岩石单结构面剪切变形渗透性演化规律

为了研究剪切作用下单裂隙渗透性的演化规律,在Comsol中采用Weierstrass随机分形函数来生成单裂隙,调整2个裂隙面的相对位移来模拟剪切作用,通过分析不同剪切位移条件下裂隙隙宽的变化以及不同流量下的非线性效应发生的界定范围,并绘制散点图与函数曲线拟合确定剪切过程影响裂隙渗透率的因素,给出定量关系。结果表明:未发生剪切时,隙宽的概率密度分布满足标准的高斯分布,而随着剪切过程的发生,隙宽的高斯分布被破坏,仅体现标准高斯分布的部分特征;发生剪切时,渗透率先有一个减小的过程,然后在一定范围内波动;当Re>9.6时,流体开始从线性向非线性发展。对岩石单结构面剪切变形过程中裂隙孔径变化对流体渗流特性的影响进行模拟,可为分析地质体中结构面变形对地热变化的影响提供参考。

不同JRC粗糙单裂隙水力开度3D数值模拟研究

岩石的过水能力主要决定于其中的裂隙,其表面粗糙度的影响不可忽视,单裂隙是一个简单的理论验证装置。为了探究不同结构面粗糙度系数JRC的水力开度e h变化,提出在不同雷诺数条件下e h和JRC的定量关系。研究开展了不同JRC粗糙单裂隙渗流特性3D数值模拟。首先,数值化5条Barton提出的标准轮廓曲线并导入COMSOLMultiphysics软件;然后进行扫掠操作,构建了不同JRC的3D单裂隙模型;进一步,设置不同的边界条件和初始条件,求解3D单裂隙中不可压缩粘性流体Navier-Stokes方程和连续方程;最后,基于立方定律和求解得到的流场参数,定量不同JRC的3D单裂隙e h。研究结果表明,Forchheimer方程线性系数A和非线性系数B对JRC有着明显的依赖关系,也受到平均开度E的影响;E对于粗糙裂隙中的流体流动影响明显,然而在一定范围内的JRC对流体流动的非线性行为起促进作用;在E相近时,JRC值越大的裂隙模型中,低流速的区域越多;粗糙裂隙中的e_(h)和Re是负指数关系,考虑Re的e_(h)与JRC的定量关系为e_(h)=E_(2)JRC^(-2.5)Re^(-0.21)。研究得到不同Re条件下Re和JRC值的定量关系,促进了区域地质相关的工程设计优化,也可以为工程地质灾害提供理论依据。

多回交叉跨越架空输电线下工频磁场计算方法

随着我国电网快速发展,多回不同电压等级、不同结构的架空输电线路交叉跨越的情况增多,线下工频磁场是否满足国家电磁环境限值标准以及如何合理设计线路结构抑制线下磁场强度,都是亟待解决的新问题。对此,建立了架空输电线路三维磁场计算模型,考虑尽可能多的线路结构影响因素。将非平行架设的多回输电线分别置于不同的笛卡尔坐标系中,根据推导出的坐标变换关系,将多回线路产生的三维磁场统一在xyz坐标系中叠加形成合成磁场,以此解决计算复杂的问题。两个典型算例分析表明,所提出的方法,能够快速、准确地计算出交叉跨越输电线下的工频磁场,可在较大空间范围内反映磁场分布特征,具有良好的计算效率。分析得到线路结构、多回线路空间交叉位置关系、电流相序排列等因素对合成磁场的影响规律,可为受限于电磁环保标准要求的交叉跨越输电线结构设计和布局提供参考。

工频电磁环境条件约束下的超/特高压输电线路结构布局寻优方法

为使新建输电线路下方的工频电磁环境最优或者满足预设要求,促进"绿色和谐"超/特高压电网的发展,提出了一种基于改进型粒子群算法的线路结构设计优化策略。该优化策略中有4个关键点需要特别指出。其一,利用线路下方某区域中的工频电场强度和磁感应强度、以及其它相关影响因素构建适应度函数。其二,根据线路绝缘要求设置相导线空间位置的约束条件。其三,根据电磁环保要求设置终止条件。其四,采用自适应调整惯性权重技术改善粒子群算法的性能。通过迭代搜寻适应度函数全局最优解从而确定传输线的最优结构位置。对500 k V紧凑型线路、1 000 k V特高压线路交叉跨越500 k V线路两个算例进行了仿真分析,验证了该方法的有效性。研究结果表明所提出的方法适用于各种高压输电线路结构,具有全局搜索能力强、收敛速度快、精度高等优点。

从工频磁场数据到架空输电线路三相电流的反演逆推方法

随着智能电网的发展,沿架空输电线路对其电量参数进行实时监测的需求日益增长。然而,在已有线路中加装互感器存在诸多困难,甚至根本不具备实现条件。鉴于此,提出了一种全新的三相架空输电线路电流检测方法,即利用线路下方空间的工频磁场测量数据,通过逆推寻优算法反演线路电流值,然后进行曲线拟合并提取特征参数。该方法可实现线路电流的非接触测量,在实际工程应用中具有更安全、更方便灵活的优点。为了使逆推所寻到的解尽可能接近物理真实值,在寻优算法中设置了3个目标函数,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标寻优。此外,为弥补多目标寻优计算量大、求解时间长的缺点,选择特定测量点,推导特定测量点磁场分量与三相电流之间的约束关系,将寻优算法中的3个决策变量缩减为单个决策变量,极大地降低了逆问题求解的复杂度。最后通过算例验证了所提出的方法的可行性和准确性。

猫头型输电塔在覆冰与风荷载下的动力稳定

利用增量动力分析法和弧长法有限元分析了猫头型输电塔的动力稳定,对比了输电塔静力与动力失稳前、后的受力特征,分析了覆冰厚度和风向角对输电塔动力失稳的影响。通过静力失稳与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不同覆冰厚度及风向角下,输电塔动力失稳临界平均风速。结果表明:杆塔失稳主要由塔身底部主材屈服、斜材面外变形增大引起;随着覆冰厚度的增加,杆塔静力失稳与动力失稳的差别加大,杆塔在风力动载下的塔顶侧移显著增加,动力失稳临界平均分风速显著减小。输电塔在风荷载作用下的整体稳定性应考虑动力效应及覆冰条件的不利影响。

热力耦合问题数学均匀化方法的计算精度

针对复合材料周期结构热力耦合问题,推导了数学均匀化方法(MHM)各阶摄动位移的全解耦格式和各阶影响函数控制方程,并使用加权残量方法将其转化为易于编程计算的有限元列式.在解耦格式中,各阶摄动位移是相应阶次的影响函数和宏观场导数的乘积,即影响函数和宏观场导数的计算精度共同决定摄动项的精度,其中影响函数的计算精度取决于单胞边界条件选取的适用性.针对2D复合材料周期结构静力学问题,使用超单胞边界条件和微分求积有限单元法,分别提高了影响函数和宏观场导数的求解精度.在此基础上,研究了高阶展开项对MHM真实位移精度的影响,确定了二阶摄动项的必要性.最后应用最小势能原理评估了各阶摄动MHM的计算精度,数值比较结果验证了结论的正确性.

基于双向动态规划的输电线路智能选线方法

为解决传统的电力线路自动选线方法存在的规划效果差、花费成本高等问题,首先基于地理信息系统(GIS)建立了路径多目标优化数学函数,然后提出了一种多阶段决策的改进双向动态规划算法,进行多目标函数的最优问题求解,实现了自动智能选线。并且,提出的改进动态规划算法在全局单向动态规划算法中加入双向策略,采用顺序法和逆序法减少了路径规划搜寻的空间状态总数,比传统的动态规划加快了算法的收敛速度。最后,进行输变电线路多目标动态方法仿真研究,结果表明了所提算法的有效性。

基于改进Deeplabv3+网络的遥感图像选站选线语义分割

在输电线选站选线设计中,所选范围内的地物信息至关重要,为使计算机能够自动识别并标记遥感图像中的地物信息,辅助人工选线,开展设计智能选站选线系统。选择Deeplabv3+网络模型分割遥感图像中的关键性地物,并在此基础上做出改进。在Deeplabv3+的解码区网络中,充分利用主干网络产生的多尺度特征信息,并对深层特征进行更细化的上采样操作。基于AID(aerial image data)数据集进行地物分割实验对比,实验表明,改进后的Deeplabv3+可以更精细地分割出地物类别与范围,为智能化选站选线设计提供更有力的支持。

单回转双回开断塔下方的工频电场分布及其影响因素研究

单回转双回架空线路开断塔可将单回线路开断后,转角90°形成不同相序的双回线路继续走线,这种杆塔的使用可有效减少塔基占地面积,节约线路成本。为研究开断塔下方的电场分布特征,文章对110 kV单回转双回架空线路开断塔进行了三维电场计算,对比了常规直线塔与开断塔下方电场强度,分析了导线相序组合、导线水平相间距离、横担高度、风偏对开断塔下方电场强度的影响。结果表明:相同影响因素下,开断塔下方电场强度大于直线塔下方电场强度;逆相序布置下的开断塔下方电场强度最小;开断后的双回架空线水平相间距离减小,开断塔下方电场强度随之减小;横担高度增加,开断塔下方电场强度随之减小;随着风偏致跳线串偏移角的增大,地电位作业人员体表电场强度随之增大,开断塔下方距地面1.5 m高水平截面电场分布近乎不变。该文研究结果能够为开断塔的优化设计提供参考。

新型单回路T接塔线体系的风致静力及动力稳定性研究

文章以35 kV输电线路中一种新型单回路T接塔作为研究对象,在塔身四周设置横担实现T接,T接过程中导线始终保持三角排列,结构受力更加合理。对风载诱发的非线性静力稳定性及非线性动力稳定性进行研究,获得其载荷-位移曲线,并给出此塔线系统失效模态。基于Kaimal谱建立风载荷模型,用MATLAB编程模拟获得了各高度脉动风,并对比了模拟风谱和目标风谱;利用ANSYS/LS-DYNA软件研究了不同风载荷作用下塔的静力和动力稳定性,获得其失效模式和临界风速。研究结果表明风载荷对塔稳定性具有重要影响,该研究结果对此新型单回路T接塔的设计及应用具有一定的指导意义。

附建式变电站工频电磁环境及屏蔽措施研究

作为一种全新形式的附建式变电站,对工频电磁环境提出严苛的要求。本文以新型附建式变电站为研究对象,确定变压器及裸露母排为主要电磁骚扰源,采用Ansoft Maxwell软件对附建式变电站的工频电磁场空间分布和距离衰减特性进行了仿真分析。为进一步削弱电磁场强度,在变电站墙体内设置屏蔽体,对比研究了具有不同结构、不同电气特性的屏蔽材料对工频电场和磁场的屏蔽效果,提出了附建式变电站工频电磁屏蔽设计的指导意见。