基于单片机的智能家居控制系统设计

设计了一款以单片机为控制核心的智能家居控制系统,解决了传统智能家居控制系统数据信息传输距离短、设备控制方法单一的缺点。系统以STM32单片机为控制核心,使用烟雾传感器、温度传感器、液位传感器、光照强度传感器等多种传感器实现对家居环境内部烟雾、温度、光照等环境参数的数据采集。通过ZigBee通信方式实现监测节点与STM32单片机终端模块的组网及监测节点与终端节点之间的数据传输。通过ESP8266 WiFi模块将终端节点收集到的数据信息上传到oneNET移动互联网平台,实现数据的远距离传输。支持移动互联网平台实时查看各项数值并直接控制相应的节点,操作继电器动作或改变各参数的动作阈值。针对所设计的系统开展了温度、烟雾、光照和液位试验,结果表明所设计的智能家居控制系统响应正确、性能稳定、控制精准度高、可扩展性强,能够满足人们对于家居环境实时监测的要求。

电气化铁路27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆载流量计算

电气化铁路单相供电电缆是电气化铁路运行的关键组成部分,为获得铁路专用27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆的载流量,通过仿真计算的方法进行了研究。首先对电缆的运行情况进行分析,用有限元法对比计算了单相供电与三相供电条件下电缆金属护套涡流与环流损耗。在对电缆的环流损耗与涡流损耗计算的过程中,通过对计算单元自由度的修改与温度场的耦合,为电气化铁路单相供电电缆载流量计算建立更为精确的计算模型。在该模型的基础上,根据铁路电缆实际敷设环境,分析了不同接地方式、线芯间距、回路数量、媒质热阻、环境温度下电缆载流量的变化。结果表明:双端接地方式下铁路单相供电电缆金属护套层环流损耗较三相供电提高约75%,单端接地方式下相位影响不明显;电缆温升受相邻电缆间距、周围媒质热阻及温度影响较大;回路数增多,受临近电缆的影响,中间电缆的温升将导致电缆整体载流量下降。

交联聚乙烯直流电缆料高温空间电荷行为特性

为研究进口交联聚乙烯（XLPE）直流电缆料高温空间电荷行为,开展了XLPE试样脱气前后的直流电导、介电和高温下空间电荷稳态暂态过程试验。结果表明：未脱气XLPE的电导电流和介质损耗均大于脱气XLPE;在-30 MV/m下脱气前后XLPE内部均为负极性电荷积聚,且在30℃和70℃下电场畸变率不超过25%;70℃、-100 MV/m下极化初始2 s的快速测量发现,脱气XLPE出现正空间电荷包的快速迁移,而-150 MV/m下则出现了负空间电荷包的注入与迁移,正、负空间电荷包的运动过程均遵循负微分迁移率。分析认为：脱气处理降低了XLPE交联副产物的含量,减少了离子电离,从而减小了低频区的电导率;在-30 k V/mm时,试样内部积聚的少量负电荷主要由交联副产物及杂质电离所产生,随着场强的提高,开始出现由电极注入的正电荷且杂质离子产生的速率要高于正电荷的注入速率;70℃、-150 MV/m下极化初始阶段,正电荷快速迁移至阴极附近,致使阴极附近电场严重畸变（畸变率最大达61.5%）,导致阴极大量注入负电荷并在试样内部形成负空间电荷包。

极性反转电压下硅橡胶电树枝起始的温度特性

为探索高压直流(HVDC)电缆附件材料硅橡胶(SIR)在极性反转电压下电树枝起始的温度特性,在不同温度(30～120℃)下开展了极性反转电压工况的电树枝老化试验,并结合空间电荷测试分析了电树枝起始的温度特性。研究结果表明:极性反转电压下电树枝的起始存在明显的极性效应,预压负电压后更容易引发电树枝;在30、60、90、120℃温度下,起树电压分别为19.7、18.8、17.2、16.2kV,相比于30℃温度下的情况,120℃温度下的起树电压下降了17.8%。值得注意的是,随着温度的上升,击穿现象更为明显。分析认为,一方面随着温度的升高,预压电压时针尖处的同极性空间电荷积聚更为明显,而反转后这些电荷成为异极性电荷,增加了针尖处的电场强度;另一方面,温度使得硅橡胶材料分子的热运动增强,聚合物局部链段的松弛性降低,进而导致起树电压下降。极性反转电压和温度严重影响了硅橡胶的电树枝起始特性,需要在工程实际应用中加以重视。

附生结晶对低密度聚乙烯空间电荷注入和输运特性的影响

为研究附生结晶对低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)中空间电荷注入和输运过程的影响,选用玻璃(glass)、聚四氟乙烯(PTFE)和等规聚丙烯(i PP)这3种典型基底材料,制备了具有不同附生结晶试样,即LDPE-G、LDPE-PTFE和LDPE-i PP,开展了室温下空间电荷和直流击穿特性的研究。结果表明:在-100 MV/m电场强度下3组试样均在阳极附近产生正空间电荷包且向阴极迁移;极化30 min时间内,空间电荷引起试样内部最大畸变电场强度值达到177 MV/m;对于LDPE-G、LDPE-PTFE和LDPE-i PP中的空间电荷,由电极注入的负电荷由少到多,正电荷由多到少;3组试样Weibull击穿电场强度由高到低排列顺序依次为:LDPE-i PP、LDPE-PTFE和LDPE-G。分析认为:不同附生结晶结构通过片晶排列方式来改变LDPE表面相对介电常数,导致电荷注入势垒高度变化,3组材料不同的正空间电荷注入难易程度以及表面片晶的排列方式影响了击穿通道的产生概率。

SVC和TCSC联合补偿提高系统稳定性的仿真分析

随着柔性交流输电(FACTS)技术应用的逐渐推广,FACTS装置大幅度提高线路的功率传输水平、提高电力系统稳定性的能力逐渐得到体现。本文采用一种新型电力系统仿真工具箱PSAT,建立含静止无功补偿器(SVC)或可控串联补偿器(TCSC)的WSCC3机9节点电力系统仿真模型,对系统三相短路故障进行时域仿真,最后通过比较单个SVC、单个TCSC以及SVC和TCSC同时接入系统前后其电压和功角特性来分析SVC或TCSC的补偿作用及其交互影响。仿真结果表明:系统发生三相短路故障后,SVC能动态地补偿无功功率,保持系统的电压稳定性;TCSC能够有效提高系统的暂态稳定性(包括电压稳定性),缩短和降低系统扰动时的振荡时间和振荡幅度;SVC和TCSC联合补偿能够有效提高电力系统稳定性。

纳米MgO/环氧树脂复合材料的陷阱特性及对电树枝特性的影响研究

随着电压等级的不断提升,因电树枝老化而导致的绝缘材料失效问题日益严重。为研究纳米MgO对环氧树脂电树枝老化的影响,制备了不同MgO填充量(质量分数0~1%)的纳米MgO/环氧树脂复合材料,对其电树枝的起始和生长过程进行观测。结果表明,在微量填充下,纳米MgO/环氧树脂复合材料的耐电树枝性能随填充量的增加而提高。当纳米MgO质量分数为1%时,纳米MgO/环氧树脂复合材料的起树概率降低了45%、电树枝长度降低为纯环氧树脂的1/3、交流击穿场强提高了14.1%。由介电特性和陷阱特性分析可得,随填充量的增加,复合材料的介电常数减小,陷阱能级加深。纳米MgO的加入提高了复合材料的陷阱能级,降低了载流子的迁移率和浓度,进而提高了纳米MgO/环氧树脂复合材料的耐电树枝性能。

促进剂作用下环氧树脂与氰酸酯共固化反应的研究

本文研究了咪唑和乙酰丙酮过渡金属络合物对氰酸酯与环氧树脂体系共固化反应行为的影响，应用DSC、FT-IR初步探索了在乙酰丙酮络合物促进作用下氰酸酯与环氧树脂体系的共固化反应机理，结果表明：加入促进剂可明显促进体系的共固化反应，降低反应温度，缩短反应时间，其反应机理：首先氰酸酯发生自聚反应形成二聚体及三嗪结构；然后二聚体可进一步反应形成三嗪，同时亦存在环氧树脂的聚醚反应；最后是三嗪环开环与剩余的环氧树脂反应形成唑烷酮结构，最终树脂固化物中含有三嗪环，唑烷酮环及聚醚结构。

基于协同自适应控制的光储VSG运行控制研究

针对传统虚拟同步发电机(VSG)控制策略缺乏虚拟转动惯量和阻尼系数动态调节特性的缺点,提出一种指数型转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。该策略可在VSG角速度变化率和偏离量较大时对虚拟惯量和阻尼系数进行在线调整,优化VSG转动惯量和系统阻尼动态调节特性,减少系统的超调量σ%,且缩短调节时间。首先给出VSG的并网结构、工作原理。然后建立光储VSG模型,在控制环节引入所提自适应控制策略,并分析负载突变情况下转动惯量和阻尼系数对功率、频率稳定性的影响。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性。

变压器可视化教学仿真设计

为了充实教学手段,该文提出了一种模拟变压器仿真实验设计。利用有限元仿真软件,在磁场和固体传热场耦合的多物理场下构建三维变压器模型,分析在短路和断路情况下的热源分布和磁通密度分布。利用改变网格划分方式提升网格质量,通过与经验公式、Steinmetz公式计算结果相比较证明仿真计算的合理性。对变压器仿真进行App开发,使仿真步骤简化,可对设备参数进行修改。本设计可脱离物理仿真软件独立运行,操作简单,贴合实际教学情况。

PSAT工具箱在电压稳定静态分析中的应用

随着电力系统互联程度的提高,电压稳定性问题突出。采用连续潮流法,能够分析节点电压静态稳定性,并介绍一种Matlab工具箱—PSAT,最后结合IEEE14节点系统标准算例,进行了模型的搭建以及参数的设置,并作出PV曲线图,分析了电压稳定性,为电力系统电压静态稳定分析提供了重要参考。

电气化铁路电缆载流量计算的分析

介绍了电缆载流量的解析算法和数值算法,分析了载流量计算中一般性因素(间距、热阻等)和个别因素(铁路电缆相位、短时冲击等)对计算结果的影响,并对电缆短时载流量计算中负荷模型对铁路机车负荷的适用性进行了讨论,最后探索了铁路电缆载流量精确计算模型的建立方法,以期对铁路专用电缆的选型提供有效参考。

环氧树脂与氰酸酯共固化产物性能的研究

用 DSC,介电和动态力学等分析方法研究了组成对乙酰丙酮过渡金属络合物催化促进的环氧树脂与氰酸酯共固化反应体系反应动力学参数 ,固化产物力学、电气和耐热性能以及玻璃化转变温度的影响。结果表明 ,随着共固化反应体系中氰酸酯含量的增加 ,其表观反应活化能和频率熵因子均随之升高 ;在相同的固化条件下 ,共固化产物中三嗪环结构含量增加 ,聚醚结构减少 ,玻璃化转变温度升高 ,耐热性能。

基于等综合煤耗微增率的火电机组节能发电调度算法

节能发电调度(energy-saving generation dispatching,ESGD)是我国调度体系的发展方向。ESGD优化问题需综合考虑发电煤耗和网损,然而随着现代电网规模的扩大,该优化问题计算也越来越复杂。综合考虑发电煤耗与网损对系统能耗的影响,提出了机组综合煤耗微增率,并基于此提出火电机组ESGD最优性判定条件,采用该条件,可以简易判断出当前机组出力分配是否达到ESGD最优解;提出了ESGD优化算法,该方法可将等煤耗微增率原则与最优潮流结合,有效处理约束条件并降低系统煤耗,同时使得计算量具有较强伸缩性。采用IEEE118节点系统中的10台机组进行验证,结果显示,利用等综合煤耗微增率原则,在满足约束条件的前提下,系统总煤耗率及网损均有降低,符合节能发电调度要求。

温度场下非等温结晶对低密度聚乙烯空间电荷特性的影响

为研究温度场下非等温结晶对低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)空间电荷特性的影响,制备了3种不同退火速率的非等温结晶试样即LDPE-I(冰水)、LDPE-A(空气)和LDPE-S(缓慢),并使用温控脉冲电声(PEA)法开展了20℃、40℃和60℃温度场下空间电荷特性的研究。结果表明:非等温结晶过程中,更小的退火速率有利于LDPE充分结晶,因此结晶度更高、晶胞平均尺寸更大且尺寸均匀性更好;20℃温度和-100 MV/m直流电场强度条件下3组试样均出现正空间电荷包,LDPE-I电荷包注入速率和迁移速率均为最大;40℃和60℃温度下,仅在LDPE-I中存在正空间电荷包。针对上述现象,结合20℃温度下去极化过程载流子视在迁移率和陷阱深度情况进行解释:由于LDPE-I试样晶胞尺寸小且均匀性差,晶区/无定形区界面面积增加,所以深浅陷阱密度均增大;推测其界面缺陷类型复杂,导致陷阱深度分布广,从而对正空间电荷包的注入和迁移过程影响更大。

环氧树脂与氰酸酯共固化产物性能的研究

The influence of composition on the curing kinetic parameter,electrical,mechanical,thermal properties and the glass transition temperature of cured compound of epoxy and cyanate ester co\|curing system catalyzed by transition metal acetylacetone was studied by means of DSC,dielectric and dynamic mechanical methods in this paper.The results showed that the reactive energy and frequency factor of co\|curing is found to increase with enhanced concentrations of cyanate ester of co\|curing system.The glass transition temperature and thermal stability of cyanate ester and epoxy cured system is found to increase with enhanced concentrations of the cyanate ester under the same cured condition,addition of the cyanate ester will decrease the loss factor and dielectrical constant value as well.

气泡及气隙裂纹缺陷对硅橡胶电树枝起始特性的影响

超高压电缆附件用硅橡胶的电树枝化严重制约了电力电缆的长期安全稳定运行。为此,采用针板电极结构,在硅橡胶试品的针尖处模拟了气泡和气隙裂纹两种缺陷,在工频电压下测量其电树枝起始电压,并通过数字显微观测系统记录电树枝形态,研究缺陷对硅橡胶电树枝起始特性的影响。结果表明,试品存在气泡缺陷时,电树枝起始电压比无缺陷时有小幅下降,起始阶段松枝状电树枝与树枝状电树枝出现的比例分别为65%和35%,与无缺陷产品相比不同电树枝形态出现的比率变化不大;而存在气隙裂纹缺陷的试品,电树枝起始电压则大幅下降,电树枝形态仅为树枝状。分析表明,硅橡胶具有优异的抗氧化性能使得缺陷中的氧对其电树枝起始特性影响较小;气隙裂纹导致的机械损伤和应力集中,是引起电树枝起始电压大幅下降的根本原因。

面向节能发电调度的日前机组组合优化方法

节能发电调度是对电网优化调度机制的重大修改。机组组合是电网调度的重要环节,随着节能发电调度的逐步推广,需要结合中国国情研究新形势下机组组合模型与优化方法。提出一种求解电力系统机组组合的新方法,将机组组合问题分解为末状态和状态改变时间优化2个过程。基于节能发电调度通过多贪婪因子完善机组排序指标,利用贪婪算法确定机组组合初始解,进而结合深度优先算法遍历机组组合方案以保证问题优化的深度。10机24时段系统算例表明,该方法可有效处理机组组合各类约束条件及保证节能调度效果。

合成绝缘子交流转轮法与斜面法的比较研究

转轮法即将成为IEC62217试验方法,该法比综合气候加速老化试验方法的试验设备简单,试验周期短。 硅橡胶合成绝缘子交流转轮法试验结果表明,转轮法在一定程度上可筛选有问题的合成绝缘子,但主要仍是考核 试品的耐漏电起痕性能,而就这一考核而言斜面法的严酷性要高于转轮法。

短期负荷预测的解耦决策树新算法

短期负荷预测是电力系统调度的重要工作之一,但影响因素众多,完全由算法形成决策树易误判。为提高精度,结合决策树和解耦法将负荷预测分解为标幺曲线和平均负荷预测,根据不同预测条件分别对预测日的标幺曲线和平均负荷形成决策树,决策树前两层由实际经验指定,其余节点自动形成。充分考虑影响负荷的不同因素,越重要的影响因素越靠近决策树上层,能适应各种情况下的负荷预测。在我国北方某市的实际应用表明,该法预测精度较高。