波共焦成像(Confocal microwave imaging,CMI)技术的绕组变形故障检测方法,利用UWB收发器向变压器绕组发射短脉冲,并测量其沿线性路径的多个点处的反射信号,然后对测量信号进行CMI算法处理,获得绕组的2D图像,来确定电力变压器绕组径向变形的大小和位置。另外,还设计了变压器绕组四个不同位置的变形试验来验证这种方法的有效性。试验结果表明,提出的绕组径向变形检测方法简单易懂,通过获得变压器模型的2D图像,可以方便、直观地检测变压器绕组径向变形的尺寸和位置。
基于三维扫描技术的页岩暂堵压裂物理模拟实验

页岩水力裂缝扩展形态及表征方法是评价暂堵压裂效果的基础,常规裂缝形态监测手段(如示踪剂法、声发射法)难以准确反映水力裂缝的起裂与扩展规律。因此,文中结合三维扫描技术,开展真三轴暂堵压裂物理模拟实验,研究不同排量下页岩暂堵压裂水力裂缝的起裂与扩展规律;通过获取裂缝体积与面积等参数,定量表征页岩暂堵压裂的裂缝网络复杂程度,从而评价压裂改造效果。结果表明,暂堵剂可有效促进页岩水力裂缝转向、分叉,以及多裂缝的形成,水力裂缝面曲率变化反映不同注液阶段暂堵剂的累积作用效果。不同排量下,页岩暂堵压裂的裂缝形态和裂缝网络复杂程度不同:小排量条件下,暂堵剂封堵初次裂缝,形成平行于初次裂缝的简单缝;大排量条件下,暂堵剂封堵初次裂缝,形成平行于初次裂缝并伴随天然裂缝张开的复杂缝。现场可通过增大排量提高暂堵剂在裂缝中的运移距离和封堵程度,增加远端天然裂缝的激活概率。
特低渗油藏油水相渗端点预测模型与数值模拟---以濮城沙三中6-10油藏为例

濮城沙三中6-10油藏储层最大进汞饱和度和退汞饱和度变化范围大,这反映了油藏相渗端点非均质性较强。在相渗实验较少的条件下,利用压汞曲线实验,基于统计分析方法,分别建立了束缚水饱和度-孔隙结构指数和残余油饱和度-束缚水饱和度定量预测模型。将油水相渗曲线标准化后,利用相渗端点标定技术建立了考虑束缚水饱和度和残余油饱和度的数值模拟新方法。研究表明,濮城沙三中6-10油藏这2个预测模型的计算值与实验值之间相关性好,新方法能够表征每一个网格的束缚水饱和度和初始含油饱和度随储层物性的变化,可以更清晰地刻画油藏水驱开发后可动用剩余油的局部富集现象。在较少参数调整的条件下,历史拟合研究可以达到更高的精度。该成果能为同类型油藏数值模拟及剩余油研究提供借鉴。
东方B气田海底扇复杂砂体地震刻画

莺歌海盆地东方B气田黄流组一段为浅海重力流海底扇沉积,主要发育侵蚀水道、分流水道、水道侧缘及朵体等沉积微相。目前,对F8d井区黄流组一段沉积微相的认识存在争议,为此,文中在地震相分析的基础上,利用正反演技术,明确了该区为侵蚀水道沉积微相;同时,利用全局优化属性分析结合地震波形特征刻画了复合侵蚀水道砂体边界。在复合侵蚀水道砂体内部,利用地震相、全局优化属性切片,厘清了厚度大的单一水道砂体的沉积期次、叠置样式及平面展布范围,并运用高分辨率波形指示反演技术,预测了薄储层单一水道砂体叠置样式。预测结果表明,F8d井区为3期侧向迁移侵蚀水道沉积。该研究成果为后期开发调整井部署及挖潜提供了依据。
元坝地区须二下亚段砂岩储层致密化与天然气充注关系

文中基于铸体薄片、阴极发光、扫描电镜及流体包裹体等分析测试方法,对元坝地区须二下亚段储层特征、致密化过程、天然气充注时间与期次等进行研究,探讨了绿泥石衬里岩屑砂岩和强压实岩屑砂岩2种砂岩储层致密化与天然气充注的时间匹配关系。研究结果表明:须二下亚段储层属于致密砂岩储层,储集空间以残余粒间孔为主,压实作用是储层致密化的主要原因;绿泥石衬里岩屑砂岩由于绿泥石膜的保孔作用,储层致密化时间相比强压实岩屑砂岩较晚;结合天然气充注史与储层致密史,绿泥石衬里岩屑砂岩具有边致密边成藏的特征,强压实岩屑砂岩具有先致密后成藏的特征。该研究对明确该地区天然气成藏机理及富集规律具有重要意义。
一种小型化带通滤波微带巴伦设计

提出一种小型化带通滤波微带巴伦的设计。在Marchand巴伦的基础上,使用一个半波长和两个1/4波长传输线作为谐振器,在带通滤波微带巴伦的两个输出端口可以获得相同幅度和相反相位的平衡信号。利用谐振器平行线耦合可以观察到通带两侧存在两个传输零点。对提出的中心工作频率在2.65 GHz的带通滤波微带巴伦进行了实物加工与测试。两个输出端口信号幅度差与相位差分别为±0.4 dB和180°±5°。仿真与测量结果有较好的一致性,验证了本文所提方案的可行性。
大黄地上部分化学成分与药理作用研究进展

大黄为传统大宗中药材,临床应用广泛,国内外需求量极大,但其传统药用部位为根及根茎,而占大黄总生物资源二分之一以上的地上部分作为非药用部位被丢弃,浪费资源的同时造成一定的环境压力。研究表明,大黄地上部分富含蛋白质、粗纤维、果胶、氨基酸等营养成分,以及蒽醌类、黄酮类、二苯乙烯类等化合物,具有泻下、抗炎、止血、抗氧化、降血糖、降血脂等药理活性。在查阅国内外文献的基础上,本文对大黄地上部分的化学成分和药理作用进行综述,并对其开发前景进行展望,为其深入研究和综合开发利用提供参考。
不同碳减排目标下长三角地区碳固持服务供需演变分析

碳固持服务能够捕获并固定大气中的CO_2 ,有效地调节气候,随着区域经济社会的发展,其碳排放量与减排压力持续增加,研究区域碳固持服务供需时空动态关系,对合理制定或优化减排目标,指导区域可持续发展等具有重要理论和现实意义。以长三角地区为例,首先明确区域碳固持供给与需求的内涵及测度方法,在评估2000、2015年碳固持服务供给量的基础上,测度不考虑减排目标、减排30%、60%目标下的需求,利用供需比系数,评价长三角整体、省际间的供需关系。结果显示:不考虑减排目标下, 15 a间长三角地区碳固持服务供需关系趋于紧张,供需比由50.86%下降到16.36%,空间上中东部地区供需关系紧张化明显;减排30%目标下与减排60%目标下, 2015年碳固持供需比分别为40.17%、31.59%,赤字区均主要分布在中东部地区。供需关系趋于紧张的主要原因是碳排放,尤其是工业碳排放量大幅增加。研究结果表明,缓解碳固持服务供需矛盾,除了增加碳汇空间外,应重点加快供需赤字区的产业转型发展;同时,也应从省内和省际等层面上建立基于碳固持服务的区域补偿机制和政策,以服务长三角一体化发展目标。
太湖流域养殖池塘的氮磷污染负荷估算

太湖流域平原区河网密集、渔业发达,其中池塘养殖是渔业的主要模式,而养殖池塘的污水排放是其周边河湖富营养化与蓝藻水华的重要原因之一,因此,精细化估算流域养殖池塘的氮磷污染负荷,对区域氮磷污染来源的精准解析与科学防控具有重要意义。以太湖流域养殖池塘为研究对象,通过解译2019年的高分辨率遥感影像,获取养殖池塘的空间分布,同时发展了基于归一化植被指数区分养殖池塘类型的方法,估算了两种类型养殖池塘(鱼塘和虾蟹塘)的面积与分布;采用氮磷污染排放系数法,估算了养殖池塘的氮磷污染负荷,分析其空间差异。研究结果表明: 2019年,太湖流域养殖池塘总面积为1 308.6 km~2 ,其中鱼塘872.6 km~2 ,虾蟹塘436.0 km~2 ,养殖池塘氮排放量为11 013.5 t,磷排放量为1 626.8 t。养殖池塘污染负荷空间分布和养殖池塘规模分布比较一致,太湖南部的湖州市辖区、吴江市和德清县是养殖池塘氮磷污染较为严重地区,其氮污染负荷分别为1 214.8、1 004.4和792.2 t,磷污染负荷分别为179.7、146.3和117.7 t,主要原因是当地池塘养殖业发达,并且氮磷污染负荷系数大于虾蟹塘的鱼塘比例较高。
长江经济带新型城镇化对旅游业碳排放的门槛效应研究

在新型城镇化背景下,研究旅游业的低碳发展模式对中国旅游产业的高质量发展具有重要意义。借助“自下而上”法测算旅游业碳排放量,并以新型城镇化水平为门槛依赖变量,采用面板门槛模型,探究长江经济带新型城镇化对旅游业碳排放影响的阶段性特征以及不同门槛区间新型城镇化对旅游业碳排放影响的异质性特征。结果表明: (1)新型城镇化与旅游业碳排放之间呈显著的“N”型曲线关系。(2)在新型城镇化的引导下,人均旅游消费、旅游产业结构、旅游企业固定资本存量对旅游业碳排放起显著抑制作用;经济发展水平和科技发展水平成为推动旅游业碳排放的重要因素;环境规制有益于区域旅游业碳减排。(3)当新型城镇化水平低于0.319时,旅游业碳排放随新型城镇化水平的提高不断增加;当新型城镇化水平介于0.319与0.568之间时,新型城镇化水平的提升对旅游业碳排放抑制作用较大;当新型城镇化水平超过0.568后,旅游业碳排放随新型城镇化水平的提高又不断增加。因此,地区政府应因地制宜制定新型城镇化发展规划,还应从人均旅游消费,旅游产业结构优化等多个层面促成新型城镇化进程中旅游业碳减排效应发挥。
基于掺杂金属有机骨架CeDUT-52分散固相萃取/高效液相色谱法检测水中的双酚类化合物

利用溶剂热法构筑了CeDUT-52吸附剂,将其用于水中双酚A(BPA)、双酚F(BPF)和双酚AF(BPAF)3种双酚类化合物的分散固相萃取(DSPE),并结合高效液相色谱-紫外检测,建立了水中3种双酚类化合物的分析方法。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对构筑的CeDUT-52吸附剂进行表征,结果显示金属Ce成功掺杂于八面体结构的DUT-52中,掺杂后的吸附剂粒径变小。实验考察了吸附剂用量、吸附时间、洗脱溶剂种类以及洗脱体积对水中3种双酚类化合物萃取效率的影响。结果显示,40 mg吸附剂在20 min内即可实现对目标物的完全吸附。采用最优DSPE条件,BPA和BPF在0.3~300 μg/L范围内,BPAF在0.6~600 μg/L范围内线性关系良好(r ≥ 0.999 8),检出限和定量下限分别为0.1~0.2 μg/L和0.3~0.6 μg/L,在1、5、10 μg/L 3个加标水平下的回收率为82.5%~101%,相对标准偏差(RSD)不大于10%,富集因子为92~102。该方法快速、灵敏,能够满足水中双酚类化合物的分析要求。
街区尺度下城市高密度建成区火灾风险研究——以石家庄市中心城区为例

城市空间是火灾灾害系统的载体,街区是城市管理的基本单元,火灾风险评估则是火灾风险管控的关键。本文先利用遥感图像识别结合支持向量机算法及K-means聚类获取街区尺度的空间数据,进行“单位-街区-区域”层次的高密度建成区火灾危险性评估;然后通过POI(Point of Interesting)数据挖掘,识别城市空间用地类型衡量火灾损失,对高密度建成区进行火灾风险综合评估;最后利用聚类和异常值分析探究火灾风险空间分布,提出高密度建成区火灾风险防范措施。结果表明:研究区域的539个街区单元中,有37个为五级火灾危险性街区单元,45个为五级火灾风险街区单元;街区特征暴露性是影响火灾危险性的主要因素,工业和商业活动范围是城市火灾的高损失区域;提出了集 “重点监测点-重点监测区-重点改造区-消防优化区-改造优化区”于一体的石家庄市中心城区火灾风险防范建议;POI数据及遥感图像识别技术的引入,不仅提升了风险溯源能力,还弥补了火灾风险评估模型没有充分考虑城市动态变化的局限。街区尺度的火灾风险研究为高密度建成区消防安全保障提供了新思路。
基于Copula函数的沿海城市雨潮复合灾害风险研究

沿海城市极易受到极端降水和风暴增水引发的复合洪涝灾害影响。定量分析极端降水和风暴增水之间的结构依赖,准确评估雨潮复合洪涝灾害风险,对沿海城市防洪除涝及应对措施的制定具有重要指导意义。本研究以上海市为例,利用研究区1979-2014(36a)年日累积降水与吴淞口风暴增水数据,通过K-S、AIC和BIC检验方法优化边缘分布函数,并采用Copula函数定量评估了不同联合重现期下降水和风暴增水组合的复合洪涝风险。研究表明:(1)上海市36a最大日降水量和吴淞口相应风暴增水均适合运用GEV分布进行拟合,Frank Copula函数对雨潮遭遇联合分布特征拟合效果最好;(2)上海市在5、10、20、50和100a雨潮联合重现期下,降水风暴增水遭遇的联合概率是同现概率的4.12、7.51、14.21、34.27、67.72倍;(3)100a联合重现期下的降水与风暴增水分别约为276 mm和3.5m,说明上海市沿海地区要预防百年一遇的强降水或风暴增水,须在考虑天文大潮的基础上,设计构筑至少3.5 m的防汛墙。此研究表明二元Copula函数能够较为准确地计算出不同联合重现期下的设计降水和风暴增水,为优化防汛工程的设计标准、设计科学复合洪涝灾害情景提供了可能。
锂云母提锂副产物铷铯矾中铷铯的回收研究

针对锂云母提锂副产物铷铯矾,提出了一种从其中回收铷铯的方法。采用氢氧化钠浸出铷铯矾,考察了氢氧化钠浓度、液固比、浸出时间对铷铯浸出率的影响。结果表明,在浸出温度25℃、NaOH溶液浓度1.5 mol/L、液固比8∶1、浸出时间40 min的优化浸出条件下,铷铯浸出率达99%以上;采用t-BAMBP从碱浸液中萃取铷铯,在温度25 ℃、pH=13.75、C_(t-BAMBP)=0.6 mol/L、O/A=1.5∶1、萃取时间5min的条件下经过四级逆流萃取,铷萃取率在92%以上,铯萃取率在99.9%以上,杂质K的萃取率仅1.53%,Li、Na、Al未被萃取;对负载有机相进行洗涤及选择性反萃铷和铯,可分别得到纯度92%和98%以上的氯化铷、氯化铯溶液;对洗涤液中铷进行回收富集,得浓度为21 g/L、纯度大于98%的氯化铷溶液。
采用状态反馈的无人车路径跟踪横向控制

针对采用传统模型预测控制器的车辆在弯道内跟踪精度难以保证的问题,本文提出了一种基于状态反馈的路径跟踪横向控制策略。基于车辆动力学模型,建立考虑轮胎滑移包络线约束条件的路径跟踪模型预测控制器,并根据车速选择合适的控制器时域参数;以车辆质心位置为控制点建立车辆跟踪误差模型,结合车辆当前位置横摆角偏差建立状态反馈调节器,通过LQR最优控制方法对无人车姿态进行校正。利用MATLAB/Simulink和Carsim软件对改进的状态反馈控制策略进行了仿真验证,典型双移线道路仿真试验表明:中低车速下车辆路径跟踪横向偏差降低了16 %以上,横摆角偏差降低了33 %以上,所设计控制器能够有效提高车辆路径跟踪精度,可保证车辆对变曲率弯道具有适应性和行驶稳定性。
约束型粒子群的LCC/S磁谐振耦合机构参数优化算法

针对移动监测型传感器种类不同且位置可变的特性,确定LCC/S磁谐振耦合机构工作模式。由于该型无线电能传输系统谐振补偿拓扑参数配置困难,使得系统难以同时兼顾输出效率与输出功率,提出一种以系统传输效率为目标函数,以传感器移动范围内所需功率为限制条件的约束模型;然后引入罚函数将约束模型转化为无约束模型,通过粒子群算法进行参数优化,使得系统在满足传感器所需功率的同时传输效率最大化。最后通过仿真验证了所提优化方法的有效性。
结合POE旋量理论的三轴立式加工中心几何误差建模方法

以三轴立式加工中心为研究对象,提出一种基于指数积(Product of exponential, POE)旋量理论的几何误差综合建模方法。首先根据误差和旋量的几何定义建立3个旋量来表示各个轴的6项基本几何误差元素,综合3个旋量建立各个轴的误差POE模型;其次在POE建模时考虑垂直度误差,根据垂直度误差的几何属性提出获得垂直度误差POE模型的两种方法;此外根据机床拓扑结构确定旋量和相应指数矩阵的相乘次序,建立综合几何误差POE模型。最后在某三轴立式加工中心上进行建模实验,结果表明本文方法足够有效和精确,根据综合误差模型得到数控机床的误差场。
混合级联H桥逆变器的调制策略优化方法

多低压单元的混合级联H桥逆变器在电平切换时由于具有更多冗余开关状态,通过多载波移幅法对低压单元调制能很好地解决电流倒灌问题,但多载波移幅法由于自身特点存在级联单元输出功率不均衡、逆变器输出电压等效开关频率不高等不足。为此,针对直流侧电压比1:1:2的混合级联九电平逆变器,提出一种脉冲宽度调制与阶梯波调制相结合的混合调制策略,使得高压单元工作在基频状态,低压单元通过类似单极性倍频的混合调制法工作在高频,提高了逆变器输出电压的等效开关频率,同时低压单元采用1/4周期循环调制的方法在半个周期内实现低压单元间输出功率均衡,并通过仿真和实验结果分析验证了理论分析的可行性和正确性。
弱连接下并网VSC外环控制稳定性分析

近年来,关于弱连接下并网电压源型换流器(voltage source converter, VSC)造成的电力系统振荡稳定性问题的研究大多集中于锁相环(phase locked loop, PLL)环节,对于不考虑PLL动态作用的VSC外环控制系统稳定性的研究相对较少。为了研究这一环节的稳定特性及影响因素,建立了考虑直流电压控制环节及无功功率控制环节的VSC外环线性化模型。基于劳斯-赫尔维茨判据,得到了弱连接条件下并网VSC外环控制系统的稳定性指标,通过算例仿真验证了所推导的稳定指标的正确性,并分析得出了影响VSC外环控制系统振荡稳定性的关键因素及对应变化规律。研究结果表明:当不考虑PLL的动态作用时,主要影响弱连接条件下并网VSC稳定性的环节为VSC功率控制外环,且直流电压外环控制参数对并网VSC稳定性影响显著,而无功功率外环控制参数对并网VSC稳定性的影响相对较小;同时,VSC连接电网强度越弱,系统发生不稳定振荡的风险越大。
复杂环境下输电线路绝缘子的破损识别与定位

输电线路中绝缘子背景复杂,传统的故障识别算法存在如绝缘子的误检、漏检以及识别率低等弊端。相比传统卷积神经网络,胶囊网络(capsule network, CapsNet)首次采用矢量作为输入,可以保留目标的方向、角度等特征信息,更适合识别复杂背景下的绝缘子。为此提出了一种基于胶囊网络与YOLO文本定位相结合的绝缘子破损识别算法,通过将传统胶囊网络卷积层9×9的卷积核简化为3×3的卷积核,并通过遗传算法和随机梯度下降法对权重进行寻优,缩短了训练时间,而且使输出量能够保留绝缘子的角度与方向,因此可以在复杂环境下对故障绝缘子进行准确识别;同时应用YOLO的文本定位算法对绝缘子破损部位进行尺寸矫正,得到更精确的绝缘子破损位置。最后与AlexNet、YOLOv2、Faster R-CNN识别算法进行了对比,该方法的绝缘子识别率提高到了95%,从而可以更快速、准确的在复杂环境下识别并精确定位绝缘子破损位置。
等离子体氟化协同偶联剂改性纳米SiO_2/环氧树脂电气性能

纳米SiO_2填料与环氧树脂基体界面效应差,限制了复合材料电气性能提升。为此采用CF_4/N_2等离子体协同偶联剂改性纳米SiO_2填料,改变其在基体中界面特性,制备了不同质量分数的纳米SiO_2/环氧树脂复合材料。对复合材料的化学组分、表面形貌、闪络电压和击穿场强等进行测试。测试表明:氟元素以CF2为主要形式存在改性SiO_2表面;纳米SiO_2平均粒径降低27.9%,团聚现象得到有效抑制。SiO_2质量分数3%的复合材料闪络电压比纯环氧树脂增高了10.58%;击穿场强达到33.7 kV/mm,体积电阻率达到2.5×10~(15) Ω·cm,分别比未改性试样提高11.6%和34.61%。等离子体氟化可有效在颗粒表面接枝氟元素,阻碍材料内部载流子迁移,改善复合材料电气性能。
特高压C_4F_7N/CO_2混合气体GIL温度分布

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中绝缘气体热学特性会影响GIL整体绝缘性能。目前,国内外对C_4F_7N/CO_2混合新型环保气体应用于GIL的研究刚刚起步,其热学特性尚不明确。为此对特高压C_4F_7N/CO_2混合气体GIL建立了温度-流体多物理场仿真模型,通过开展现场温升试验对该模型进行了有效性验证,研究了额定电流下GIL内部温度场分布及内部气体密度场、流速场分布,以及不同通流水平下导体和铝合金外壳顶部温升关系,并对比分析了在C_4F_7N/CO_2与SF_6两种不同气体下GIL内部温升的差异性。研究结果表明:C_4F_7N/CO_2气体GIL内部温度梯度整体大于SF_6气体GIL,在后续环保型GIL设计中应关注这一问题;相同通流条件下C_4F_7N/CO_2气体GIL与SF_6气体GIL温度分布差异的主要原因为SF_6对流性能优于C_4F_7N/CO_2混合气体;探索了C_4F_7N/CO_2 GIL外壳顶部温升与GIL中心导体温升间的关系,GIL导-壳温升比例系数为0.482,该系数可应用于后续基于外壳温度的中心导体温度监测系统中。
逆变器并联驱动新能源同步机的环流特性与稳定性分析

为了分析并联驱动方式对新能源同步机(motor-generator pair,MGP)运行稳定性和环流特性的影响,基于多逆变器并联驱动MGP的矢量控制策略,首先根据该并联驱动系统的等效电路研究了环流产生的机理,对比和分析了MGP电流控制和逆变器环流控制在原理上的相似性,揭示了该控制方式下MGP电流调节系数可以等效地起到对逆变器环流的抑制作用。然后结合实验参数分析了MGP电流控制环和环流控制环的稳定性并进行了参数优化,进一步地分析了该参数下逆变器并联数量N对环流控制稳定性的影响,结果表明并联数量的增多会造成控制系统幅值裕度的降低和响应速度的变慢。最后在建立的双逆变器并联驱动5 kW MGP系统的实验平台上对电流控制的稳定性进行验证,所提控制策略可以较好地驱动MGP并网运行,系统响应速度快,逆变器之间的环流小。
基于变分模态分解和门控循环单元神经网络的变压器油中溶解气体预测模型

油中溶解气体分析是变压器早期故障诊断的一种有效方法,对变压器油中溶解气体进行精准预测,可为变压器早期故障监测和预警提供理论依据。为此本研究提出了一种基于变分模态分解和门控循环单元神经网络的变压器油中溶解气体预测模型。首先对变压器原始油中溶解气体体积分数时间序列进行变分模态分解,将其分解为各子序列,消除其不平稳性的影响;然后分别建立门控循环单元神经网络预测模型对各子序列进行单步和多步预测;最后将预测得到的各子序列进行叠加重构从而得到对变压器油中溶解气体体积分数的单步和多步预测。算例分析表明,该模型单步预测的平均绝对误差和均方根误差分别为0.057 6和0.068 4,多步预测的平均绝对误差和均方根误差分别为0.167 9和0.204 1。相比于其他预测模型,该研究所提出模型在单步和多步预测能力上均有较大提升,为电力变压器监测预警提供了参考。
基于水树微观结构特征的水树老化电缆PDC支路参数特征

为了研究水树老化电缆极化-去极化电流(polarization and depolarization current, PDC)支路参数变化特征及原因,分析了水树微观结构特征,并揭示了水树微观结构对电缆PDC支路参数的影响。对短电缆和长电缆样本进行加速水树老化,利用PDC检测样本极化-去极化电流,并计算老化样本Debye模型三支路参数。利用光学显微镜观测短电缆样本中的水树形态,利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观测水树区域微观形貌。PDC三支路参数辨识结果表明,水树老化样本第3支路时间常数显著高于未老化样本。另外,第3支路电容增加量高于电阻减小量。微观观测结果表明水树区域存在大量孤立微孔,分析认为,水树生长将造成材料分子链断裂及形成大量微孔-XLPE界面,导致材料偶极极化时间及界面极化时间增长,样本第3支路时间常数显著增大。另外,水树区域存在大量孤立微孔,其限制了离子在水树区域的运动,从而导致样本第3支路电容增大量高于电阻减小量。
基于多场耦合的电磁斥力机构运动参数研究

为深入研究电磁斥力机构的多物理场耦合及其在产品设计中的影响,采用理论建模和仿真实验的方式,以温度场为媒介对典型电磁斥力机构运动参数进行多物理场耦合建模,统筹分析电场、磁场、温度场、应力场等多物理场的耦合效应。首先,通过实验验证仿真模型的准确性;其次,对比分析顺序耦合与直接耦合之间的差异,归纳出单次动作时多场耦合对电磁斥力机构运动参数的影响;最后,通过多场耦合的仿真研究分析不同环境、不同工况下电磁斥力机构各运动参数的变化情况。仿真结果表明:温度场对单次动作的影响可以忽略;温度场对复杂工况下斥力峰值、速度峰值等机构运动参数的影响超过5%;随着温度升高,机构安全系数降幅可达18%,温度超限对机构的寿命影响较大。该文研究对复杂工况下的机构运动参数及其寿命研究的准确可靠性有重要意义。
基于IGDT的电-气互联综合能源系统多目标扩展规划模型

现有电-气互联综合能源系统规划研究中少见有负荷波动考虑,究其原因是量测数据不足,造成信息条件边界不明确,规划模型适用性低。基于此,提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的电-气互联综合能源系统多目标扩展规划模型。首先,在搭建多目标扩展规划模型基础上,对电、气负荷各自最大波动范围的不确定集合进行描述;其次,采用IGDT对典型场景下不确定因素水平进行量化,并通过电力传输线重构扩大规划模型优化边际;最后,采用改进型ε-约束算法对多目标混合扩展模型进行求解,并利用模糊决策确定所得pareto解集下的最优规划方案。IEEE-RTS 24节点与比利时20节点系统仿真结果表明,所提模型能有效量化综合能源系统负荷多重耦合不确定因素影响,利用电力传输线重构能有效提升规划方案优化空间。
含混合储能的交直流配电网日经济优化运行

针对高渗透可再生能源接入的交直流混合配电网经济性和灵活调节性不足的问题,提出一种配合降压变压器(step down transformer, SDT)和电压源型变换器(voltage source converter, VSC)调压策略的含混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)交直流配电网日级别经济运行优化方法。首先,基于有功/无功-电压综合灵敏度对配电网进行分区,确定HESS的接入容量与位置;其次,基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)原理对由锂电池和超级电容构成的HESS进行功率分配;然后,建立了计及HESS全生命周期的运行成本和主网购电成本的交直流混流配电网日级别经济运行优化模型;最后,对该典型二阶锥规划问题进行求解。改进IEEE33节点交直流混合配电网仿真实验表明:在合理选址定容基础上,HESS在平抑系统高频功率信号及经济性上优势明显;HESS联合SDT及VSC电压控制,可以有效降低HESS运行中出现的电压偏离程度,减小了电压约束对HESS充放电过程的影响,并进一步提升了含储能配电网经济运行能力及电压稳定性。
基于切换输出机制的超短期风电功率预测

超短期风电功率预测可为机组控制和能源经济调度提供重要指导。为削弱风能波动性对于超短期风电功率预测精度的影响,提出了一种引入风速信息的切换输出机制,基于风速与功率的物理模型,分析了风速波动特征。对于波动特征超出门限值的时点,根据机组的惯性运行特性,构建不同风速变化情景下的风速-功率转化模型;对于平缓出力阶段,考虑到时序建模中单一模型的固有限制,提出一种不同运行状态下的超短期预测框架。将所提预测方法用于东北某风电场进行算例验证,结果表明:相比于单一模型的预测结果,所提方法可将均方根误差在13.58%~16.39%的基础上降低1.31%~4.12%。研究结果表明,所提方法可以有效提高超短期风功率的预测精度。
基于SDAE深度学习与多重集成的风电集群短期功率预测

风电功率预测(wind power prediction, WPP)技术是电力系统调度与安全运行的关键性因素,为了更好地提升风电功率预测技术的精度,在集成学习的基础上提出了一种多重集成的集群短期WPP方法。所提方法包含4步:第1步,利用变分模式分解、经验模态分解和小波变换将原始风电序列分解为多个子序列;第2步,根据子序列构造多个堆叠去噪自动编码器(stacked denoising autoencoders, SDAE)进行深度学习;第3步,将第2步的结果随机划分成几个集合,利用支持向量机(support vector machine, SVM)对每个集合进行集成;第4步,将第3步的集成的结果再随机划分成几个集合,利用SVM对每个集合进行集成,重复以上步骤直至得到最终的集成预测结果。结果表明,多重集成学习得到前96 h预测结果的平均归一化均方根误差相比单次集成减少了0.010 1,百分比为9.01%;相比SDAE减少了0.015 1,百分比为13.54%;相比SVM减少了0.017 5,百分比为14.66%。论文研究可为基于深度学习和集成学习的风电集群短期功率预测提供参考。
含LNG冷能利用的综合能源系统低碳经济调度

为缓解冬季供暖期管道天然气供气紧张,液化天然气(liquefied natural gas, LNG)气化站已成为重要保供方式。提出一种以储碳设备为枢纽,连接碳捕集电厂、电转气(power to gas,P2G)和LNG气化站的综合能源系统联合低碳运行模式,该模式中碳捕集系统的捕集碳量一部分供给P2G生成甲烷、另一部分利用LNG气化冷能制备成液态CO_2和干冰,通过构建联合低碳运行协调优化机制,实现电-气综合能源系统的低碳经济运行。经改进的IEEE 14节点电力网络和比利时20节点天然气网络耦合系统验证,所提电-气综合能源系统运行模式可在提高风电消纳、实现碳减排的同时保障用气需求,提升系统运行的经济性。
计及全电船-冷藏箱能量时空协同响应的港口配电网日前经济调度策略

针对电气化船舶充电可能引发配网潮流分布失衡的问题,设计了一种新型的港口配电网日前经济调度策略。首先,分析全电集装箱船(electric container ship, ECS)和冷藏集装箱(reefer container, RFC)的时空协同转移和弹性用电特性,提出2者能量时空协同响应配网功率调节需求的构想。在此基础上,充分考虑风力发电不确定性,计及ECS&RFC能量时空协同响应约束,以日运行成本最小化为目标,建立了港口配电网日前鲁棒经济调度模型,并采用Shapley值法"按劳分配"ECS和RFC需求侧响应收益。基于IEEE 11节点配网和10条电动船舶的仿真结果表明,所提出的日前经济调度策略较于传统方案,港口配网年运行成本降低7.9%,具有可行性和合理性,同时基于Shapley值法的利益分配能够保证成员利益分配的公平、合理性。
基于误差修正的短期风电功率集成预测方法

为了提高短期风电功率预测精度,提出了一种基于误差修正的短期风电功率集成预测模型,此模型首先利用改进粒子群优化的极端梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)初步建立风电功率预测模型,然后根据风速与功率的关系,将XGBoost模型预测误差分为低风速功率误差、中风速功率误差以及高风速功率误差3类,针对每类误差分别训练随机森林,得到对应的功率误差预测模型,最后将XGBoost模型预测结果和功率误差预测值相加即可得到基于误差修正的短期风电功率预测值。研究结果表明所提模型利用集成学习以及残差学习的方法提高了短期风电功率预测精度,因此所提模型可以促进风电消纳能力并提高电力系统运行的经济性。
基于特征选择与多层级深度迁移学习的风电场短期功率预测

风电功率预测对电力系统的安全运行与经济调度至关重要,但对新建、扩容或改造的风电场功率预测建模面临两大难题:首先,新建场站及场站扩容造成部分场站运行数据不足,模型训练不充分;其次,传统浅层神经网络难以应对愈发复杂的预测输入信息。为此,提出了一种基于特征选择多层级深度迁移学习的风电场短期功率预测模型。首先,采用相关性分析方法对同省其他风电场的历史数据集按与目标风电场的相关性划分层级,然后按相关性由低到高的顺序,将源风电场预测模型迁移到目标风电场,最后采用特征选择方法优化迁移模型,保证相关性强的特征有效迁移。算例分析表明:1)多层级深度迁移学习模型可以弥补新建风电场训练样本不足的难题,与直接建模相比,精度提升6.5%;2)采用特征选择方法优化之后的模型,预测精度可提升0.4%,因而所提出的方法是数据短缺情况下一种有效的风电场功率预测建模方法。
基于条件风险价值与出力预测的富余新能源电力跨省交易计划优化方法

跨区域省间富余新能源电力交易是适应我国能源供需逆向分布特点,促进新能源电力消纳的重要途径。在现有研究中,富余电力预测功率根据新能源预测功率计算而来,预测结果的敏锐性不高。常规优化方法难以处理低敏锐性给现货交易带来的高风险。为此,应用条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)理论量化了交易风险,并提出风险系数的自动调整方法以实现风险控制,从而求出最优的富余电力跨省交易计划;然后,以交易引起的增量网损最小为优化目标,建立区域内富余电力优化分解模型,将交易计划落实到送端区域内的场站;最后,使用某地区历史数据建立算例,以验证模型与方法的有效性。结果表明,所提方法有效控制了交易风险,在保证电网安全性的条件下提高了经济效益。
风电中长期电量预测研究现状

在高比例新能源场景下,大规模风电并网给电力系统供电充裕度、供需平衡等产生了更加显著影响,因此风电的电量预测在业内受到了更多的关注。准确的风电中长期电量预测结果可以为风电并网后电网制订电源调配计划、设备检修计划及中长期发电计划等提供重要依据。论文从基本理论、主要方法、难点及趋势等方面对目前的风电中长期电量预测研究现状展开了综述。在明确电量预测基本概念、分类及适用问题的基础上,对中长期电量预测方法进行了分类总结,针对基于历史电量数据的预测方法、基于历史资源再分析数据的预测方法、考虑未来资源预报数据的预测方法以及多种数据的组合预测方法分别进行了分析。最后,梳理了目前中长期电量预测技术发展的主要难题,展望了未来的可能突破方向。
风电在电力系统恢复规划中的应用

虽然风电的迅速增长带来了清洁、廉价的能源,但风电的不确定性也同时给电力系统带来了技术难题。利用风电参与电力系统恢复非常具有挑战性,为此,提出了一种利用风电提高电力系统恢复能力的恢复规划模型及策略。首先利用风电功率场景,将风电参与电力系统恢复问题描述为一个随机混合整数线性规划问题;然后将此问题分解为2个阶段,采用整数L形算法求解;最后在IEEE-57节点系统中进行仿真试验,从风电场的位置、惯性能力、风电渗透率、不确定性等方面分析了风电对电力系统恢复的影响。仿真结果表明,所提风电参与电力系统恢复的模型及策略有助于改善系统的恢复过程,可提高系统的恢复能力。研究结果可为风电在电力系统恢复规划中的应用提供参考。
基于生成矩匹配网络的光伏和风电随机场景生成

风电和光伏在配电网中的渗透率逐年提高,其出力的随机性和波动性给配电网的运行和规划带来了巨大的挑战。针对可再生能源输出功率的不确定性问题,提出了基于生成矩匹配网络(generative moment matching network,GMMN)的光伏和风电随机场景生成方法。该方法采用最大平均差异作为生成器的损失函数,并利用自动编码器对生成的随机场景进行降维,以解决高维功率曲线的低维流形问题。根据功率曲线的特征,设计了适用于可再生能源随机场景生成的网络结构,并通过实际数据验证了所提方法的有效性和适应性。仿真结果表明,所提的GMMN不仅能很好地模拟光伏和风功率曲线的形状特征、概率分布特征、波动性以及时空相关性,还具有较好的普适性,仅需调节网络的结构和参数就能应用于不同发电单元的随机场景生成任务。
光伏直流升压汇集系统级联变换器虚拟阻抗控制

光伏直流升压汇集系统中,光伏侧变流器常采用独立输入、串联输出结构实现直流升压,并依据串联变流器分压情况进行模式切换,以避免串联变流器模块端电压发生越限,但模式切换会引起光伏直流汇集系统稳定性的变化。针对这一问题,建立了光伏侧级联DC/DC变换器在不同工作模式下的等效阻抗模型,应用阻抗匹配稳定性判据对比分析系统稳定性差异;同时,提出了适用于OVR控制模式的电压环虚拟电阻控制和调制环虚拟阻抗控制策略来提高系统稳定性。研究结果表明:调制环虚拟阻抗控制能有效弥补电压环虚拟电阻控制导致光伏DC/DC变换器输出电压跌落的缺陷,并将系统相角裕度提升1.5倍,幅值裕度提升1.2倍,有效的处理模式切换导致的系统稳定性波动问题。最后,在MATLAB/Simulink上搭建仿真模型验证理论分析和所提控制策略的有效性。
基于波形衰减因子的电缆接头绝缘早期故障状态监测

电缆状态监测对于预防非计划停电、保障供电可靠性有重要意义。实测数据表明,电缆接头在永久性故障前可能重复发生多次早期故障扰动,基于对早期故障扰动波形特征的定量分析,可实现对电缆接头早期故障状态的监测。该文首先分析了电缆早期故障发展物理过程,建立了计及电弧击穿通道碳化累积效应的早期故障等效物理模型;结合小电流接地系统单相接地故障模型,分析了通道碳化累积效应对早期故障暂态波形特征影响;提出基于暂态波形衰减因子刻画电缆接头早期故障发展状态,并基于Prony算法提取衰减因子实现对电缆接头早期故障状态监测。基于仿真模型和物理实验证明了暂态信号衰减因子与电缆接头早期故障严重程度呈负相关,即故障越严重衰减因子越小,验证了该文模型和思路的正确性。
基于未失真因子的LCC-MMC混合直流输电线路保护方案

多电源供电和多落点受电的直流电网技术是大规模可再生能源接入电网的有效方案。多端混合直流输电技术是未来直流电网发展的必然趋势。然而混合直流输电系统存在边界特性不统一、控制和故障响应特性不一致、分布电容影响难忽略的问题,影响传统保护原理的可靠性。为此,根据三端混合直流输电系统的保护需求,提出一种基于未失真因子的纵联保护方案。利用不同故障位置线模电压衰减特性不一致的特性构造未失真因子,进而根据线路两侧线模电压的未失真因子比值特性识别区内、外故障。所提方案优点在于不受边界元件、控制策略、分布电容的影响。最后,通过仿真结果表明所提保护方案具备较强的耐受故障电阻、噪声干扰的能力,适用于混合直流输电线路。
基于定量设计虚拟阻抗的VSG低电压穿越策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的新能源并网逆变器能够为电网提供惯性、阻尼以及调频调压支撑,在电网电压跌落时却面临过流的风险。尽管有文献提出采用虚拟阻抗抑制过流,但是它们只考虑抑制过流的单一目标。而根据国标要求,电网电压跌落时逆变器还需要输出一定无功电流,但已有文献中未见有同时综合考虑这两方面目标的虚拟阻抗设计方法。该文基于定量设计的虚拟阻抗提出了一套VSG实现低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的策略。该策略首先在电网电压跌落时冻结功率环,然后加入根据该文方法设计的虚拟阻抗,确保电压跌落期间的安全稳定运行。在电网电压恢复正常以后,恢复功率环控制并改变有功功率指令值,同时加入虚拟恢复电阻避免过流。随后虚拟恢复电阻逐渐衰减为0,系统恢复到正常模式。最后通过硬件在环实验证明了该文分析的虚拟阻抗设计值的正确性以及所提出的LVRT策略的可行性。
背靠背直流互联系统主动频率响应控制策略

相较于交流同步互联电网,低快速频率响应能力的直流异步互联电网频率稳定形势更为严峻。基于主动频率响应控制思想及其框架,提出大功率缺失下的背靠背直流互联系统主动频率响应控制策略。建立了背靠背直流互联系统网络结构模型及背靠背换流站控制系统模型,计及扰动后背靠背直流互联系统及频率响应动态特性,提出了一种基于模型预测算法的主动频率响应控制策略:频率下降阶段迅速调节非同步电网间直流传输功率;频率恢复阶段平抑和缓解频率振荡。算例分析表明:所提出的主动频率响应控制策略能够充分发挥背靠背直流互联系统调频能力,提高非同步电网间的频率响应支援能力。
基于温度概率密度的变电站高压设备故障热红外图像识别方法

针对变电站高压设备故障热红外图像的识别问题,提出一种基于温度概率密度特性的识别方法。首先,使用核函数估计实现对红外图像温度概率密度函数的提取;其次,根据热红外图像中的温度分布与背景组成所对应的物理特性,实现检测对象的初步分类;最后,基于温度概率密度进行先验分类的基础使用K均值聚类方法对热红外图像中故障部分进行提取。研究结果表明,该方法相较传统的聚类方法,不仅提升了对故障部位识别的准确度,还将聚类所需的迭代次数减少一半以上。该方法可以为变电站智能检测系统的构建提供理论依据,从而保障电力设备的可靠运行。
一二次融合开关设备操作电磁骚扰特性及防护研究进展

一二次融合开关设备操作时产生的电磁骚扰特征及其防护是该类开关设备安全稳定运行需考虑的问题之一,需要进一步开展研究。因此,对比了一二次融合开关设备与传统开关设备的主要技术差异,分析了典型一二次融合开关设备操作电磁骚扰的骚扰源、耦合途径和防护措施。结果表明,电磁骚扰的持续时间为3~30 ms,主导频率范围为0.1~80 MHz,幅值标幺值可达3.0;互感器和接地网均可使部分骚扰传导至二次侧,而辐射骚扰的幅值与频率较高,其耦合途径需进一步研究;在互感器二次侧采取增加滤波器、安装互感器屏蔽罩等措施能有效降低电磁干扰,但合理的防护措施选择需结合骚扰特征和耦合途径特点。建议在电磁骚扰信号准确测量、信号特征量与影响因素分析、耦合方式与耦合途径和入网专业检测方法4个方面进一步开展研究。
弱电网下VSC的多维度建模及稳定性分析

为研究弱电网下电压源型变换器(voltage source converter,VSC)的稳定性,建立了3个维度下的小信号阻抗模型,具体为从交流侧维度建立的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)模型、从直流侧维度建立的单输入单输出(single input single output,SISO)模型和从系统控制回路维度建立的SISO模型。基于上述模型分析了弱电网下VSC的d-q轴耦合机理以及其对稳定性研究的影响,在此基础上进一步研究了电网强度,恒功率负荷和外环控制带宽对系统稳定性的影响;验证了不同维度下的阻抗模型在系统稳定性判断的一致性,并分析了各模型的特点。
基于功率谱密度分析的新能源电力系统等效惯量评估

电力系统惯量大小是衡量系统频率稳定性的重要指标之一。由于新能源机组缺乏常规同步发电机组类似的惯量响应能力,其大规模并网将会降低系统的等效惯量,易引发频率安全事故。在构建以新能源为主体的新型电力系统的过程中,有效监控电网等效惯量大小是预防频率失稳风险的重要技术手段。基于此,提出了一种采用功率谱密度分析的电力系统等效惯量评估方法。该方法理论推导出了随机噪声扰动情况下系统等效惯量大小与频率波动量功率谱密度之间的数学关联关系;通过量测系统频率波动情况,求取其功率谱密度,根据系统等效惯量与频率波动量功率谱密度的数学关系,采用非线性最小二乘拟合求取系统的等效惯量大小。单区域系统、含新能源的四机两区系统以及某实际电网的仿真结果表明:所提方法能够准确评估系统的等效惯量大小,具有良好的工程实用性。
弱电网下三相并网变流系统全线性自抗扰控制及其小干扰稳定性分析

弱电网下,并网变流器与电网阻抗之间的交互作用,极易诱发系统失稳振荡,进而威胁系统运行安全。线性自抗扰控制拥有优良的频率响应特性,具备改善并网变流器系统阻尼的潜在优势。对此,提出了一种全线性自抗扰控制的并网变流器控制策略,实现了对传统矢量控制中锁相环、电压环、电流环等环节的自抗扰控制替代。进一步,推导获得了计及频率耦合效应的系统阻抗模型,深入分析了全线性自抗扰控制系统在弱电网下的稳定性问题。研究结果表明,相较于传统比例积分控制器,全线性自抗扰控制能够有效抑制并网系统中出现的频率耦合现象,提高系统小干扰稳定性;同时,采用单参数的全线性自抗扰控制,能够实现快速无超调响应,进而改善系统的暂态特性。仿真算例验证了所提控制策略的有效性、可行性。
计及集中式和分布式新能源的电力系统连锁故障模拟

在评估高比例新能源电力系统的大停电风险时,现有连锁故障模型对新能源动态特性的刻画仍有待改进。为此,提出一种计及集中式(场站型)和分布式新能源的连锁故障动态模型,通过求解含新能源电力系统的动态方程,模拟输电线路、常规机组、集中式新能源和分布式新能源等元件的保护逻辑,更全面地分析源-网-荷之间的故障交互动态。其中,为刻画新能源在连锁故障中对系统安稳运行的影响,采用美国西部电力协调委员会的新能源通用模型建立集中式新能源的动态方程,并采用节点净负荷水平模拟分布式新能源与主网的交互;为刻画新能源的耐扰动能力,对集中式新能源的电压保护、频率保护和分布式新能源的反孤岛保护,建立动作模拟逻辑。采用IEEE 39节点系统的仿真结果表明:所提模型可以有效地描述不同新能源渗透率下连锁故障中的源-网-荷的耦合作用。该模型可以同时刻画集中式和分布式新能源对电网安全风险的影响,在新型电力系统建设中具有良好应用场景。
扩大有效阻尼区的改进型电容电流反馈有源阻尼策略

为了解决传统电容电流反馈有源阻尼(capacitor-current feedback active damping, CCFAD)控制策略有效阻尼区间不足的问题,提出了一种基于负一阶低通滤波器(negative first-order low-pass filter, NFOLPF)的改进CCFAD策略。主要针对数字控制的LCL型并网逆变器进行研究,传统CCFAD仅能保证在小于f_s/6的频段内的系统稳定。但是在弱电网中,电网阻抗的变化会导致谐振频率f_r发生偏移,若谐振发生在大于f_s/6的频段内,鲁棒性将会变差。改进CCFAD通过在传统有源阻尼反馈支路中加入NFOLPF,补偿延迟引入的相位滞后,扩大系统稳定域。通过理论分析可得,所提控制策略可以将有效阻尼区间扩展到f_R,其中f_R∈(f_s/3,f_s/2)。同时,给出了NFOLPF系数与最大有效阻尼区以及电网强度之间的关系。仿真分析及实验结果表明,与已有补偿策略相比,所提控制策略可以扩大有效阻尼区,改善弱电网下系统稳定性。
直流微电网中风电机组的暂态电量惯性控制策略

含分布式电源的直流微电网惯性低,负荷功率波动容易诱发直流母线电压稳定性问题,需改进电源控制策略,增大系统惯性,提高电压质量。首先建立直流微电网简化模型,阐述系统惯性的定义和组成,分析恒功率负荷变化对稳定运行点和电量的影响。结合系统稳定运行分析以及等电量原则,提出了适用于直流微电网中风电机组改善电压惯性的控制策略。该策略通过在机侧变流器引入附加功率信号,为直流电网恢复提供附加暂态电量,增大系统惯性支持,有效抑制直流电压波动,提高系统暂态稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建了直流微电网模型,验证所提控制策略的有效性。
基于叉指电容效应的光伏组件覆冰雪监测技术

冰雪附着对寒冷地区光伏组件的发电效率影响极大,可使光伏电站发电量大幅降低。为此提出了一种基于叉指电容传感器的光伏组件覆冰雪在线监测方法,可对荒野光伏组件冰雪进行连续监测。首先对叉指电容传感器测量原理进行了分析,论证了覆冰雪监测的可行性;随后建立了叉指电容传感器有限元仿真模型,研究了电极覆盖率、叉指宽度、叉指对数、叉指长度对传感器输出特性的影响,并基于信号强度,灵敏度和穿透深度对覆冰雪叉指电容传感器进行了参数优化;最后搭建光伏组件覆冰雪实验平台,通过实验与仿真对比,验证了所设计覆冰雪监测传感器的可行性。仿真及实验结果表明,设计的传感器能够在一定范围内监测覆冰雪厚度。该技术为偏远地区光伏组件覆冰雪覆盖远程感知提供了新思路,有助于光伏组件发电效率短期预测。
高比例新能源电力系统振荡机理及其分析方法研究综述

高比例新能源通过大量电力电子变换器并网给电力系统的动态特性带来影响,一些振荡问题逐渐凸显。是目前电力电子化电力系统领域广受关注的重要问题之一。为了深入研究高比例新能源电力系统的振荡问题,对新能源电力系统振荡机理分类和振荡分析方法展开介绍。首先借助LC振荡电路从解析角度对负阻尼振荡、强迫振荡(外共振)和自谐振(内共振)等振荡机理和特点做出总结,结果表明正负阻尼都可能引起系统失稳,不同振荡机理引起的振荡波形相似但起因却并不一定相同,另外多机并网系统存在密集振荡模式,并在某种参数微小交互作用下引起系统快速失稳;在此基础上,进一步对各类振荡稳定性分析方法展开介绍,其中特征值法和阻抗/转矩法相对适用于分析负阻尼振荡,开环模式谐振法主要针对内共振现象,此外还特别介绍了电力系统领域中用于分析密集振荡以及谐振问题的复模态摄动法和模态分析法在电力电子并网系统中的应用;最后,伴随新能源输入波动性和随机性问题对电力系统影响逐渐加重,振荡稳定性问题日益复杂且无规则,从振荡机理和振荡分析理论及方法等方面对未来高比例新能源电力系统提出了展望。
配电设备监测信号的压缩感知与设备异常识别

针对电力物联感知技术推广与智能配电网建设大背景下,配电设备监测信号数据量大及类型繁多的特点,为有效缓解数据的传输及存储压力,提出基于电力物联感知的配电设备监测信号的压缩感知及异常识别算法。首先离线训练阶段中提出基于动态阈值的原子自适应奇异值分解算法,在保证重构精度的同时自适应减少稀疏字典中的原子数量。其次在线工作阶段中根据配电设备实时监测信号的稀疏系数改变矩阵健康阈值,对实时监测信号进行异常识别;正常信号用于字典的在线更新以提升重构精度,对异常信号则确定信号异常区域,对异常区域进行单独的压缩重构以实现对异常区域的精准还原。最后,将该算法与传统K-奇异值分解算法、正交匹配追踪算法进行了对比验证,结果表明该算法稀疏字典原子数量更少、运算速度更快、重构结果的峰值信噪比较大、均方根误差较小,具有更高的重构精度,且在压缩重构信号的同时能够对其进行有效的异常识别。
基于复杂系统理论的电力通信耦合网络模型构建及节点重要度评估方法

配电物联网的快速发展,使得电力物理网与电力通信网耦合程度进一步增强。电力通信网单一故障会交叉影响到电力物理网乃至整个配电物联网的稳定运行,因此,开展电力通信网的节点重要度评估具有重要的理论和现实意义。首先,基于国内某配电物联网试点城市配网拓扑,建立了包含环网柜、开闭所以及分支箱等元件的电力通信网模型;其次,计及电力物理网与电力通信网的耦合机理,基于复杂系统理论建立电力通信耦合网络模型;再次,结合基于复杂系统理论的电力通信网节点重要度评估指标集,提出基于正态云组合权重法与变权重系数的节点重要度评估机制,实现电力通信网节点重要度评估;最后,以国内某配电物联网试点城市配网为算例,建立通信网OPNET仿真模型,验证了该研究所提节点重要度评估方法的有效性。