架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性及故障定位应用

针对架空配电线路电弧接地故障点定位难题,该文研究架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性,探索基于电磁辐射信号的电弧故障定位方法的可行性。通过10 k V配网真型故障模拟试验平台,分析接地电弧电磁辐射的时域与频域特性及传播衰减规律,结果表明:电弧电流的电磁辐射特征频段为20~30 MHz,该特征频段不会受到中性点接地方式、电弧接地介质与线路结构参数的显著影响,且特征频段内辐射信号在传播过程中衰减较慢。在此基础上,设计一种小型化三角形单极子–环形组合平面天线,工作频率为20~500 MHz。利用自制天线开展小型电弧故障定位实验,为后续配网电弧故障定位的应用研究提供基础。

电力系统中的雷电暂态感知、监测和应用

雷电是造成电力系统故障的首要原因,实现对雷电暂态电压电流信号的感知、监测和数据应用对于维护系统安全稳定运行具有重要意义。面向日益复杂的新型电力系统结构形态,传感器件在满足雷电宽频测量的基础上,监测装置正朝着微型化、高精度、强互联和易取能方向发展。因此,该文基于雷电暂态感知方法、监测装置关键技术和雷击数据统计应用的研究现状,首先介绍了基于不同原理的电压/电场和电流/磁场传感技术,并分析了各自的优缺点;其次梳理了传感器微型化、时间同步、通信和供能等关键技术的最新进展;随后通过对雷击暂态波形的统计分析,探讨了监测数据在雷击故障识别与定位中的应用;最后对电力系统中雷电暂态感知、监测与应用进行总结并对其发展趋势作出展望。

温度应力路径对原状海洋土强度特性影响研究

室内温度和海底原位温度的差异导致传统测量所得海洋土物理力学参数存在一定差异。基于温控三轴仪,对我国南海原状海洋土进行了固结不排水剪切试验,实测了海洋土体变、强度、孔压以及模量的变化,探讨温度、温度循环、围压、超固结比等因素对原状海洋土力学性质的影响规律。试验结果表明:升温梯度增大会使正常固结海洋土热固结程度增大,其对应的排水体积和强度也增大;升温对超固结海洋土的排水体积具有增强作用,而温度降低了海洋土的强度;温度循环作用对超固结海洋土的排水体积具有增强作用,其对应的强度也增大;本文试验条件下,当OCR=1时,海洋土25℃下不排水抗剪强度测量结果比5℃下测量结果提高8.0%;当OCR=4时,海洋土25℃下不排水抗剪强度测量结果比5℃下测量结果降低1.9%;经过温度循环5℃—45℃—5℃后的抗剪强度比5℃提高了11.9%;4次或10次温度循环后分别提高了13.8%和17.8%。

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。

基于OBE理念的海洋工程地质虚实结合实训教学探索

海洋工程地质是土木工程、地质工程等本科专业基础课,探索课程的实训与实践教学体系是新工科建设和“一流学科”建设的重要内涵之一。基于成果导向教育(OBE)理念,按照“学生为本、目标导向”的教学思路,开展“反向设计、正向实施”和“虚实结合”等教学模式改革与创新。以工程单位对该专业毕业生的需求为目标导向,重新设计海洋工程地质的课程目标与内容设置、教学形式与方法,以及多元化能力考核与评价等环节,校企合作、协同发展,提高教学质量、激发学生创新创业能力,共建海洋工程地质实践基地的新模式。

学科交叉融合需求下智能建造专业课程体系建设与实践

面向学科交叉融合新需求,如何改进高等工程教育模式以提高育人成效,成为各高校需要解决的问题。文章明确了智能建造专业人才培养需求,遵循CDIO教育模式,借鉴全球顶尖高校工程教育复合型人才培养机制与策略,以大连理工大学智能建造专业为例,提出了从具体课程到课程体系改革的基本思路,进一步探索了学科交叉融合需求下智能建造专业课程体系建设的具体途径和保障措施,以期为学科交叉融合需求下高等学校工程教育以及智能建造专业建设提供参考。

1961~2020年中国区域不同等级降水的变化趋势及其可能成因

已有的研究表明,增暖背景下全球降水的格局发生了变化,弱降水总体呈减小趋势,而强降水在一些区域呈明显的增加趋势。但在区域尺度上不同等级强度降水的变化还缺乏系统的研究。本文基于中国838个气象站点的降水资料,研究了1961~2020年来中国弱降水、中等强度降水和极端降水长期变化趋势及其年代际分量与年代际海温振荡型的关联性。结果表明:中国不同等级降水变化的空间分布差异较大。弱降水仅在西北西部和青藏高原地区以增加为主,在华南和西南地区以显著减少为主;中等强度降水在西南地区东部以显著减少为主,在其余地区以增长为主;强降水在大部分地区呈现增长趋势,仅在京津冀和重庆部分地区呈现减少趋势。中国大部分地区的弱降水量(日数)对总降水的贡献率以减少为主,中等强度降水日数、强降水量(日数)的贡献率以显著增长为主,各区域强降水贡献率与中等强度降水和弱降水贡献率呈相反的年代际变化。其中,弱降水日数和中等强度降水日数的变化主导了总降水日数的变化,中等强度降水量和强降水量的变化主导了总降水量的变化。进一步研究发现,在年代际尺度上,中国大部分地区的不同等级降水与太平洋年代际振荡(PDO)的相关系数随等级增大而趋于负值,与大西洋多年代际振荡(AMO)的相关系数则随等级增大而趋于正值。各区域不同等级降水与PDO/AMO相关关系的年代际突变主要发生在1980年代至1990年代。

数字化电力装备专用传感应用需求与发展趋势

电力专用传感器是数字化电力装备实现可观、可测、可控的重要基础保障。该文面向新型电力系统建设目标,从数智化电网及智能传感器行业发展驱动政策出发,根据电网自身运行特性,分析了数字化电力装备电力专用传感技术的政策导向以及其在传感器小型化、多参量集成感知、一二次融合技术、可靠性与环境适应性、智能化等方面的需求。此外,该文围绕传感器敏感元件、制备技术、测试与校准、通信网络和能量收集技术,对传感器行业的现状和发展趋势进行了介绍和研判,并进一步分析了电力专用智能传感的标准建设需求,提出了未来电力专用传感技术的发展形态。

变电设备状态信息光纤/光学传感研究

准确感知输变电设备的运行状态,及时采取有效的运维检修策略,对保证新型电力系统安全高效运行意义重大。光纤/光学传感具有绝缘性能好、抗电磁干扰、可分布式测量、测量精度高等优点,在变电设备领域发展迅速。该文介绍了包括基本电气量(电压、电流)、设备状态量(温度、湿度、压力、振动)、绝缘状态量(分解产物、局放)的光纤/光学感知原理与主要研究进展,对比讨论了不同监测方法的优缺点。并在此基础上,重点分析了现有技术尚未攻克的难点问题与发展趋势,期望对新型电力系统全息感知能力的提升提供参考。

经典藏药如意珍宝片多次给药的药代动力学研究

目的:探讨经典藏药如意珍宝片多次给药的血浆药代动力学特征,为临床用药提供参考和依据。方法:选取斯泼累格·多雷(SD)大鼠12只,雌雄各半,分为对照组和给药组,连续给药7 d,在最后一次给药前0 h及给药开始后0.25、0.5、0.75、1、2、4、8、24、48 h眼眶采血,测定血浆中沉香四醇、异甘草素、胡椒碱、阿魏酸的药代参数。结果:血浆中沉香四醇、异甘草素、胡椒碱、阿魏酸的药代参数达峰时间大部分分别在1~8、0.25、0.25~8、0.25 h;C_(max)分别为(140±53.90)、(8.31±6.34)、(33.4±22.20)、(15.7±7.90)ng/mL;t_(1/2)分别为(10.1±3.85)、(8.51±4.23)、(4.45±1.35)、(67.3±55.10);AUC_(0-t)分别为(1 890±1 440)、(45.6±14.3)、(288±150)、(443±165) h×ng/mL;MRT_(0-∞)分别为(13.2±7.45)、(9.80±4.27)、(4.91±1.34)、(103±77.10) h。沉香四醇、异甘草素、胡椒碱在大鼠体内主要药动学参数差异无统计学意义(P>0.05),阿魏酸在大鼠体内主要药动学参数(C_(max)、AUC_(0-t))差异有统计学意义(P<0.05)。结论:本研究建立了适用于如意珍宝片多次给药后的沉香四醇、异甘草素、胡椒碱、阿魏酸4种成分的药代动力学的研究方法,分析其药代动力学特征,指导临床给药周期和间隔。

中国北方干旱半干旱区植被对气候变化和人类活动的响应

干旱半干旱区是我国的生态环境脆弱的地区之一。伴随着气候变化和人类活动的加剧,近几十年该区域植被正发生着显著的变化,然而,至今还缺乏对植被变化原因的足够认识。本文基于GLASS(Global Land Surface Satellite)叶面积指数(Leaf Area Index,简称LAI)、CRU(Climate Research Unit)气温和降水数据,采用相关系数法及残差分析法研究了1982~2017年中国干旱半干旱区植被的时空变化特征,并分析了气温、降水及人类活动对LAI变化的相对贡献。结果发现:(1)干旱半干旱区植被显著改善,仅局部地区有所退化,且植被改善在夏季最为明显;(2)在植被变化中,长期趋势变化和年际变化的影响因子不同,前者受气候变暖影响,而后者则主要与降水的波动密切相关;(3)春、夏季气温和夏季降水对干旱半干旱地区植被生长的同季节影响显著,而在新疆北部和内蒙中部地区,植被对气候因子有季节尺度的滞后响应;(4)植被变化受到人类活动和气候变化的共同作用,不同地区植被变化的主导因子不同。在植被改善地区,气候因子的贡献率约为59%,人类活动的贡献率约为41%;而植被退化地区,气候因子的贡献率约为-51%,人类活动贡献率约为-49%。总的来说,近几十年来我国北方干旱半干旱区植被已发生了显著变化,该变化是气温、降水和人类活动多因素综合影响的结果。

考虑系泊点深度的单点系泊系统锚桩水平承载性能理论分析

单点系泊系统因其克服恶劣海况的优越性成为我国海洋石油开发的重要系泊形式。然而,水下单点系泊系统锚桩-土体相互作用机制尚不清楚,尤其缺少考虑系泊点深度的水平承载性能计算方法。基于复合地基反力法,建立水平荷载下单点系泊系统锚桩的挠曲控制方程和边界条件,并编制相关计算程序;通过迭代法求解,获得不同系泊点位置下的锚桩荷载-位移曲线以及桩身位移、弯矩沿桩身的分布规律曲线;通过与数值模拟和既有离心模型试验结果的对比分析,验证了其准确性和可靠性;继而考虑系泊点深度对锚桩水平承载力的影响,进行参数分析,给出了最优系泊点深度取值范围。分析结果表明,增加系泊点深度可以显著减小锚桩的水平位移及弯矩最大值,从而提高锚桩的水平极限承载力。

冬季运行能量桩热力响应及系统性能监测与评价

以湖北宜昌地区25 m~2的建筑房间冬季供暖需求为应用场景,构建由能量桩、集分水器、热泵机组、循环水泵等组成的地源热泵系统,分析建筑房间实际冬季供暖需求条件下,能量桩系统持续或间歇运行对能量桩热力响应及系统性能的影响规律,并开展传统钻孔埋管地源热泵系统试验和空气源热泵系统试验进行对比分析。着重探讨实际运行条件下能量桩热力响应特性与传统TPT或TRT试验条件下获得结果之间的异同点,监测能量桩系统的供暖效果、能效比(COP)。持续运行试验对应桩顶出现最大温度降低值3.78℃及最大约束拉应力0.70 MPa(约为完全约束应力上限值的57.5%),运行桩较非运行对角桩对应承台部位产生的实测应变值差值在顶部和底部分别为19.98,17.78με。实测能量桩系统COP约为3.03,较相关空气源热泵系统提高约12.2%~21.2%(规范参考COP为2.50~2.70)。能量桩系统较常规空气源热泵系统,能提前约2.5 h到达预设温度,具有更快的启动速度。

基于网络药理学与脂质组学探讨迷迭香酸缓解食物过敏的效应机制

为研究迷迭香酸缓解食物过敏的效应机制,利用网络药理学和分子对接以及脂质组学探究迷迭香酸(Rosmarinic acid,RA)缓解食物过敏的效应机制。利用数据库分析平台(TCMSP)、Swiss Target Prediction、Pharm Mapper、Super Pred和Gene Cards等获得RA的潜在效应靶点。通过软件Cytoscape和String数据库构建“活性成分-靶点”蛋白互作(PPI)网络,并采用AutoDockTools软件进行分子对接验证。进一步通过建立卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)食物过敏小鼠模型验证RA缓解食物过敏的效应,并基于高分辨质谱对小鼠血清进行脂质代谢分析。结果表明,网络药理分析共筛选到关联靶点46个。基因本体(Geno ontology,GO)富集分析表明RA主要通过对蛋白质磷酸化、鞘糖脂、磷脂和类固醇等的结合发挥作用。京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析表明关联靶点主要富集在Th1和Th2细胞分化通路、脂代谢和炎症性肠病通路等。动物实验结果显示RA干预可以显著(P<0.05,P<0.01,P<0.001)抑制OVA致敏引起的小鼠血清过敏反应介质上升,且RA干预组小鼠血清总胆固醇(Total Cholesterol,T-CHO)和甘油三酯(Triglyceride,TG)水平下降。脂质组学分析中,在正/负离子模式下分别筛选出25/36种潜在差异脂质代谢物。对脂质差异代谢物的富集分析表明,小鼠的血清脂质代谢影响甘油磷脂代谢和鞘脂代谢通路。因此,本研究表明RA主要通过调节脂质代谢和机体炎症反应发挥缓解食物过敏的作用。

环流生物反应器降流区输氧浓度影响因素

环流生物反应器降流区输氧浓度主要受导流筒直径、导流筒溢流堰口高度及曝气量等因素影响,其对反应器污水脱氮除磷处理效果有重要影响。为考察以上影响因素对降流区输氧能力影响,采用数值模拟与实验结合的方法对环流反应器降流区输氧能力进行研究,通过自定义程序耦合Higbie传质理论模拟氧传质,对比不同曝气强度下反应器溶解氧浓度及溢流量模拟与实测值,结果显示误差在8%以内,表明数值模拟模型及方法正确可行。随后探究了曝气量、导流筒直径及导流筒溢流堰口高度对降流区输氧能力的影响。结果表明:曝气量由20 L/min增至50 L/min时,氧体积传质系数由2.04 h^(-1)增至4.45 h^(-1);导流筒直径由325 mm降至250 mm时,氧体积传质系数由3.99 h^(-1)增至4.42 h^(-1);导流筒溢流堰口高度由10 mm增至25 mm时,氧体积传质系数由4.17 h^(-1)降至4.00 h^(-1);增大曝气量和减小导流筒直径能明显提升降流区输氧能力。总之,可通过调整曝气量,导流筒直径及导流筒溢流堰口高度控制降流区输氧能力,以构建耗缺氧区域。通过响应面分析,得到导流筒直径250 mm、导流筒溢流堰口高度10 mm时,反应器降流区输氧能力较优。

填料尺寸投加比对同步生物脱氮效果的影响

为探究不同尺寸填料投加比对双污泥系统中脱氮降碳效果的影响。在两个序批生物反应器(SBR)中均投加15%的聚氨酯海绵填料形成两个双污泥系统,分别设置大尺寸(5 cm)与小尺寸(1.66 cm)填料体积投加比为1∶2和2∶1的实验组,处理实际生活污水。结果表明,大尺寸与小尺寸填料体积投加比为1∶2的双污泥系统脱氮降碳效果最佳,COD、NH_(4)^(+)-N、TN的平均去除率和反硝化碳源利用率分别为86.9%、96.07%、70.74%和26.67%。此外,大尺寸填料投加比例大的系统中,填料内部未能充分附着生物膜,建议在实际运行中增加小尺寸填料的投加比例从而高效完成生物脱氮。

磁性纳米膨润土治理镉污染土壤的试验研究

采用盆栽试验模拟矿区镉污染场地土壤钝化修复过程,通过对比分析磁性纳米膨润土和纳米膨润土不同添加量对土壤中Cd的钝化修复效果。结果表明:2种钝化材料均降低了土壤有效态Cd含量及抑制了高羊茅对Cd的富集,且随着添加量的增加降低作用增强。磁性纳米膨润土对土壤有效态Cd的钝化效果比纳米膨润土平均高42.37%;在0.4%添加量磁性纳米膨润土和0.6%添加量纳米膨润土下,高羊茅Cd富集率显著低于CK处理,降低比例分别为9.74%、8.09%。因此,磁性纳米膨润土对矿区镉污染土壤的钝化修复效果显著,在治理污染土壤方面应用潜力广阔。

基于山区大气电场演变特征与雷电定位数据的雷电临近预警方法

由于高原山区雷暴活动具有尺度小、离散性强的特点,实现山区重点资源区域的雷电灾害准确预警存在较大困难。考虑到雷暴时空演变与地面大气电场特征的关联关系,提出了一种基于大气电场监测数据与实时雷电定位信息的山区雷电临近预警方法。通过分析典型高原山区不同雷暴发展情况下的大气电场演化特性,发现山区大气电场可作为雷电定位数据的补充源,充分表征雷云剧烈放电和雷暴临近发展的特征信息。在预警过程中,首先将大气电场形态学梯度提取的快速抖动、暂态突变特征与时空匹配的地闪活动特征输入堆叠稀疏自编码器网络模型,判断监测区域附近是否出现雷云放电迹象,再利用雷暴距离变化或者电场波形变化判断雷电活动的临近趋势,最后综合两者的结果完成半径15km监测区域的雷电活动短时预警。在2023年云南山区雷雨季节的雷暴算例分析中,通过双源数据共同提取的山区雷暴活动预警特征的有效识别,可以实现预警准确率为90%,约44%的警报提前时间不小于30 min。

GMM-FBG电流传感器应变传递模型与胶结层优化研究

为了提升GMM-FBG电流传感器的应变传感耦合特性,通过优化GMM和FBG的胶结层几何参数,有效提升传感器输出幅值。首先建立GMM-FBG电流传感器光纤层-涂覆层-胶结层-基体四层结构的应变传递模型,得到了光纤层与基体层之间平均应变传递率与胶结层基本参数之间的关系。并且通过有限元仿真验证了应变传递模型的准确性。以优化提升传感器的平均应变传递率为目的,对胶结层的长度、宽度、上下半部厚度、弹性模量和泊松比等参数进行了优化。结果显示优化后传感器的应变传递率得到有效提高,可使电流传感器的输出幅值增大。

基于电光聚合物薄膜的芯片式光学硅基电场传感器传感及温度特性研究

“双碳”背景下,新型电力系统的数字化转型对电力传感技术提出了更高的要求。文中针对光学电场传感器温度稳定性差的问题,提出了基于电光聚合物薄膜的芯片式光学硅基电场传感器。首先介绍了电光效应原理,电光聚合物的2阶非线性光学效应以及电光能量耦合方法,其次设计了传感器的加工流程并完成了制备,同时在敏感芯片上成功涂覆电光聚合物,最后通过搭建实验测试平台,完成了传感器的线性度、交流响应以及温度特性测试。实验结果表明,所制备的光学电场传感器在工频电场下拥有较好的线性度且灵敏度高达0.945 mV·(kV·m^(-1))^(-1),传感器在0~75℃温度范围内输出幅值及相位稳定,其幅值比最大波动为0.481 dB,相位差最大为3.82°。文中提出的传感结构切实可行地提升了光学硅基集成电场传感器的温度特性,为硅基集成光学电场传感器在电力系统中的使用提供参考方案。