MEMS热式风速风向传感器输出性能优化研究

环境测温二极管在工作时受传感器芯片热场影响,常引发MEMS热式风速风向传感器加热电压-风速曲线异常。将其更换为外置测温二极管,并调整其与传感器芯片距离,成功解决了输出曲线异常现象。并在此基础上,优化芯片及外置测温二极管的封装方案,消除了热场的相互干扰和不必要的热损耗,同时保证了外置测温二极管与空气的良好接触。风场测试结果表明,传感器的加热电压-风速曲线变得平滑,且重复性好,风速和风向的测量误差分别在±4%和±4°以内,系统的上电稳定时间大幅缩短至15 s左右。

考虑结构变化的架空地线雷击机械损伤建模与分析

针对铝包钢地线遭受雷击后发生损伤乃至断股、断线的机理,国内外已开展多项针对雷击造成地线热烧蚀损伤的研究,但地线的损伤是热烧蚀损伤和机械损伤共同作用的结果,因此有必要对地线在雷击过程中的机械损伤进行分析。首先根据实际雷击地线的物理过程,利用COMSOL软件搭建一个考虑结构动态演变的地线机械损伤评估模型,该模型可以实现地线在雷击过程中存在的结构演变的模拟;接着利用试验数据验证该模型的准确性;最后使用该模型,对地线在各种参数的脉冲分量、持续分量作用下的机械损伤进行计算并评估其损伤结果,确定机械力对地线雷击损伤的影响。研究结果表明:相比于脉冲分量作用阶段,在持续分量作用下,机械力会对地线造成更加明显的损伤;雷击过程中冲击力和电磁力不会对地线造成损伤,但是热应力和轴向拉力的存在会明显加剧地线的损伤,因此在进行地线在雷击作用下的损伤分析时,机械力的作用不可忽略。

基于边缘计算和多传感器融合的输电线路监测研究

为了提高输电线路运行的安全性,研究设计了一种基于边缘计算和多传感器融合的输电线路监测系统;研究利用多种传感器采集数据,采用Edge X Foundry平台作为系统构架,对数据进行处理,从而通过边缘计算实现低延迟、高可靠性的实时监测、在线查看现场、无线通讯等功能;实验结果显示,优化后的ARIMA模型的最小MAE为0.476,最小MSE为0.623,最大R^(2)为0.984;监测系统在白天和夜晚对线路舞动的最高预警准确率分别达到了97.1%和93.5%,说明设计的监测系统对导线舞动的预警性能具有显著的准确性和可靠性,为输电线路的安全运行提供了实践依据。

架空地线预绞丝端口放电现象分析

当工频短路电流流经缠绕预绞丝的架空地线时,预绞丝端口存在放电现象,放电所产生的高温会影响地线的可靠性,有必要对预绞丝端口放电现象展开研究。对此,首先利用短路冲击电流试验平台复现工频短路电流流经预绞丝端口的运行工况;随后,开展基于小电流的预绞丝端口放电试验,进一步提取预绞丝端口放电过程的特征,结合短路冲击电流与小电流的预绞丝端口放电试验结果,对预绞丝端口的放电原因进行分析;最后,利用有限元法构建地线预绞丝端口的三维电磁场仿真模型,基于该仿真模型,分析预绞丝端口空气间隙的电场强度分布,并讨论不同预绞丝端口接触状态与电流大小对电场强度的影响。研究结果表明:预绞丝端口的放电取决于地线与预绞丝之间单个接触点所流经的电流大小,预绞丝端口放电现象容易发生于预绞丝端口第1排接触点附近的空气间隙。

架空地线预绞丝端口断裂机理的试验分析

预绞丝端口可能会因工频短路电流流经架空地线时发生断股甚至断线,从而影响电网的安全稳定运行;因此,有必要探究架空地线预绞丝端口的断裂机理。分析一起发生在预绞丝端口的架空地线断线事故,提取事故样品特征并对断线机理进行初步推测。设计并搭建试验平台对缠绕预绞丝的架空地线施加工频短路电流,从而还原工频短路电流流经架空地线预绞丝端口时的实际情况,结合事故断线样品的分析结果与试验研究结果,总结架空地线预绞丝端口的断裂特征以及断裂机理。研究表明:当工频短路电流流经缠绕预绞丝的架空地线时,预绞丝端口会产生剧烈的放电现象(包括电火花放电和电弧放电),电流的热效应与放电的热量会使预绞丝端口出现局部高温,导致架空地线机械强度骤降,最终无法承受两侧的轴向拉力而发生断裂。所总结的架空地线预绞丝端口的断裂特征可为后续相应的防范措施研究提供参考与指导。

缠绕铝包带的地线悬垂线夹系统暂态热效应仿真分析

工频短路电流作用下,缠绕铝包带的地线悬垂线夹系统存在发热严重问题,局部过热会造成地线发生损伤,为此针对位于悬垂线夹处地线的暂态热效应展开研究。首先根据缠绕铝包带的地线悬垂线夹系统的结构特征,利用Comsol软件构建相应的三维电磁热耦合仿真模型,计算并分析工频短路电流作用下地线悬垂线夹系统的电流密度分布与温度分布,确定发热瓶颈点的具体位置;接着讨论不同螺栓扭矩大小对地线发热瓶颈点温度的影响。研究结果表明:当工频短路电流流经缠绕铝包带的地线悬垂线夹系统时,地线与悬垂线夹船体最外侧接触点的电流密度最大,发热最为严重;温升主要集中在临近电流终端一侧的裸地线区域,同时螺栓扭矩的减小也会导致地线发热瓶颈点温度升高。