食品分析检测课程群教研室建设的实践与思考

作为高校基层教学组织的主要形态,教研室是教学管理体系的重要一环,在高校的教学组织管理、教育资源配置、人才培养成效等方面发挥着重要作用。21世纪以来,国内高校普遍加强与重视学科建设和科学研究,承载本科教学及教研任务的传统教研室在高校发挥的功能及所占地位均有所下降。2012年3月,教育部印发《关于全面提高高等教育质量的若干意见》,提出要完善教研室、教学团队、课程组等基层教学组织。2020年2月,教育部高等教育司印发《教育部高等教育司2020年工作要点》,把全面加强基层教学组织建设列为工作要点之一。

航空声衬声阻抗实验提取技术研究进展

本文综述了航空声学环境下声衬声阻抗实验提取技术,介绍了多种方法的基本原理、实验布置、研究进展和优劣势。在低频平面波场下,介绍了阻抗管法、单模态法,以及目前主流的目标函数法和直接提取法,其中直接提取法因具有高效、准确的解析优势而受到认可,以上方法均受模态成分限制而存在频率上限。在高频多模态场下,介绍了原位测量法、三维目标函数法、多模态直接提取法、准三维直接提取法、镜像多模态直接提取法,这些方法解决了模态限制,可在不同程度上拓展频率上限。原位测量法的侵入性测量导致其误差和局限性大,三维目标函数法因需三维数值模拟和迭代而效率极低,多模态直接提取法因测点横向间距小而精度不足,准三维直接提取法因受最高阶模态限制而测点需求量大。镜像多模态直接提取法能较好地解决上述问题,它采用锯齿形阵列,基于声场周期性和镜像原理,先将物理阵列展开为多倍宽度等效声场中的对角映射阵列,再调用多模态直接提取法以多模态Prony算法进行声场分解,进而提取声阻抗。镜像多模态直接提取法打破了以往3 kHz的频率上限,能覆盖航空发动机风扇噪声0.2~10 kHz的主要频带,全频提取仅需1 min,比三维目标函数法的效率至少高3个量级,准确性和可靠性较高,且测点大幅减少,兼具宽频、高效、准确、测点少且无损的优势。

电力变压器运行状态可拓层次评估

电力变压器运行状态评估是指导变压器状态检修及提高电力系统运行可靠性的重要手段。由于影响变压器状态信息因素众多,针对多指标评估中易出现指标不相容而导致评估错误的难题,建立了变压器运行状态评估层次指标体系,提出了基于可拓学的变压器运行状态层次评估模型,将影响变压器状态的多指标评估转换为单目标评估,通过定性和定量相结合的分析方法达到状态综合评估的目的。模型还给出可拓层次评估中经典域的确定方法,以提高评估的准确性。实例分析表明变压器运行状态可拓层次评估模型的合理性和有效性。

110kV变电站过电压在线监测系统及其波形分析

过电压是造成电网绝缘损害的主要原因之一,也是选择电气设备绝缘强度的决定性因素,电力系统过电压在线监测对分析过电压事故原因和改善系统绝缘配合具有重要的现实意义。在研制成功110kV过电压传感器以及高速变频采集系统的基础上,重庆110kV先锋过电压在线监测系统可自动捕获10、35、110kV电网中出现的外部和内部过电压。另外还介绍了该系统的结构、用于过电压信号采集的低阻尼阻容分压器和套管式分压器、变频采集系统及系统软件等关键模块。根据现场采集到的典型过电压波形样本,结合值班室记录,分析了雷电、操作及暂时等过电压的波形特点和产生原因,监测结果可为输电线路防雷、变电站过电压防护、电力系统规划和设计提供科学依据。

架空输电线路雷电绕击与反击的识别

为准确辨识输电线路雷击故障,分析了雷电绕击和反击的发生机理,并基于ATP-EMTP建立了110 kV输电线路杆塔多波阻抗模型及雷击仿真模型进行仿真。结果表明:雷击杆塔塔顶或绕击导线时,绝缘子串两端电位差方向不同;雷击闪络时,被击杆塔闪络相绝缘子串电位差降为0,雷击暂态过程结束后,邻近杆塔对应相绝缘子串电位差近似为0;反击闪络时,邻近杆塔绝缘子串两端电位差方向发生改变;杆塔入地电流方向可表征雷电流极性。基于上述特征,提出通过输电线路绝缘子串电位差和杆塔入地电流构建特征量,以2者的方向及其有效值作为识别判据,对雷击故障及未故障条件下的雷击类型进行辨识。

雷击输电线路杆塔时的杆塔等效模型

为了对雷击杆塔时的波过程进行分析,研究了杆塔的等效模型。基于圆锥天线的相关理论,研究了杆塔单一支柱的等效波阻抗模型。结合实际杆塔结构,将杆塔视为4导体系统,在垂直单导体等效阻抗基础上乘以修正系数即得到实际杆塔等效阻抗。结合波阻抗定义式,引入了4导体系统等效阻抗修正系数,其中包括电感及电容修正系数,电感修正系数由黎曼公式计算,电容修正系数由4导体系统与垂直单导体四周电场分布情况比较得到。按照得出的杆塔等效阻抗模型对500kV等级杆塔进行计算。

采用3类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别

电力系统铁磁谐振过电压时常发生,持续时间长,严重危及电气设备及电网的安全运行。铁磁谐振过电压特征提取及类型识别,有助于有针对性的采取快速抑制过电压的措施,对保障电网安全可靠稳定运行具有重要的现实意义。为此,在变电站实测过电压波形基础上,根据铁磁谐振过电压发生机理及波形特征,将小波变换良好的时频局部化特性和傅里叶变换良好的频域分析能力有机结合,提取了能够有效反映铁磁谐振过电压的3类特征参量,并提出利用这3类比值识别铁磁谐振过电压的方法。该方法理论基础比较直观,识别流程清晰简单,大量现场实测数据验证了该方法在识别铁磁谐振过电压时的有效性和可靠性。

基于多约束优化的阵列式电流互感器环境微电流能量收集

环境能量获取是实现电力系统中低功耗、分布式传感器高效、可靠供电的一种新兴技术。针对mA级别微电流能量收集功率和效率低下的问题,该文提出了电流互感器阵列组合的方法。建立了电流互感器等效电路模型,通过拟合确定非线性自感的数学表达,推导了取能电流互感器的理论输出特性。进一步针对微电流能量收集,建立了阵列式取能电流互感器的串并联电路模型,基于能量管理芯片的输入特性构建电流互感器阵列组合最优设计的多约束条件,利用遗传算法优化取能电流互感器阵列组合,提高能量收集功率及效率。最后,在50、80和100mA电流3种情况下,利用ADP5091分别对12×1、5×1和4×1形式的最佳取能电流互感器阵列进行能量收集与管理,最大能量收集效率达到98.96%,实现了对低功耗无线温度传感器间歇工作模式的供电,为电力系统环境中从泄露电流、环流等微电流能量的高效回收利用提供了技术支撑。

应用蒙特卡罗模拟法的电力变压器热特性绝缘寿命评估

传统以聚合度、糠醛等对变压器绝缘寿命评估方法现场采样困难,而变压器热特性含有丰富的绝缘寿命状态信息。为此,提出了应用蒙特卡罗模拟法的变压器绝缘寿命评估模型。通过对变压器绝缘寿命的重要性影响因素的历史监测数据的统计分析,模拟了其变化过程。模型考虑了负载系数和环境温度的相关性及变压器含水量变化对绝缘寿命损失的影响,其寿命评估值更符合实际情况。最后,通过对某台实际运行变压器在有无负载增长情况下的绝缘寿命评估,验证了模型的有效性。

电力电缆分布式测温系统取能电源研究

供能电源一直是电力电缆和输电线路在线监测系统亟待解决的关键问题。分析了现有供能电源存在的不足,设计了一种电力电缆分布式测温系统的取能电源。该电源根据电磁感应原理,利用带气隙的线圈从高压电缆感应取能,并通过电源管理单元和充电管理单元,将电缆电流转变为稳定的输出电压,为分布式测温系统供能。基于此,通过理论分析和软件仿真,实现对取能线圈结构参数最优匹配,满足实际线路需要;通过电源管理单元和充电管理单元,有效解决了电源续航能力和输出电压稳定性问题。实验结果表明,该取能电源能够为电力电缆分布式测温系统提供足够的能量,满足可靠性要求。

采用小波多分辨率能量分布分析电网过电压特征

小波多分辨率分析技术已在处理非平稳信号中表现出强大的优越性,信息熵能有效表征系统紊乱程度。为此,结合小波和信息熵理论,提出基于信号分段能量在时频空间分布的信息熵特征计算方法,为有效提取不同类型过电压特征提供了新方法。对电力系统4种过电压—合空载变压器过电压、开关操作过电压、投入电容器组过电压、感应雷过电压进行实例分析,结果表明:小波分析和信息熵的结合能够有效地提取4种过电压信号的特征信息,过电压沿小波各层能量分布和小波分段能量熵能有效作为过电压识别的特征,为展开过电压类型的诊断、识别奠定了基础。

一种非接触式架空输电线路过电压传感器

提出了一种用于高压架空输电线路过电压在线监测的非接触式传感器,通过架空输电线路与传感器之间的杂散电容和传感器分压电容形成电容分压器,获取架空输电线路的电压波形。采用串并联法对输电线路与传感器之间的杂散电容进行计算,得出了可用于指导工程设计的计算公式。分析了影响传感器精度的因素,并进行了传感器结构及抗干扰设计。工频和雷电冲击电压实验结果表明,该传感器具有很好的精度和线性度,满足过电压波形监测的精度要求。

内绝缘参量对电容式电压互感器计量精度的影响分析

在电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)运行过程中,温度、受潮、电容芯子击穿等将导致CVT电容绝缘参量变化,从而改变电容分压器的分压比,引起CVT的计量误差。建立计及绝缘参数的CVT等效模型,研究多节CVT计量精度的影响规律。通过仿真分析,得到多节CVT计量误差随电容分压器等值电容和介损的变化规律,并搭建CVT计量误差试验平台,通过试验对理论分析和仿真结果进行验证。研究结果表明,多节CVT绝缘特性的变化将对其计量精度产生较大影响;电容变化主要影响CVT测量"比差",介损变化主要影响CVT测量"角差",当"低压臂电容"的等值电容增大0.22%时,比差变化-0.2%,介损增大0.20%时,角差变化4.8';电能计量误差会随CVT"高压臂电容"的等值电容和介损增加向"正方向"增加,随"低压臂电容"的等值电容和介损增加向"负方向"增加。

采用双端电压行波法的输电线路故障定位系统设计

准确的输电线路故障定位对电力系统的安全经济运行具有重要的意义。为实现输电线路故障定位,分析了基于电压行波法的输电线路故障定位方法,提出了故障定位系统的总体设计方案,设计了用于消除双端非同步采集误差的全球定位系统(GPS)同步时钟模块以及数据采集系统。采用波形相关分析算法来提取行波到达线路两端检测点的时间差,并设计了输电线路故障模拟实验。理论分析和模拟实验结果表明,该故障定位系统能够实现输电线路的精确故障定位。

烟雾箱模拟乙炔和NO_x的大气光化学反应

利用自制光化学烟雾箱进行了一系列表征实验并模拟了乙炔和氮氧化物NOx在室温(20±1)℃下的大气光化学反应.讨论了乙炔与NOx的协同作用对光化学反应产生O3的影响.实验得到了O3和NO2的壁损失分别为5.80×10-6s-1和2.41×10-6s-1,相对于模拟实验中的O3和NO2,该损失可以忽略.测得了单支40W黑光灯的有效光强为0.64×10-3s-1(以NO2的光解速率表示).经过净化空气的本底校正后,讨论了不同乙炔浓度、NOx浓度以及光照强度对体系产生O3的影响,计算了乙炔的增强反应活性值(incremental reactivity,IR),4组实验的IR最大值分别为1.76×10-2、2.68×10-2、2.04×10-2和2.84×10-2.并发现IR值与乙炔的初始浓度以及光照强度关系密切,与NOx初始浓度关系不大.

架空输电线路雷电过电压识别

准确辨识架空输电线路雷电过电压类型对改进防雷设计具有十分重要的意义。为此,分析了感应、反击、绕击3种雷电过电压的发生机理,对输电线路雷电流行波波形特点的研究表明感应雷电过电压三相电流行波相似程度大,反击雷电过电压发生时,闪络相在绝缘子未击穿时,由于避雷线等的分流、耦合作用,存在空间电磁耦合电流,而绕击过电压闪络相不存在空间电磁耦合电流。提出了以输电线路雷电流行波三相电流波形最小相似度、上升时间比作为上述3种雷电过电压识别判据。还分析了上述特征参量在工程应用中可能受到的干扰因素及解决方法。大量EMTP仿真表明所提取的特征量有效可行。

基于S变换局部奇异值分解的过电压特征提取

针对实测过电压信号波形不规则、不易识别问题,根据矩阵奇异值的特点,提出了一种采用S变换和局部奇异值分解的过电压特征提取方法。首先通过S变换得到过电压发生时零序电压的时频模值矩阵,然后对矩阵进行划分,计算各个子矩阵的最大奇异值,利用最大奇异值在不同频带以及整个时频空间的分布差异来构造过电压特征量。对变电站实测的感应雷过电压等五种过电压信号的计算表明,所提取的特征量维数低,对过电压信号随机扰动具有相对稳定性,能提取出过电压的本质特征。

电力系统暂时过电压多级支持向量机分层识别

提出了一种电力系统暂时过电压多级支持向量机(M-SVM)分层识别的方法。根据暂时过电压分类,建立暂时过电压分层识别系统,并采用'二分树'法构建多级支持向量机分类器。在变电站实测过电压数据的基础上,提取了三相及零序电压的时域统计特征和小波时频特征,同时对特征量进行逐级选择,将这些特征量作为M-SVM的输入,实现暂时过电压类型辨识。现场数据测试表明,采用的M-SVM分层识别方法具有训练样本少、训练时间短、识别率高的优点,可较好地应用于电力系统暂时过电压类型识别。

基于容性设备泄漏电流的电网电压测量方法

基于电容型设备泄漏电流,研究了电网工频电压和内部过电压的测量方法。采用高精度宽频带电流传感器检测容性设备的泄漏电流,通过有源积分电路将电流信号重构成电压信号。分析了容性设备等值电路及泄漏电流与电压的传递函数,研究了电流传感器的工作原理及其影响因素。通过采用有源积分器,提高了输出电压响应的幅频特性。采用的电压传感器结构简单,与高压系统无电气连接,具有很好的安全特性。工频和操作过电压实验结果表明,所设计的电压传感器具有很好的精度和线性度,可以用于高压电网的电压测量。

基于CPLD的电网过电压变频数据采集卡设计

为了解决过电压信号数据采集的采样长度与存储容量之间的矛盾,提出了一种过电压变频数据采集卡的设计与实现方法,介绍了采集卡的硬件结构、采样原理和软件设计思想。采集卡采用复杂可编程逻辑器件作为控制核心芯片,其预触发变频采样技术可以保证以较小容量存储器记录完整的电力系统暂态信号。现场运行经验表明,该采集卡性能稳定可靠,能够较好的记录电力系统过电压的真实情况。