考虑能量转换装置可变效率的综合能源系统多目标优化调度

为了全面考虑综合能源系统的运行性能,提出一种计及能量转换装置可变效率的综合能源系统多目标优化运行方法。首先,对具有可变效率的能量转换设备运行特性曲线进行分段线性化处理。其次,建立以经济成本、碳排放量和综合能源利用效率为优化对象的多目标优化调度模型,并通过Charnes-Cooper变换解决综合能源利用效率目标的非凸非线性问题。最后,在求解该多目标模型时,运用规格化法平面约束法生成均匀分布的帕累托前沿,再采用改进熵权双基点法决策出折衷最优解。对修改的IEEE 33节点电网和8节点热网耦合的综合能源系统进行仿真分析。结果表明:优化后的模型和算法可以得到兼顾综合能源系统经济性、低碳性及高效性的优化运行方案,为决策者提供科学的决策参考。

等离子体氟化纳米SiO_(2)对高温受潮状态下环氧树脂表面绝缘性能的影响研究

随着电网容量和电压等级的提升,环氧复合绝缘材料的绝缘性能对电气设备的安全稳定运行至关重要,长期的高温高湿状态会导致材料的绝缘性能严重下降。本文基于介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)的等离子体技术对纳米SiO_(2)进行氟化改性(F-SiO_(2)),成功将含氟基团接枝在纳米SiO_(2)表面,并通过湿热老化实验模拟高温受潮状态,对不同老化阶段的试样进行沿面闪络、电荷消散特性和陷阱分布特性测试。探究了掺杂F-SiO_(2)对环氧复合材料耐湿热老化性能的影响,并结合MD仿真模拟从分子尺度揭示了F-SiO_(2)对水分侵入的抑制机理。实验结果表明:掺杂F-SiO_(2)使环氧复合材料的饱和吸湿量降低了16.16%,沿面闪络电压提升了13.06%,且在湿热老化后能继续保持较高的绝缘性能。仿真结果表明:F-SiO_(2)可以降低环氧树脂的自由体积分数和水分子的均方位移,增强了环氧复合材料对水分的阻隔作用。等离子体技术可以将氟元素接枝到纳米SiO_(2)表面,有效抑制水分的侵入,提升环氧复合材料在受潮状态下的表面绝缘性能。

基于选择性标注与样本平衡的局部放电模式识别在线学习方法

训练与检测样本分布不一致是深度学习方法对现场新增局部放电(partial discharge,PD)(简称“局放”)识别准确率低的主要原因,为实现局放模式识别对现场数据分布变化的持续适配、降低样本标注工作量,该文提出一种局部放电模式识别在线学习方法。首先,以局放模式识别模型各层特征为信息来源,利用推理模型区分处于训练集分布内外的新增局放样本,并分别采用软标签及人工方式对两种样本进行在线标注;其次,为平衡训练集分布内外样本的数量、提升新增样本识别准确率,采用基于梯度惩罚的条件式wasserstein距离生成对抗网络(conditional wasserstein generative adversarial network with gradient penalty,CWGAN-GP)扩充两类局放样本,并以联合训练的方式更新局放模式识别模型。利用实验及现场采样得到的局放样本对所提方法进行验证,结果表明,所提方法标注工作量降低66.68%,在线学习结束后,新增样本集与训练集分布相同时识别准确率可提升4.61%,分布不同时识别准确率最低提升22.27%。

基于DPSR模型的城市水安全评价与保障能力提升

水安全评价是水资源开发利用与保护的基础,提升城市水安全有利于促进生态环境保护,支撑经济社会高质量发展。基于驱动-压力-状态-响应(DPSR)模型构建以资源安全、社会安全和经济安全为核心的水安全评价指标体系,运用熵权法确定指标权重,以长沙市为实例,对“十三五”期间城市水安全状况进行评估与分析。结果表明:长沙市水安全状况尽管从2018年“不安全”等级提升至2020年“安全”等级,但状态不稳定,进而制定了加强保水工程建设、提升水环境质量、加强水灾害防治能力3个方案,综合考虑方案投入成本并对比水安全提升效果,给出了先后实施方案2—方案1—方案3的长沙市水安全提升优化路径。

ZnO形貌及粒径对EP复合材料表面电荷传输及沿面闪络性能的影响

无机填料的形貌及粒径是影响环氧树脂(EP)复合材料沿面耐压性能的关键因素。本研究采用ZnO纳米纤维和不同粒径的颗粒状ZnO掺杂改性环氧树脂制备EP复合材料,并对复合材料进行了直流沿面闪络性能与电荷消散速率测试。结果表明:ZnO填料掺杂能有效提升EP复合材料的闪络电压,其中纤维状ZnO填料的提升效果要明显优于颗粒状ZnO填料,颗粒状ZnO/EP复合材料的闪络电压随填料粒径的减小呈现上升趋势。当ZnO纳米纤维的质量分数为15%时,EP复合材料的闪络电压相比纯EP提高了27.1%。构建了有限元仿真模型,计算结果表明纤维状ZnO使得EP内部电场非均匀系数提升,提高了复合材料的电流密度。

超声相控阵与宽带阵列信号处理相结合的油中局部放电定位方法

提出了一种基于超声相控阵与宽带阵列信号处理的油中局部放电定位新方法。首先采用超声相控阵传感器直接检测局放超声宽带信号,并形成阵列模型;然后针对该超声波信号频段为50～300kHz的宽频特性,应用宽带阵列信号处理中的旋转信号子空间(rotational signal subspace,RSS)算法对其进行聚焦处理,通过聚焦矩阵将宽带阵列信号不同频率下的方向矩阵变换到同一中心频率,最大限度地保留原始信号的宽频空域信息,实现宽带信号方位信息的累积;最后应用多重信号分类法(multiple signal classification,MUSIC)与交叉定位原理对聚焦后窄带信号进行波达方向估计与空间定位。实验结果验证了对该定位方法的有效性。

基于云物元分析原理的电力变压器故障诊断方法研究

变压器油中溶解气体分析(DGA)是电力变压器故障诊断的重要方法。针对物元理论变压器故障诊断方法中,在建立故障模式物元模型时没有考虑边界值的不确定性的不足,首次在变压器故障诊断研究方面引入云模型,结合云模型的不确定推理特性以及物元理论能同时进行定性定量分析问题的优点,提出了一种基于云物元分析原理和DGA相结合的电力变压器故障诊断新方法。通过建立变压器故障诊断的云物元模型和计算特征云物元与标准云物元之间的关联函数,实现对变压器故障模式的有效识别。实例分析验证了方法的正确性和有效性。

采用改进型圆形超声阵列传感器的油中局放定位

局放超声阵列定位方法是阵列传感器技术与阵列信号处理技术发展的最新成果之一。为此,采用改进型圆形超声阵列传感器对局放源进行测向定位。首先研制了改进型圆形超声阵列传感器,并搭建了油中局放定位实验平台;接着采用相位模式激励算法、MUSIC算法以及多平台交叉定位相结合的方法对圆形阵列信号进行测向定位,最后运用快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)算法对超声阵列信号进行去噪后再进行测向定位。结果表明:采用改进型圆形阵列传感器的定位准确度优于传统圆形阵列和方阵;比较去噪前后的定位效果发现去噪后的定位误差为3.8cm,优于去噪前的11.3cm。多次实验验证了该方法的有效性。

SF_6中环氧树脂纳秒脉冲沿面闪络实验研究

针对气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内盆式绝缘子所用的环氧树脂材料,在纳秒脉冲条件下开展沿面闪络老化实验研究。设计不同气压值下沿面闪络新型实验装置,在SF6环境中进行环氧树脂纳秒脉冲沿面闪络特性研究,并对沿面闪络前后材料老化区域的表面形貌和元素组成进行测试,分析环氧树脂材料老化前后表面理化特性的变化规律。实验结果表明,随着SF6气体压强的增大,环氧树脂纳秒脉冲沿面闪络电压升高。闪络老化后环氧树脂表面氧化铝颗粒凸显出来,且随着老化进一步加深,表面聚合物与放电产生的含氟物质发生反应生成有机氟化物,反应产物被电弧溅射出去覆盖在材料表面。而氧化铝颗粒填料的性质在闪络老化过程中并未发生明显变化。以上针对环氧树脂绝缘材料所开展的实验研究可为GIS内环氧树脂绝缘材料改性,以及增强其耐压性能和抗老化性能提供指导。

快速独立分量分析算法在局放超声阵列信号去噪中的应用

根据阵列信号去噪需要最大限度保留"相位差"信息的要求,提出采用快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)对含噪局放超声阵列信号进行去噪处理。首先通过分离矩阵U实现混合信号中源信号与噪声信号的逐次分离;然后采用波形相似性原则对分离后的信号进行盲抽取,获得去噪后局放超声信号;在此基础之上,对局放超声阵列信号模型进行了重构。同时,提出以阵列流型平均相角差、波形变化趋势、波形相似性以及去噪前后的信噪比等参数对局放超声阵列信号的去噪效果进行综合评价。最后,将FastICA用于实验室实测局放超声阵列信号的去噪。结果表明,FastICA能够很好的抑制局放超声阵列信号中的白噪声,在保证高信噪比的情况下,可最大限度地保留阵列信号的"相位差"信息,确保良好的测向效果。

基于信号子空间转换与快速子空间测向算法的局部放电超声阵列信号测向方法

提出一种基于信号子空间转换法(signal subspacetransform,SST)与快速子空间测向算法(fast subspaceestimation of DOA,FDOA)的局放超声阵列信号高精度测向新方法。首先利用SST算法对局放超声阵列信号进行聚焦处理,使得原始信号的宽频空域信息被最大限度地保留,从而实现宽带信号方位信息的累积。然后采用FDOA对聚焦后的窄带信号进行波达方向估计,FDOA无需特征分解,无需估计整个协方差矩阵,可提高运算速度,且具有更高的测向精度。在此基础之上,应用医学宽频超声信号和4 4超声阵列传感器模型,进行局放超声阵列信号测向仿真研究,仿真结果表明,测向误差小于2,验证了该方法的正确性。

高导热环氧复合材料干式电抗器热点温升的仿真研究

干式电抗器的稳定运行影响新型电力系统的输电可靠性。干式空心电抗器包封材料整体由浸有环氧树脂的玻璃纤维丝经高温固化而成。本文采用多物理场耦合有限元方法,考虑干式空心电抗器的包封材料热导率对其热点温升的影响,建立了环氧复合材料的COMSOL微观仿真模型和外电路约束下的干式空心电抗器电-磁、流-热耦合计算模型。将电磁场下的损耗作为热源计算温度场与流场分布,研究在25℃环境温度下常规/高导热环氧复合材料对干式空心电抗器热点温升的影响规律。结果表明:高导热环氧树脂对复合材料热导率的提升效果显著;包封材料本体及周围空气温度场区域中热点温升最大值为103.75℃,出现在内部第4层包封材料的上端处;不同热导率的复合材料对降低干式电抗器的热点温升有明显差异,其中干式电抗器在高导热环氧树脂复合材料下的热点温度降低了7.55℃。

基于定向准确度的局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价

声学性能良好的超声阵列传感器是确保局部放电检测成功率和定位精度的基础,目前国内外尚未开展局部放电超声阵列传感器声学性能的定量评价研究。该文提出一种基于定向准确度参数的局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价方法。分析平面方形阵和均匀圆环阵的指向性函数及其分布,推导得到阵列传感器的定向准确度与指向性函数的关系,并采用定向准确度作为评价指标,对两种阵列结构的声学性能进行量化评价。应用FastDOA算法,仿真研究不同阵元个数时,两种阵列结构的窄带局部放电超声信号测向精度与定向准确度之间的变化规律,结果表明,同一阵列形式,局部放电超声阵列传感器定向准确度参数值越小,测向精度越高,表明声学性能越好;相同阵元个数下,均匀圆环阵的定向准确度值较方阵要小,表明圆阵声学性能更优。最后,采用自行设计研制的3×3方阵与9元均匀圆环阵在实验室采集同一宽带局部放电超声信号,并应用同一聚焦、测向算法进行局部放电超声信号的测向研究,实验结果验证了该文方法的正确性。

利用超声相控阵的油中局部放电定位实验分析

局部放电定位检测是电气设备绝缘机理研究与质量监控的关键项目,是状态维修的重要基础。局部放电的超声阵列定位方法从理论上实现了对传统超声定位方法的有效改进,但在实验研究中往往会遇到由于阵列传感器多阵元耦合性能不一致、多次测向结果不一致以及双平台测向交叉定位原理不合理等导致定位成功率低及定位精度下降的实际问题。为此,提出了3种实用方法与技术对其进行改进和完善:一是采用铅笔芯测试技术进行超声相控阵多阵元的耦合性能测试,提高定位成功率;二是对同一位置采取多次测向、加权平均的方法提高同一位置测向精度;三是采用多平台测向、全局搜索定位的方法提高局放源的定位精度。最后,搭建了一套基于超声相控阵的油中局部放电定位实验系统,开展实验研究。实验结果表明,定位误差<10 cm,验证了上述3种方法可以有效提高局放超声阵列定位的成功率及定位精度。

不同电场下环氧树脂直流沿面闪络特性及其闪络电压分析

研究绝缘材料在不同条件下的沿面闪络特性对掌握绝缘子的电气强度及保证电气设备安全稳定运行具有重要意义。为此,研制了具有不同电场分布形式的沿面放电电极,通过实验研究了环氧树脂在真空及空气环境中的直流沿面闪络特性,并采用韦伯分布分析了闪络电压的变化规律。结果表明,环氧树脂在极不均匀电场下的闪络电压比稍不均匀电场下低,真空中闪络通道和闪络电压的分散性比空气中大,真空闪络受固体绝缘介质的影响大于空气闪络。不对称电场下沿面闪络电压具有明显极性效应,并且真空与空气中的极性效应相反。此外,环氧树脂直流闪络电压服从韦伯分布,可借助该方法定量评估绝缘系统对外加电压变化的敏感性。位置参数的引入有效提升了闪络电压数据的拟合效果,通过特征闪络电压、0.1%闪络概率的闪络电压进一步完善了对绝缘材料沿面电气性能的评价方法。

基于可拓理论的变压器状态综合评估

笔者基于可拓理论,提出了一种可拓评价法和可拓层次分析法相结合的变压器状态综合评估方法。首先,采用可拓层次分析法(EAHP),将变压器状态信息之间的相对重要度采用一个可拓区间数来表示,构造可拓判断矩阵,准确计算变压器状态信息指标的权重。然后,应用可拓评价法,通过计算物元之间的关联函数同时进行定性和定量分析,实现变压器状态的综合评估。实例分析证明了该方法的正确性和有效性,为变压器的状态维修提供了合理的决策依据。

基于多平台测向及全局搜索的局部放电超声阵列定位方法

局部放电定位检测是电气设备绝缘机理研究与质量监控的关键项目,是状态维修的重要基础,局放超声阵列定位方法可有效提高定位成功率及定位精度。传统方法中"测向交叉"原理会出现"异面不相交"和"误差累计"情况,降低了定位精度,据此,论文提出了一种基于多平台测向及全局搜索的阵列定位新方法。该方法首先以空间中到各条测向线距离和的最小值对应的点为局放源,再根据多次测向方位角、俯仰角结果及传感器位置,推导局放源坐标方程。然后采用云优化算法进行全局搜索,实现局放源的空间定位,有效地提高了局放超声阵列定位精度。最后搭建了局放超声阵列定位实验系统,开展了大量实验研究,实验结果验证了方法的正确性与优越性。

纳米SiO2掺杂对高交联度环氧树脂热力学性能影响的分子动力学模拟

为从微观角度分析纳米SiO2掺杂对环氧复合材料性能的影响,以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)、甲基四氢苯二甲酸酐(MTHPA)分别作为环氧树脂基体和固化剂,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)的方法建立了高交联度90%的纯环氧树脂和粒径为1.5 nm、2.0 nm的SiO2/EP复合模型,分析纳米SiO2掺杂对环氧复合材料的微观结构影响及热力学性能的提升效果,并且对比纳米SiO2粒径大小对材料性能提升的影响。研究发现,纳米SiO2的掺杂能提高环氧复合材料的热力学性能,粒径1.5 nm的纳米SiO2对环氧复合材料的提升效果更加显著。其中,掺杂粒径1.5 nm的纳米SiO2对环氧复合材料玻璃化转变温度的提升幅度为29.78 K,杨氏模量提高16.83%,剪切模量提高6.02%,体积模量提高4.20%。同时,纳米SiO2的掺杂改变了环氧复合材料的微观结构参数,内聚能密度有明显的提高,自由体积占比和均方位移均有不同程度的降低,粒径为1.5 nm的纳米SiO2对材料的微观结构影响更明显;但纳米SiO2的掺杂并未明显改变复合材料的全原子的径向分布函数。

基于多特征量的油中局放超声直达波识别研究

电气设备油中局部放电超声阵列定位是将阵列信号处理技术应用于局放超声检测中的一种新方法,其实质是通过相应的算法得到信号的方位信息,继而对局放源进行定位。研究表明,当超声传感器接收到直达信号时,可对局放源进行准确定位;当接收到混叠(多路径)信号时,会导致定位成功率和定位精度下降,甚至产生虚假定位。因此,有效识别超声直达波与混叠波信号是局放定位成功的关键。该文选取峰值因数、分形盒维数和李雅普指数作为局放超声直达波信号的特征参量;分别基于各特征量进行超声直达波识别的仿真研究,结果表明超声信号的混叠程度会对识别结果造成很大影响,利用BP人工神经网络,提出一种基于多特征量的电气设备油中局放超声直达波识别方法,仿真结果显示其识别成功率接近100%;最后在设定环境下进行油中局放超声直达波识别的实验研究,结果表明,采用单个特征量识别直达波和混叠波的成功率约为90%,基于多特征量的识别成功率为95%,验证了所提方法的有效性。

黄曲霉毒素对家禽的危害与脱毒技术

黄曲霉毒素是由某些曲霉真菌产生的次级代谢产物，具有较强的致畸、致癌、致突变作用。其中黄曲霉毒素B1的毒性最强，能严重损害动物机体的消化机能和免疫系统，导致动物饲料转化率等生产性能降低，并能够在肝脏、肾脏、肌肉等组织中蓄积，严重危害动物健康以及人类的食品安全。黄曲霉毒素中毒常见于幼龄的鸡、鸭和火鸡，特别是以2-6周龄的雏鸡和雏鸭敏感性最高。目前黄曲霉毒素脱毒技术主要有物理脱毒法、化学脱毒法、吸附剂法和生物脱毒法。本文阐述了黄曲霉毒素对家禽的危害，分析了各种脱毒技术的脱毒原理与研究现状，并对其应用前景进行了展望。