“模拟电子技术”课程的PBL选题设计与思考

PBL模式强调把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中,是一种以自主学习为特色的教学模式。介绍了在重庆大学UC学院的“Electronics”全英文课程中开展PBL教学模式的实施过程,特别讲述了对问题设计的选择与思考。从教学观察和学生反馈来看,PBL模式有助于学生以点带面的知识建构,培养了学生的自主学习、分工协作解决问题的能力和素质。

输电线路矢量电场测供一体传感器及电压反演方法

通过传感器测量电场信号并经过反演运算还原场源导体的电压值,是监测输电线路运行的可靠方法。本文提出测量矢量电场并反演计算输电线路各相电压的方法,设计球形矢量电场测量传感器,实现通过单传感器测量单点电场得到输电线路三相电压。由于电场测点包含丰富的电场能量,设计电场取能电路,实现检测装置的测供一体化。球形矢量传感器、电场取能装置的实验测试结果表明,球形矢量传感器相位偏移约1.3°,响应速度较快;反演结果线性度较好且能够实现10MHz宽频测量;取能模块在相同的实验测点加压10kV即可达到可观的mW级输出功率。

计及互感器融合偏差的变电站站用电剩余电流监测系统研究

稳定的站用电源系统是变电站生产设备可靠工作之本,一旦站用电系统出现问题将直接或间接地影响变电站安全。目前变电站站用电绝缘监测主要通过对变电站电源系统剩余电流实时监测实现。然而剩余电流监测方法主要面向多电流互感器融合测量场合,现有的测量系统未考虑融合过程中互感器偏差影响,致使误报警状况频出。有鉴于此,本文提出了一套计及互感器融合偏差的变电站站用电剩余电流监测系统。该系统同步采集并实时合成多通道电流互感器剩余电流数据,并利用自回归差分移动平均模型(ARIMA)对剩余电流进行时序建模与异常检测,再使用小波阈值去噪算法对修复后的剩余电流序列降噪,以实现剩余电流的高效、精准监测。为验证所提出系统的有效性,在变电站进行现场试验。结果表明,该系统能够成功识别并修复剩余电流异常值数据且去噪效果显著。修复数据最大绝对误差仅5.9 mA,与0.5S级互感器测量数据相比,去噪后数据平均绝对百分比误差与均方根误差分别降低了0.024与1.222。

基于Bayes-CNN的变压器故障分类方法研究

电力变压器发生故障的表现和根本原因具有一定程度的模糊性和随机性,在复杂情境下,传统方法往往难以准确识别变压器故障,其精度存在一定提升空间。因此,本文提出一种新的变压器故障识别方法。该方法采用结合贝叶斯理论和卷积神经网络(CNN)的算法,具体为利用卷积神经网络处理特征气体数据,并采用贝叶斯算法对模型参数进行寻优,旨在提高故障检测的准确率。研究通过对故障类型进行编码和预处理,构建变压器故障分类模型,应用Bayes-CNN模型对变压器故障进行分类,结合实例验证,并将其与SVM、DBN及CNN模型进行对比实验。结果表明,采用贝叶斯优化的CNN算法显著提升了模型的收敛速度和拟合精度,证明该变压器故障分类方法具有较优性能,为电力变压器故障诊断领域提供了新的方法与思路。

输电线宽频电压传感与电压测量边缘节点设计

在宽频电压测量中,暂态过电压成分严重影响线路电能质量及电力系统安全。传统的测量方法常应用单个微处理器处理数据,较难实现对多路高速数据采集的实时性与同步性,不能实现对于暂态过电压信号的采集,无法满足宽频电压测量要求的问题。本文设计的电压测量系统,利用FPGA运算速度快、内部延时低、硬件并行处理的优势以及ARM通信接口丰富,外设资源多、控制能力强的优点,实现宽频电压信号的高速调理采集、处理与传输。而在数据输入层引入边缘节点,进行数据预筛选,解决数据处理中云端的压力较大,且难以实现实时数据评估的问题,从而提高数据传达的效率。

基于遗传粒子群算法的输电线路非接触电压测量测点寻优与反演计算

电压非接触测量对新型电力系统的输电线路智能化、数字化,实时表征线路健康状况具有重要意义。目前非接触电压测量中存在测点位置不好确定、计算精度不高及受环境噪声影响大等问题,严重制约了非接触电压测量方法的工程应用。在此,提出了一种融合遗传算法和粒子群算法的输电线路传感器测点寻优以及电压反演计算方法。首先,为降低电磁干扰对非接触测量的影响,根据电场耦合测量原理,以观测矩阵条件数为适应度函数,对电场传感器观测点寻优;其次,以线下电场强度理论与实测差值为目标函数,应用遗传粒子群算法进行反演电压计算;最后,在搭建的三相试验平台下进行测试。结果表明,在施加10%的电磁噪声下,电压测量误差小于5%,电压逆计算结果受到的环境噪声干扰减小了12.9%。

欧美典型媒体智库发展现状及启示研究——以彭博社为例

[目的/意义]媒体智库建设是媒体深度融合的新方向,也是国家提升治理能力的战略任务与迫切要求。纵观全球,欧美国家的媒体智库经过长期演变,已形成了相对成熟的发展模式。认识和掌握欧美典型媒体智库的建设经验,有助于我国媒体智库提升竞争优势。[方法/过程]本文以彭博社媒体智库为个案,梳理它在数据、新闻和用户隐私等方面的发展现状及主要问题,对比总结彭博社等欧美典型媒体智库的经验,提出我国媒体智库建设的建议。[结果/结论]进入新时代,中国媒体智库可通过加强特色资源储备、健全媒体传播通路和注重优化机制建设,进一步提升知识产品质量,实现价值增值,推进中国媒体智库特色化创新发展。

UC电气专业的“Electronics”课程内容体系与教学探索

电子技术系列课程既是理论基础也是实践基础,对电气电子信息领域学生的知识、能力、素质的全面培养起到十分重要的作用。介绍中外合作UC电气专业的“Electronics”系列课程的教学计划和内容体系,展示了“理论课程重基础,以实践课程深化基础”的人才培养模式,以及通过PBL(Problem-Based Learning)教学模式培养学生自主学习、建构电子电路知识体系的教学探索经验。

一种基于低频窄带扫描的电磁式电压互感器杂散电容测量与精确建模方法

与电力变压器相比,电磁式电压互感器(PT)具有更大的杂散电容,这将使其磁滞曲线的绘制以及宽频仿真模型的构建更加困难,难以进行精确的铁磁谐振仿真。目前,工程上常用频率扫描的方式计算高频高压变压器的分布电容。但是该方法需要数MHz的扫频范围,难以应用于工作在低频下的PT设备。该文提出一种低频窄带的频率扫描方法,通过在PT与变频电源端口之间串联电感的方式,将扫频试验的谐振点降至低频范围内,对杂散电容的数值进行了精确计算。该方法所需的扫描频段窄、扫描频率低,降低了对电源与测量设备的硬件要求,避免了由于高频试验带来的损耗问题。进而,可以分离PT端口电流中的容性电流与励磁电流分量,对磁滞曲线进行精确绘制。最终,可以建立包含铁心磁滞与杂散电容的π型仿真模型。仿真结果具有较好的频率响应特性,与试验结果的相似系数保持在95%以上,优于现有的仿真模型。

圆盘形结构的非接触式电压传感器设计与实验

为解决电压传感器在测量时抗干扰能力弱、精确度低、实时性差的问题,文章设计了一种圆盘形结构的非接触式电压传感器。通过调整球型传感器极板面积,呈现出圆盘形结构,使该传感器可完整测量竖直方向上的电场信号,加强矢量采集与分析能力,增加自解耦能力,有效利用电极的空间。通过建立有限元模型,以三相架空线为激励源,传感器为观测对象,验证圆盘形传感器测量电压的可行性。在实验平台对圆盘形传感器进行暂态、稳态和抗角度偏差测试,结果表明,该传感器能够充分感应各方向维度上的电场分量,实现矢量电场的采集与合成,拥有较好的解耦效果,有效的抗干扰能力,满足了测量的实时性和准确性。

输电线路近地电场对接地极腐蚀的影响及防腐蚀措施

介绍了输电线路近地电场的计算理论,通过Maxwell平台建立同塔四回输电线路仿真模型,得到输电线路空间电场与近地电场分布特征。利用多电极耦合测量技术测量了多种电压等级输电线路变电站不同位置接地材料的腐蚀速率,以及有无近地电场情况下接地极的腐蚀速率,探讨了电场对接地极腐蚀的影响。最后,结合电场效应与电化学分析提出减缓接地极腐蚀的具体措施。结果表明:近地电场稳定,电场强度约为几十V/m,对近地场域的影响不可忽略;由于强电场的存在,接地材料的大气腐蚀速率增加了近80倍,且随着电压等级的提高,材料的腐蚀速率增大。

小角偏测量误差型弧面多电极电场矢量传感器

当前多数电场传感器面向标量信号采集,难以用于测量区域的场源结构分析,其在态势感知与状态评估方面存在明显应用局限。另一方面,电场矢量探头对感应方向的要求极为严苛,细微的装设角度偏差将会对精度产生显著影响。论文基于多维电场耦合感应机制及其矢量合成方法,提出一种新型弧面多电极电场矢量传感器。首先,提出新型极板参数确定式及其拓扑电路结构。随后,通过仿真得到电场分布,电荷量随角度变化的偏移机制,以及传感器的电容参数分布规律。最后,搭建传感器系统,并完成稳态、暂态及角度偏差测试,检验电场信号的幅值测量精度及稳定性。结果表明,所提传感器电场幅值测量误差约为1.914%±0.03%,同时传感器具有较好的抵抗角度偏差的电场测量能力。

直流偏磁下的变压器振动仿真与试验

针对变压器实际运行中经常会出现振动异常现象的问题,结合变压器铁心和绕组的振动机理,给出了变压器铁心和绕组所受电磁力方程和位移方程。利用COMSOL电磁场模块中的瞬态电流源建立电场模型,然后选择感应电流单元以电场模型计算结果作为激励源建立磁场模型,实现第一次电磁场的耦合建模。利用结构力学模块中实体应力应变部分建立结构力场模型,将电磁场耦合计算出的电磁力结果作为载荷加到力场模型中,实现第二次耦合,并最终得到发生直流偏磁时变压器内部磁通密度、机械应力分布、张力分布以及位移场分布的变化规律。通过搭建变压器振动试验平台,验证了铁心振动仿真模型、绕组振动仿真模型的正确性。

基于紫外脉冲检测的非接触式特高压验电仪

随着电压等级的升高,采用长杆上套装电压互感器的验电方式越来越难以满足高压输电系统发展的需求。本文提出一种非接触式特高压紫外验电方法,采用极高灵敏度的日盲型紫外探头,对传输线、开关等高压设备的电晕放电中的紫外脉冲数量进行实时检测,确定线路带电状态。并基于该方法开发了UHVES?I型紫外验电仪,先后在高压大厅、西北电网西宁工区750kV官亭变电站、四川洪沟500kV变电站、重庆邮亭220kV变电站进行验电试验。试验结果表明,UHVES?I型紫外验电仪在高压电磁环境下能够稳定工作,能够准确检测高压线路、开关等关键输电设备的带电状态,其操作简便,无需登塔,检测效率高。

基于紫外检测的开关柜电弧在线检测装置

研制了一种基于紫外法的开关柜电弧在线检测装置,该装置通过检测柜中电弧中的'日盲'区紫外光,达到对电弧的准确识别,且具有动作时间快、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。研究了紫外光功率法的测量原理,给出了系统硬件各部分的组成以及原理,在此基础之上,研究了系统的软件程序设计。该检测装置可单独用于开关柜,也可为各种继电保护设备提供接口,提高了开关柜的技术水平和安全指数。进行了空气间隙放电试验,证明了该装置能够准确检测气体放电的紫外辐射功率,更准确地检测到放电电弧。装置可应用于开关柜电弧检测,能够有效地防止由电弧引起的意外事故的发生。

绝缘子表面电场与紫外脉冲关系以及在劣化绝缘子检测中的应用

通过仿真计算表明绝缘子串出现劣化绝缘子时,其表面以及周围空间电场分布变化明显,平均变化幅度超过10%,局部区域明显加强,因此导致电晕放电加强。绝缘子表面电场的变化将导致电晕放电中紫外脉冲的数量以及功率发生变化,基于此研制了UV-I型绝缘子检测仪,通过检测绝缘子串一段时间内电晕放电中的紫外脉冲数量的变化,判断是否存在劣化绝缘子。先后在高压大厅和现场进行了多次试验,试验结果表明:当绝缘子串中出现劣化绝缘子时,放电加强,放电中的紫外脉冲数量将增多,对于110kV和220kV的相对放电变化率分别超过10%和8%,与仿真电场变化比成正比,UV?I型绝缘子检测仪能有效检测劣化绝缘子。

基于紫外脉冲法与SMS的绝缘子污秽实时监测系统

研究了基于SMS传输的绝缘子污秽实时监测系统。系统在一些预定的地点设立监测点,利用全球移动系统(GSM)公众无线通信网的短信息服务(SMS)作为通信平台,与监测服务器构建成多点对一点的星型网络,实现对线路绝缘子表面污秽状态的实时监测。并对不同气候环境下绝缘子绝缘状态进行分析,监控绝缘子污秽状态的变化,从而了解整个线路污秽状态,避免事故的发生。目前共有5台监测终端与一台服务器小型系统正在运行,状况良好。

电容式交变电场传感器与工频电场检测试验研究

介绍了交变电场传感器的设计方法,并进行了原理分析和理论推导,在此基础上进行了电场测量装置的制作,使用该装置在500 kV输电线下、变电站内的220 kV开关间隔与标准仪器进行了对比测量,结果证明使用该传感器的电场测量装置在1 kV/m以上场强范围内具有较好的线性度,测量数值与PMM8053仪器相比较具有较大的相关度,并具有较好抗干扰能力和稳定性,适合于电力系统工频电场长时间监测。

基于电场逆问题的双差分式D-dot过电压传感器研究

通过测量电场获取电力系统遭受的过电压,对于电力系统故障分析、绝缘配合设计以及过电压的特性研究具有指导作用。为此,该文设计一种双差分式D-dot过电压传感器,以实现对过电压信号快速精确地测量。首先,介绍该传感器的基本测量原理;其次,通过仿真对传感器进行仿真论证和参数优化设计;最后,根据仿真结果制作传感器实物,并搭建试验平台对设计的传感器进行稳态性能和暂态性能试验。结果表明:双差分式D-dot过电压传感器具有良好的稳态和暂态特性,相位和幅值误差小,测得的雷电波上升时间的相对误差在±1.65%以内,对雷电波峰值的测量相对误差小于±1.85%。

采用模糊推理对绝缘子放电紫外检测结果进行外绝缘放电状况评估

根据紫外测量法[5]获得的绝缘子放电强度,提出了采用模糊推理对绝缘子外绝缘放电状况进行评估的方法。该方法首先测量绝缘子电晕放电产生的紫外光脉冲数量,同时采集环境温度、湿度信息,根据在线监测的数据分析确定各输入量之间的关系,建立了一系列可用于模糊推理的模糊子集,并对其隶属度函数进行了推导,建立详尽的模糊推理规则,进行模糊推理,判断其外绝缘放电状况。最后,针对现场挂网试验数据,采用Simulink进行仿真分析,验证了该方法的有效性。