稠油电加热嵌入式控制装置设计及其试验

为提高稠油井电加热系统的加热效率,解决油田中频电源加热运行控制主要依靠人工经验设置和低效的自动控制造成电能浪费的现状,本文设计了稠油电加热嵌入式控制装置。基于非嵌入式获取的油井生产电信号,以稠油开采电机的电功率为闭环反馈信号,获取油液最优温度的参考输入。在此基础之上,通过井口油液温度的微分反馈环节,改善温度迟滞效应,实现中频电源的节能优化控制。通过对嵌入式硬件核心电路模块的设计和主要软件功能的开发,不仅实现了稠油井电加热过程的动态控制,还实现了各项运行指标的现场及云端的实时监测。稠油井场试验分析表明,所设计的稠油电加热嵌入式控制装置符合井场节能安全的生产需求,节约能耗可达20%。

基于融合重构的电气设备红外图像EnFCM聚类分割方法

红外图像分割是电气设备红外故障诊断的关键环节,而电气设备的不均匀散热、较低的对比度与多源噪声的干扰,会导致目标区域过分割,严重影响分割精度。对此本文提出一种基于融合重构的EnFCM(Enhanced Fuzzy C-Means)聚类电气设备红外图像分割方法。首先对梯度图像进行自适应形态学重建操作,保证算法对噪声图像的分割能力;其次对图像进行显著性检测,将显著图与梯度图融合得到重构后的图像,凸显故障部位的特征,避免过分割;然后对重构后的图像进行分水岭分割获取超像素图像,最后对超像素图像直方图聚类得到分割结果。对电气设备红外图像的实验结果表明:本文算法在电气设备红外图像上能准确分割出故障区域,获取其位置与轮廓,有效改善了过分割现象,在选取的交并比与DICE系数指标对比中,本文方法对比选取的FRFCM、FCM、SFFCM、FCM_SICM、RSSFCA、AFCF平均提升了81%与79%;同时对噪声有较强的鲁棒性,在选取的分割准确率指标对比中,本文方法对比选取的FRFCM、FCM、SFFCM、FCM_SICM、RSSFCA、AFCF平均提升了73%,取得了较优的分割效果。

基于一致性哈希算法的分布式机电系统海量数据存储策略研究

针对分布式机电系统远程全寿命周期运行监测庞大的海量数据分布式存储与管理的负载不均衡问题,提出一种基于权值比例分配各主机节点数量的分布式存储策略。分析分布式机电系统远程监测平台的数据流结构及其数据特征,建立基于一致性哈希算法的机电液数据的哈希环信息映射,同时引入虚拟节点解决哈希偏移问题。考虑各主机性能差异,基于权值分配虚拟节点,实现负载的自适应,并建立了虚拟节点的动态分配机制。试验结果表明:该存储策略具有良好的负载均衡性,较平均分配各主机节点数量的一致性哈希动态分配存储策略效果更好,能有效减少动态分配次数,使系统快速进入正常运行状态,实现数据的高效存储。

基于新型指数趋近律的直流充电桩整流器改进滑模控制

针对电动汽车直流充电桩AC/DC整流器运行条件复杂,工况频繁切换,其直流侧输出电压存在较大波动和超调的问题,提出了一种基于新型指数趋近律的滑模控制方法,以提高直流电压控制单元对扰动的快速响应与跟踪。首先,从机理上对目前充电桩三相AC/DC整流器控制方法的不足之处进行分析。其次,针对传统滑模控制中存在收敛速度缓慢和抖振的现象,在滑模面趋近律函数的构建中,提出新型指数趋近律,并以饱和函数替代符号函数,有效提高充电桩整流器控制系统的收敛速度,减小抖振。最后,在理论和仿真分析的基础上,进行负荷大扰动实验分析。结果表明,所提出的控制方法比传统PI和滑模控制具有更快的动态响应速度、更好的鲁棒性和稳定性,能够更好地适应负载的变换。

边缘计算模式下的电力用户能效评估方法

为提高电力用户能效评估的客观性和准确性,并满足用户对于用电能效及时反馈调整的需求,提出一种在边缘架构下实时动态评估电力用户能效的方法。在构建边缘侧评估框架的基础上,首先,基于“压力-状态-响应”概念模型分析指标间的动态逻辑关系,从多维度选取动态评价指标,构建用户能效评估指标集合。考虑到边缘节点存储资源的受限,从集合中抽象出指标的重要性、均衡性、独立性三重指标属性进行量化,通过影响度和优化度模型对3种属性的量化值进行融合,并采用合作博弈论优选边缘侧精简指标集,从而有效地对边缘侧数据去冗余。其次,基于CRITIC(criteria importance though intercrieria correlation)权重计算法,充分利用指标的数据信息,对本方法所提指标赋予更为客观的权重系数。最后,通过改进灰色TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution)评估方法构造绝对理想解,以有效避免用户数量动态变化时所产生的逆排序问题,引入的灰色关联度可弥补传统方法中欧式判据无法准确衡量用户优劣性的缺陷。结果表明,所提边缘能效评估方法不仅大幅降低了数据存储的需求,评估结果的可靠性和鲁棒性也得到了充分保证,这对于减少数据上传规模、快速完成用户能效评价方面具有明显优势。

基于瞬时无功功率理论的电能质量扰动检测、定位与分类方法

提出了一种对电能质量扰动进行检测、定位、辨识与分类的有效方法。首先对含有噪声的信号进行小波去噪处理,得到信噪比较高的信号,再对去噪后的信号进行差变处理得到差变信号,通过小波去噪和信号差变法来确定扰动的位置和持续时间。将去噪后的单相电压信号通过移相?60°得到三相电压,并用三相电压代替三相电流,利用瞬时无功功率理论计算出瞬时有功,进而计算出瞬时电压幅值,根据扰动的持续时间和扰动的幅度对扰动类型进行识别。

线路微机保护装置仿真系统的设计与实现

介绍一种培训用线路微机保护装置仿真系统的设计与实现方案。采用面向对象技术 ,根据实际微机保护装置的构成原理建立对应模型 ,这样可以使仿真出口量完备 ,仿真效果更真实。该仿真系统具有很强的实用性 ,适用于发电厂、变电站继电保护运行、检修人员的培训。

基于Modbus／TCP的火电厂实时数据集成及网络通信控制器研制

研制了应用于火电厂给煤系统的火电厂实时数据集成及网络通信控制器,使用Modbus/TCP统一标准协议实现数据的实时通信,将异构设备接口通信归一化。控制器采用双处理器并行通信模式及分任务处理结构,双处理器在握手信号控制下,通过8位并行数据线传输数据,随之进行Modbus/TCP数据封装,将TTL电平信号转换成网络信号,通过工业以太网送至上位监控中心。所研制的控制器解决了现场异构设备不同通信规约带来的数据集成和传输问题。该控制器现场运行稳定可靠,满足研制要求。

基于Internet/Intranet的负荷预测系统方案

基于 Internet/Intranet的负荷预测系统代表了未来电力系统负荷预测技术的发展方向。文中介绍了实现此类系统的具体方案 ,讨论了其应用服务器、数据库服务器的结构功能配置和维护方式 ,并从实际运用角度出发对此系统总体结构和工作机制进行了描述 。

基于电参量信息融合的液压系统状态识别技术

以液压系统运行状态在线监测、故障诊断以及功率优化控制为研究目标,提出将电动机三相交流电源的电压、电流信号用李萨如图产生单相及三相信息融合方法。利用机电动力学建立交流电动机驱动液压系统的动态功率平衡方程,分析电、机、液能量的转换和耦合过程,在此基础上提出用三相电气参量提供的幅值、相位、相间和相序信息绘制单相和三相李萨如动态图形,由数学分析推导出李萨如图形面积、外接矩形、摆动角度等特征量与交流电功率之间的函数关系,通过计算李萨如图特征量的变化实现对液压系统运行状态、运行工况以及功率匹配情况进行在线监测,形成基于电参量信息融合的液压系统运行状态识别技术。研究结果表明,单相李萨如图形面积可线性表示液压系统负载功率的在线状态,其外接矩形面积表示电源负荷状态,由此构成的功率圆可以在线监测电动机与液压系统负载工况的功率匹配过程;通过李萨如图形特征可以识别液压系统加载、减载、冲击、过载、溢流以及储能等典型工况;根据本方法形成的三相李萨如图还可对液压系统的电动机、机械和液压故障进行分类判别。

机电液系统综合实践平台的建设

针对目前机械工程专业研究生教学及科研训练培养过程中实验环节缺乏系统性、专业性及工程应用能力不强等问题,首先分析了建设电液系统测试、诊断与控制综合实践平台的必要性,然后提出以专业领域关键基础问题为主线构建突出专业核心技术实验与科研实践平台的思路和方法,最后通过机电液系统综合实践平台的研发过程、功能特点及应用实例说明了以专业领域基础理论为主线构建突出专业核心技术实验与科研实践平台的可行性和实用性。

CDIO模式下电子技术实验项目式教学研究与探索

运用先进的CDIO教育理念,在工程教育认证标准规范下,改革传统电子技术实验教学模式。以工程项目为主体,以培养学生工程创新能力为主线,从实验内容、实验手段、实验教学环境、实验教学效果评价几方面进行革新。以数字电子秒表为实例,设计了项目的实施方案,更好地保证了电子技术实验项目式教学的开展。较好地发挥了学生在项目实施过程中4个阶段的主观能动性,培养了学生的工程知识、工程技能、创新意识、团队协作能力。

基于内点法与改进遗传法的无功规划优化混合算法

建立了利用调节发电机端电压、可带载调压变压器分接头与静止电容器组的补偿容量来获得系统年综合费用最小的无功规划优化数学模型。将此问题分成连续优化和离散优化两个子问题,采用非线性内点法和改进遗传算法交替求解的混合算法。在迭代的不同阶段,分别对内点法和改进遗传算法进行收敛条件改进,使两者的优化结果互为基础、相互利用,保证了混合算法的整体寻优效率。118节点系统的无功优化计算表明,所提算法可有效提高单一算法的收敛性能和运算速度。

基于DSP的液压设备电参量数据采集系统设计

基于电机拖动的液压动力系统是反映液压设备运行状态的信息源,其三相电参量能全面反映设备的运行状态,为利用信息融合方法从三相电参量中获取特征信息,必须同步获取三相电流和电压信号;本文设计了基于16位同步采样A/D转换芯片AD73360和TMS320F206的三相电流和电压信号采集系统,解决了三相电参量同步获取问题,其数据精度高,实时性好,为研究和开发电机拖动设备的状态监测及故障诊断系统提供了硬件支持。

电机断条故障下液压动力源特性仿真研究

以异步电机和齿轮泵组成的液压动力源为研究对象,深入分析了电机转子断条故障引起的电磁转矩、转速和功率产生脉动的机理。利用多回路法建立了电机转子断条故障下液压动力源的动态数学模型,并对其主要机、电、液参数进行仿真分析,结果表明,电机发生断条故障时,由于定子电流边频分量与转子系统的耦合作用,使得液压动力源的输入输出参量均出现不同程度的脉动,脉动程度与频率均随故障程度的加剧及负载的增大而增大,影响液压动力源的平稳运行;同时证明,电机发生转子断条故障时,液压动力源的效率亦大幅下降。

机械工程研究生综合实验平台建设与实践

针对目前机械工程专业研究生教学及科研训练培养过程中实验环节缺乏且系统性、专业性不强等问题,首先分析了建设研究生专业综合实验平台的必要性,然后提出以专业领域基础理论为主线构建突出专业核心技术综合实验平台的思路和方法,最后通过机电液系统综合实验平台的研发过程、功能特点及应用实例说明了以专业领域基础理论为主线构建突出专业核心技术综合实验平台的可行性和实用性。

含风电场的电力系统无功规划优化

针对风电出力的随机性,采用基于概率分析的场景方法研究含风电场的电力系统无功规划优化问题,以补偿设备总费用和年电能损耗费用为总和的年综合费用为目标函数,分析了风机的典型场景模型及在潮流计算中的处理方法,建立了含风电场的电力系统无功规划优化模型。在此基础之上,采用基于内点法和改进遗传算法的混合算法实现连续变量和离散变量共存的大规模电力系统无功规划优化,完整给出了能够用于包含风电场的电力系统无功规划优化方案。算例分析结果验证了上述模型及算法的正确性和有效性。

异步电机负序分量融合方法及其在定子匝间短路故障诊断中的应用

为了有效检测交流电机定子绕组匝间短路故障,应用多源信息融合理论将交流电机定子电压、电流负序分量通过李萨如方法进行融合,形成负序李萨如图形,提取并建立图形特征值与多个故障特征量之间的数学关系。通过基于模型的仿真分析及故障电机试验,对负序李萨如图形中可以反映故障的特征值的变化规律进行研究。在此基础之上,论证了负序李萨如图形倾角作为故障特征分量进行电机定子绕组匝间短路故障诊断的鲁棒性及准确性,从而形成图形化识别的故障诊断方法,为电机及其拖动系统的故障诊断提供新的思路和方法。

电工学实验教学改革探索

电工学课程是高等工科院校非电专业开设的一门实践性很强的技术基础课,实验教学是该课程教学中的重要组成环节。作者根据近年来的实验教学实践,从实验内容、实验方法、实验规程、实验考核等方面进行了一系列教学改革,对进一步完善电工学实验教学体系具有参考价值。

油液黏度对柱塞泵流动特性影响规律的研究

为分析油液的黏度对柱塞泵流动特性的影响,运用Fluent流场仿真软件对轴向柱塞泵的运动特性进行模拟。对比分析了不考虑油液黏性、考虑黏温与考虑黏压模型下柱塞泵的流动特性,仿真结果表明:油液的黏温模型对柱塞泵的流动特性影响较大,黏温模型下泵的泄漏较黏压模型增大0.7倍,黏度模型对柱塞泵的压力冲击无影响。模型的准确性得到了实验验证,为建立较为准确的柱塞泵动力学模型,以及研究其效率的影响机理提供技术支持。