由两电场强度分(量)矢量求所在平面内匀强电场的两组公式

分别采用了几何和代数两种方法,由呈任意夹角的两个电场强度分(量)矢量,求解出它们所在平面内的匀强电场矢量(包括方向),得到两组相应的公式,并将它们应用于某一实例.研究发现,预设E x和E y的代数解法,通常是完整地求解出匀强电场E的最简便方法.另外,文章还指出电场强度分(量)矢量与分电场强度之间的区别在于,前者是相互关联(除非相互垂直)的投影场强,后者则是相互独立的场源场强;而正交或独立,则是矢量按照平行四边形法则进行合成与分解的必要前提.文章内容有助于加深读者对于相关问题和概念的认识.

基于改进深度Q网络的无预测风电场日前拓扑优化

风电场受风速变化等因素影响,出力易产生大幅波动,从而造成电压波动和网损增加等问题,影响风电场的安全高效运行。目前的风电场日前调控方案多基于传统的数学优化模型展开,且需要风机的日前出力预测数据,故无法完全避免的日前预测误差的引入造成日前优化调控方案有效性的降低,增加了日内风机调控的难度。因此,文中充分发挥强化学习模型的决策能力,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的无预测风电场拓扑重构决策方案,并以DQN为框架展开。首先,构建基于历史数据的状态空间;然后,提出基于生成树的动作价值对解耦的动作空间优化方法,以最小化电压偏差和网损为目标建立优化评价体系,完成由历史实际出力数据到决策的映射关系构建,在避免引入预测误差的情况下实现风电场日前优化调控;最后,设计一种基于多层次经验指导的经验回放策略,提升算法的训练性能,保证算法的适用性。根据实际的风电运行数据进行仿真,通过对比分析改进技术对DQN算法的影响和优化调控前后风电场的运行状态,验证了所提方法的创新性和有效性。

新能源电场典型植被生物量及碳密度估算

为掌握新能源电场植被碳密度分配特征及其影响因素,揭示风电场运行对局地生态系统碳循环过程的驱动机制,以民勤红砂岗新能源风电场典型植物为研究对象,对风电场5个不同监测区域(上风向、中心、下风向、边缘及外部对照)开展植被调查及采样。并基于各样品生物量实测数据及碳含量测定数据,估算了风电场运行对区域典型植物群落生物量积累及碳密度的影响。结果表明:研究区植物生物量为10.24~554.93 gm^(-2),差异明显,且地上生物量>地下生物量;研究区植物碳密度差异明显,不同监测区域植物碳密度为风电场外部对照(1.63 thm^(-2))>下风向(1.34 thm^(-2))>中心(0.95 thm^(-2))>上风向(0.43 thm^(-2))>边缘区域(0.03 thm^(-2))。

脉冲电场辅助低温解冻对猪肉品质的影响

为研究脉冲电场(Pulsed Electric Field,PEF)辅助低温解冻对猪肉品质的影响,以猪背最长肌为原料,置于-18℃的冰箱中冷冻7 d,取出后分别在Control:4℃,0 kV,自然解冻;PEF解冻:P3(4℃,3 kV)、P5(4℃,5 kV)、P10(4℃,10 kV)。分析不同解冻处理对猪肉解冻时间、色泽、质构、水分损失以及水分分布的影响。结果表明:PEF处理可以缩短解冻时间,改善猪肉质量。P10组相比于Control组猪肉的解冻时间缩短了44.4%;不同解冻处理对猪肉蒸煮损失的影响无显著差异(P>0.05);PEF解冻后猪肉的硬度显著低于Control组(P<0.05);PEF解冻可以降低猪肉表面色泽的劣变程度,减少肌肉微观结构损伤。综上,当解冻温度为4℃,脉冲电压为10 kV时,解冻时间最短,解冻损失最低,肉样状态更接近鲜样,品质更好。

高压脉冲电场处理对中国对虾抗氧化活性和蛋白质特性的影响

该研究目的是探讨不同高压脉冲电场处理对中国对虾抗氧化活性和蛋白质特性的影响。通过对脉冲电场处理(10~20 kV/cm,5~15 min)样品前后的总抗氧化能力、总还原能力、DPPH自由基清除能力、亚铁离子螯合能力以及虾青素含量的综合测定,衡量样品的抗氧化性强弱;对氨基酸含量、可溶性蛋白质含量和介电特性(1~10 GHz)的分析来探讨其对中国对虾蛋白质特性的影响。结果表明,高压脉冲电场处理能够提高虾肉的抗氧化能力,20 kV/cm条件下处理15 min时虾肉的总抗氧化活性、总还原能力、DPPH自由基清除能力以及亚铁离子螯合能力分别提升了15.88%、36.51%、62.14%和43.52%。在15 kV/cm和20 kV/cm电场强度下,虾青素含量和游离氨基酸含量随处理时间的增加逐渐上升(P<0.05),且虾青素含量最高增加了1.61倍,其含量变化与虾肉抗氧化活性变化显著相关(P<0.05)。此外,与未处理组相比,脉冲电场处理后虾肉中必需氨基酸与非必需氨基酸含量比值均显著提高(P<0.05);且介电常数随可溶性蛋白质含量的降低逐渐增加(P<0.05)。高压脉冲电场处理能够增强虾肉的抗氧化活性,提高蛋白质品质和氨基酸利用率,为中国对虾的加工方式和生物活性增强提供了新思路。

非均匀电场中水颗粒介电泳运动规律的数值模拟

针对管式电场破乳设备中常用的环形电极结构,在采用理论分析、微观观测实验验证计算流体动力学(CFD)数值模型准确性的基础上,开展了非均匀电场中水颗粒介电泳运动特性的数值模拟研究,考察了电场参数、水颗粒尺寸参数、物性参数等对其运动的影响规律。结果表明,随着施加电压占空比的增大,水颗粒瞬时速度波动幅度先增大后减小,在占空比为50%时波动幅度最大,总体呈现波动式增大;随着电场频率增加,水颗粒平均速度呈现先上升后下降的趋势,在电场频率为1000 Hz时水颗粒平均速度达到峰值,但总体来看电场频率对水颗粒平均速度的影响不大。水颗粒与环形电极中心距离减小时,水颗粒所处位置的电场强度和电场梯度增加,造成水颗粒平均速度迅速增大;水颗粒直径为0.3~1.0 mm时,随着水颗粒直径增大,介电泳力与阻力同时增大,但介电泳力作用更强,导致水颗粒平均速度增大。随着油相黏度增大,水颗粒速度快速减小,当油相黏度增大到大于50 mPa·s后趋于平缓。在介电泳力作用下,水颗粒向环形电极中心运动,促进了偶极聚结。该研究结果可为管式电场破乳设备的设计研制和优化提供理论依据。

脉冲电场预处理提取甜菜糖的研究进展

甜菜是我国制得蔗糖的主要原料之一,而甜菜制糖的传统热水提取法存在提取时间长、能耗高、提取率低等问题,不符合绿色环保的可持续发展理念。脉冲电场(pulsed electric field,PEF)辅助提取被公认为一种可靠的提取手段,具有短时、非热、高效等特点,用于甜菜制糖已有不少研究。该文概述国内外使用PEF预处理提取甜菜糖的相关应用,介绍其辅助提取的作用机制和影响提取率的主要因素,并对PEF提取应用做分析与展望,以期为实际生产提供理论指导。

干式变压器气道在雷电冲击作用下的电场分布及其优化

110kV环氧树脂干式变压器,由于高压侧气孔通道处电场强度较高,存在气孔通道闪络现象。本文利用有限元仿真软件对变压器的高压侧线圈进行建模仿真,并施加标准雷电波进行雷电冲击验证,依据仿真结果,进行闪络原因分析和气道处场强分布的优化研究。结果表明:通过向环氧树脂内部相应区域添加绝缘介质的方法,改善了电场分布,同时通过改变介质的相对介电常数和位置的措施,在变压器内部场强的制约下,使气道处的最大场强降低了8.75%,满足了干式变压器高压侧气道抑制闪络的场强要求。

基于中尺度模式的大气稳定性对风电场运行特性

为了了解大气稳定性决定的风速廓线分布对风电场运行特性的影响,基于耦合风电场参数化方案的数值天气预报模式,探索了不同大气稳定性下大型风电场的尾流效应和风力机功率输出规律.结果表明:风电场在稳定大气边界条件下具有明显的尾流效应,随着大气由非稳定性转为强稳定性,尾流呈现加强趋势.另外,上下游风电场的相互干扰在稳定大气边界层下较为明显;功率输出方面,稳定边界条件下风电场功率输出较平均功率高了约4%,而不稳定边界层下低于平均功率输出约9%.此外,地表切应力和大气稳定强度对风力机功率输出影响显著,在不稳定大气边界条件下,大气稳定度可以作为风功率的评估参数,因此传统上仅考虑风切变对功率的影响是片面的.

基于多时空尺度特性的风电场物理-数据融合动态等值建模

文中提出了一种风电场动态等值建模方法。核心思路是将风电场对象的物理特征分析与数据分析进行有效融合,构建出反映风电场暂态特性的数据特征,并针对风电暂态波动多变特征提出基于形状的距离的分群聚类算法,从而实现场站内具有相似动态风电机组的分群等值。首先,围绕风电场多时空尺度特征展开物理特性分析,提出反映风电场站动态特性的核心因素集合;其次,针对核心因素多且存在相关性这一问题,采用降噪自编码器算法来对核心因素集合进行降维,去除冗余信息后构建数据特征;然后,引入基于形状的距离度量的聚类算法,实现风电场发电单元分群;最后,以某风电场为例,在PSCAD/EMTDC平台仿真验证了所提方法的有效性。

电聚合苯胺改性碳纤维海洋电极电化学性能及其电场响应研究

本文应用碳酸氢铵弱碱性溶液作为电解质电化学原位聚合苯胺制备聚丙烯腈基碳纤维海洋电极,研究其电化学性能与电场响应性能。结果表明,碳纤维表面生成还原态聚苯胺并出现特征氧化还原峰;交流阻抗谱表明改性电极表面等效电路增加了膜电容和膜电阻,电场响应由纯电容耦合改变为电容电阻共同作用的混合机制,有利于低频低强度信号的响应。在电场响应测试中,改性电极电位漂移量达0.66 mV/d;能够较好响应10 mV,10 mHz的低频率低强度电场信号;线性度最小值为0.072%。水流冲刷4h后聚苯胺膜质量损失为6.30%,相比于盐酸溶液电聚合制得的聚苯胺膜(质量损失7.55%)具有更好的结合力。该海洋电极可望成为新一代低成本、高性能电场传感器。

溴乙烯在外电场中的解离性质研究

溴乙烯具有极高的毒性,它不仅会污染环境,还会损害人类的身心健康.因此,研究它的分子结构及其解离方式,不仅具有重要的科学意义,而且也具有极高的社会意义.本文采用密度泛函理论(DFT),以B3LYP/6-31G++(d,p)基组,深入探索溴乙烯分子在0 V·nm^(-1)~80 V·nm^(-1)外电场的影响下,其分子结构和解离特性.通过计算,随着外电场的增强:分子总能量和碳碳双键(C=C)的键长减小,碳溴键(C-Br)的键长和偶极矩增大.能隙E_(G)先增大后减小,分子结构稳定性降低.红外光谱主要产生了6个特征吸收峰,且普遍存在红移现象.分子解离特性表现为:当外部电场强度升高时,势垒会显著减弱,直至达到154.26 V·nm^(-1)时,势垒就会完全消除,溴乙烯分子的解离能相应减弱,这表明,当外部电场强度升高时,溴乙烯分子会发生逐步的分解.因此,这一结论可以为进一步探讨溴乙烯分子和其相关的化合物的解离研究提供依据.

界面气隙缺陷及受潮对±320kV直流电缆中间接头电场分布的影响

为分析直流电缆中间接头多层复合介质绝缘界面气隙缺陷及受潮对其电场分布的影响,本文在建立±320kV直流电缆中间接头仿真模型的基础上,基于有限元法计算了电缆中间接头在多层复合介质界面区域存在气隙、水膜缺陷时的电场分布,分析了空载与负载两种运行条件下缺陷对中间接头电场分布的影响,并进一步讨论了缺陷在交/直流电场作用下电缆接头电场分布的差异。结果表明:在直流电场作用下,气隙、水膜缺陷均会导致直流电缆中间接头在复合介质界面处的电场发生显著的畸变,气隙在空载、负载时的场强畸变倍数分别为9.6倍、1.7倍,水膜缺陷内场强在两种运行条件下均急剧缩减为原来的99.9%以上;电缆中间接头存在气隙缺陷空载时的场强畸变倍数要大于负载时的场强畸变倍数,接头内外存在的温度梯度起到了一定的均匀电场作用;界面受潮在负载运行时的温度场促进了接头内空间电荷积累,从而引起水膜缺陷处的场强畸变倍数较空载时的场强畸变倍数更大;相比于交流电缆,直流电缆中间接头存在缺陷导致的场强畸变倍数更大。

计及风电场无功支撑性能的多目标优化调度策略

为解决高比例新能源接入背景下无功补偿不充分的问题,提出了一种计及风电场无功支撑性能的多目标优化调度策略。从电力系统运行的电压稳定性、无功裕度安全性和功率损耗经济性方面分析了风电场无功支撑性能,构建了考虑多指标满意度区间的二次函数组,建立了系统多区间动态优化模型;同时,针对无功优化调度问题的非线性、多约束等特征,提出了自适应混沌差分磷虾群算法(A-CDKH);最后,通过修改的IEEE30节点模型和某实际风电场模型上的仿真结果证明了所提策略的优势性及有效性。结果表明:相比于多目标模糊优化模型,采用多目标动态优化模型所求得的电压偏差指标最高可达到32.99%的优化程度;在电压偏差指标上,A-CDKH相比于其他算法最多能优化75.94%。

低轴间耦合的三维电场传感器

使用正交排列的电容式传感单元的三维电场传感器(Three-dimensional electric field sensor,3D EFS)测量空间电场时,轴间耦合效应会严重影响EFS的测量精度。为此,提出了一种电场屏蔽电极,以降低3D EFS的轴间耦合效应,提高测量精度。首先,利用多物理场仿真软件构建电场分布模型。其次,根据仿真结果建立带屏蔽电极的3D EFS电容式传感单元的屏蔽电极模型。最后,建立任意角度的测试平台,将带有屏蔽电极的3D EFS和无屏蔽电极的3D EFS进行实验对比。结果显示,有屏蔽电极的3D EFS的测量偏差在3.2%以内,比无屏蔽电极的3D EFS的测量偏差减少12%。因此,所设计的基于电场屏蔽结构的3D EFS可以使解耦矩阵更加可靠,有效降低空间电场测量偏差。

计及树障类型的绝缘导线电场分布特性及放电烧蚀机制

线路树障发生后线路重合闸难以成功,极容易造成线路停运,国内外已发生了多起因树障而导致的电网大停电事故,但不同树障类型的绝缘导线电场分布特性及放电机制尚不清晰。因此,本文基于有限元理论,建立不同树障类型的绝缘导线静电场模型,根据所得电场分布及气固放电理论揭示树障放电烧蚀机制。结果表明:绝缘导线树障类型主要分为4类,单侧楔形刺入缺陷、平切缺陷、双楔形刺入缺陷、木刺与缺陷临界接触的树障-导线类型;电场在树障缺陷处均发生了畸变,楔形刺入缺陷可导致树枝-绝缘导线处发生气体击穿放电,对绝缘导线表面及树枝的烧蚀危害最大。缺陷处场强受缺陷程度及气隙的影响,木刺深入绝缘层的最大电场强度比仅刺入屏蔽层的增加了2.64倍;风吹扰动导致木刺与缺陷临界接触产生气隙,其电场相比无气隙情况下的5.65kV/mm增加了2.54倍。研究结果对不同类型树障防御方法提供理论依据,避免了无差别砍伐树木的弊端。

定向电场下W_(6)C_(6)团簇的超卤素调制及非线性光学特性

本文采用密度泛函(DFT)方法研究了定向外电场(OEEF)对W_(6)C_(6)团簇几何结构、电子性质以及非线性光学响应(NLO)的影响.计算结果表明W_(6)C_(6)的结构在一定OEEF强度下可以保持稳定.OEEF可以增大W_(6)C_(6)团簇的电子亲和能(EA值),且在特定强度下,OEEF可以将W_(6)C_(6)团簇转变为超卤素.通过对EA值的非线性拟合可以实现对W_(6)C_(6)团簇的连续调制.进一步对不同外电场下W_(6)C_(6)团簇的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)能级进行分析,发现OEEF降低了W_(6)C_(6)团簇LUMO能级是其EA值增大的主因.此外,OEEF可以显著增大W_(6)C_(6)团簇的平均极化率和第一超极化率,尤其是第一超极化率,改变其非线性光学性质.

基于广义瞬时能量函数法的大规模直驱风电场并入弱交流电网的短期电压稳定性分析

随着大规模直驱风电场并入弱交流电网,两者之间复杂的交互作用使得系统遭受扰动后的短期电压稳定问题愈发突出。如何在线准确分析扰动后直驱风电场并网系统的短期电压稳定性是一个关键性挑战。为此提出一种基于广义瞬时能量函数法的短期电压稳定性分析方法。首先,建立了锁相环dq坐标系下的直驱风电场并网系统的动态模型。然后,根据无功守恒原理构造出直驱风电场并网系统的广义瞬时能量函数。基于广义瞬时能量函数提出动态无功能量安全域(dynamic reactive power energy security regions,DRPESR)来在线评估系统的短期电压稳定性。利用构造出的分层能量结构来分析直驱风电场并网系统的短期电压失稳机理。最后,基于Matlab/Simulink的时域仿真结果,证明了广义瞬时能量函数的有效性和所提判据的准确性。

考虑气隙缺陷与介电功能梯度材料的GIS盆式绝缘子电场特性研究

气隙缺陷是GIS盆式绝缘子内部常见的缺陷之一,气隙会引起电场畸变,而介电功能梯度材料的引入可以优化盆式绝缘子的局部电场,但在气隙缺陷与介电功能梯度材料共同作用下,其电场特性尚未可知。因此,本文建立具有均匀介质和介电功能梯度材料(ε-FGM)的GIS盆式绝缘子电场仿真模型,讨论气隙的存在及气隙位置对于均匀介质和ε-FGM盆式绝缘子电场分布的影响。结果表明:引入的介电功能梯度材料的调控效果较为理想。当均匀介质盆式绝缘子中掺杂气隙时,靠近高压导体、绝缘子中部、靠近接地外壳3个气隙位置的场强均有明显的增加,电场增加率分别为85.32%、78.10%和68.69%。气隙缺陷对ε-FGM盆式绝缘子电场特性影响趋势基本和对均匀介质盆式绝缘子的影响趋势一致,但从具体数值上看,气隙缺陷对ε-FGM盆式绝缘子电场特性影响与对均匀介质盆式绝缘子的影响仍有一定的差异性。气隙缺陷对于介电功能梯度材料绝缘子电场值的影响更大,在设计介电功能梯度材料绝缘子时,应尤其注意对介质中气隙缺陷的抑制。

构网型与跟网型混合直驱风电场并网稳定域分析

传统跟网型(GFL)风机并入弱交流电网时存在小信号失稳风险,而构网型(GFM)机组可在一定程度上提升系统的稳定裕度,这将促使未来出现构网型风机与跟网型风机混合的风电场。然而,跟网型与构网型风机的占比不同时,混合风电场的稳定域如何变化值得深入探索。首先,文中建立了跟网型与构网型混合直驱风电场并网系统的详细数学模型,提出了综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统并网稳定域计算方法,定量评估了混合直驱风电场在多维约束下的并网稳定运行域。然后,得到了特定风电场出力下混合直驱风电场在不同GFM风机占比时的电网短路比(SCR)可行范围,并进一步探究了风电场出力及风机至公共连接点(PCC)集电线路长度变化时,混合直驱风电场并网稳定域的变化趋势。最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证了所得混合直驱风电场并网稳定域的准确性。