中国工程院院士钱清泉

后高铁时代,除推进和完善智能高铁发展外,依据我国国情及发展趋势,磁浮交通或将是又一张与高铁齐名的国家名片。追求高速是轨道交通发展永恒的主题之一,而高速磁浮交通则是轨道交通的一种新型制式,也是引领轨道交通技术发展的方向之一,必须抢抓机遇才能引领后高铁时代轨道交通发展。

中国高速铁路牵引供电关键技术

本文结合中国高铁建设和运营的经验,从高速铁路牵引供电不同层面,系统地介绍了高铁牵引供电系统的一系列关键技术。同时,就目前牵引供电系统的发展现状,展望了新型供电技术、主动运营维护、节能与效能提升、检测监测等新技术,可为中国高铁牵引供电技术的发展与应用提供指导。

多微机远动系统DWYV3.1软件的分析与研究

本文介绍了多微机运动系统DWYV3.1软件的开发环境及其模块结构。按照软件工程学的基本原则和方法,分析了该软件的可靠性、可维护性以及模块的质量。最后将该软件与近年来引进的外国远动装置在某些方面进行了比较,证明DEYV3.1软件的运行是可靠的,开发是成功的。

基于对象的多区段场景视频压缩新方法

针对多区段交通场景视频监控既有处理方法无法获得交界区段的视频,也无法直接得到任意区段的视频描述情况,提出一种基于Sprite背景,由各区段的采集视频提取的车辆对象导出任意区段视频的视频压缩新方法。由采集视频生成区段Sprite背景图,并预先压缩保存;逐区段用背景差法提取相应区域的车辆对象及其最小覆盖矩形定位点,并基于对象运动分析得出同一对象的等价复用关联;在统一的坐标系下,通过一个滑动窗口选择背景Sprite并计算相应车辆对象位置,即可稳健地重构任意区域的视频。其特点是压缩比高、视频真实感强。实验表明,等价复用对象的PSNR差异约3.83 dB左右,其VOP内相对实际对应帧的纹理MAD可达30.37 dB,甚至更高,视觉效果较好,主观评分达4分以上,证明了视频压缩新方法的有效性。

地铁主控技术及其应用研究

随着自动控制技术、电子技术、计算机技术及通信技术的发展，现阶段地铁系统运行模式的缺陷日益突出，鉴此。文章提出一种新的概念主控系统、目前，地铁主控系统在中国正处于发展初级阶段。广州地铁3号线将采用主控系统这一思想，这将大大改善地铁的经济性、实用性和安全性、现对主控系统应用的优点及主控系统的结构模式、信息模型等进行深入研究。

信息化时代的监控技术及其产业化发展

随着国家“以信息化带动工业化”、“加速发展信息产业，大力推进信息化”的战略思想的明确确立。在这样一个信息化时代，有必要深入探讨信息化时代的监控技术及其产业化发展方向，基于此，结合对电气化铁道监控系统技术的研究和多危机微机远动技术产业化历程，概述了监控系统的定义、功能、基本构成、监控技术应用领域；回顾了监控系统的发展历程，提出了监控技术的新发展方向；论述了监控系统发展新阶段—信息化时代的监控系统的背景和特征、信息化监控系统的新要求、信息化监控系统特点、信息化监控系统需要解决的技术问题；论述了监控系统的产业发展定位、监控系统产业面临的机遇和挑战；结合实际情况，提出了信息化时代监控技术产业化发展的应采取的一些策略。

轨道交通的发展及高新技术的应用

世界各发达国家积极采用高新技术改造和提升轨道交通产业 ,极大地提高了轨道交通运输的安全性和自动化程度。我国自“九五”以来 ,通过高新技术的应用 ,迅速提高了轨道交通基础设施建设的速度、质量 ,然而 ,我国轨道交通与世界发达国家相比 ,还存在很大的差距。在综观世界轨道交通发展现状与趋势并分析我国轨道交通运输业的发展现状及发展趋势的基础上 ,系统研究了高新技术在我国铁路、地铁、轻轨、近郊铁路、磁悬浮等轨道运输方式中的应用 ,以及交通高新技术产业化发展道路。

监控系统的技术发展及其研究动向

监控系统即数据采集与监视控制系统,又称 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统。它是以计算机为基础的生产过程控制与调度管理自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量。

对都江堰水资源科学利用的几点看法

在本期都江堰专辑上,我们书面采访了参加都江堰2260周年国际学术论坛的部分著名专家和院士,以及关注和了解都江堰的部分专家学者,请他们就都江堰的历史传承、工程技术、生态环境、文化影响,以及都江堰的方方面面,结合自己的研究领域发表见解,帮助广大读者更多地了解和认识都江堰。我们将他们的独到见解和深刻观点发表出来,以飨读者。

行波法在10kV铁路自闭/贯通线故障测距中的应用

作者介绍了输电线路行波法测距的原理,概述了铁路自闭/贯通线路的特点及其故障测距的研究现状,研究并分析了行波法在自闭/贯通线测距中应用的特殊性,即自闭/贯通线的线路结构、供电方式及负荷的影响,提出了将零模和线模分量相结合,用零模分量对故障点反射波和对端母线反射波进行识别,用线模分量进行测距的方法。并用PSCAD/EMTDC对其进行了建模及仿真分析。仿真结果表明,所提出的方法是可行的。

基于行波时频特征的单端故障测距方法

行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的标定是影响行波测距精度的主要因素。在考虑线路参数频变特性对行波传播特性的影响的基础上,提出基于行波时频特征的单端测距方法:利用行波信号的利普希茨(Lipschitz)指数将行波信号的时频特性联系起来,运用最小二乘法拟合检测到的第2个行波波头的Lipschitz指数,并据此确定故障行波的频率成分及其到达时刻,计算故障距离。EMTDC仿真实验结果表明:所提方法测距精度较传统的行波测距方法有较明显的提高,且不受故障距离、故障电阻、故障初相角和故障类型的影响,能很好地适应完全换位和非完全换位线路。

小波奇异熵及其在高压输电线路故障选相中的应用

泛化的信息熵目前已在数据挖掘、信号识别和故障诊断等领域得到了广泛有效的应用。小波熵是一种典型的泛化熵测度,其在电力系统故障检测和识别中的应用具有巨大的潜力。探索各类小波熵算法的机理及其所揭示的电力系统现象本质是进一步开拓其应用的前提。对于小波熵算法之一的小波奇异熵,该文在研究小波变换、奇异值分解及信息熵理论的基础上,分析了其应用原理和本质。基于对小波奇异熵的研究,将其应用于高压输电线路的故障相识别,并提出了基于故障暂态的故障选相判据和方案。基于PSCAD/EMTDC的故障仿真结果表明:该故障选相方案能快速准确地识别各类故障,并且不易受到故障时刻、过渡电阻、故障位置等因素的影响,具有较好的适应性。

小波熵证据的信息融合在电力系统故障诊断中的应用

电力系统中快速准确的故障诊断是事故后隔离故障元件、恢复系统正常运行的首要前提,具有重要意义。该文从信息融合的角度出发,提出利用多种小波熵测度的融合来解决电力系统故障诊断问题。小波熵测度由于结合了小波变换和信息熵理论的优势,能快速准确地提取线路故障特征,但由于故障的不确定性和多样性,依靠单一的小波熵测度诊断故障可能出现诊断困难或诊断失真等问题,因此提出采用D-S证据理论对多种小波熵进行信息融合,并采用范数加权平均的方法来建立基本可信度分配,以基本可信数的决策方法来实现故障模式诊断。基于EMTDC和Matlab的仿真证明,该方法能提高对故障诊断结果的支持度及故障诊断的准确性和实时性,是故障模式定量诊断的一种可行性新方法。

小波熵理论及其在电力系统故障检测中的应用研究

电力系统暂态信号经小波变换后数据众多,且对故障的判别缺乏定量的手段,所以,挖掘和融合出一个或系列普适量来有效地检测电力系统故障或判别其稳定性至关重要。该文利用小波分析具有时频局部化特性和熵能对系统状态进行表征的特点,将小波分析和熵结合起来,定义了 3 种小波熵(小波能谱熵、小波时间熵、小波奇异熵),并给出其算法,揭示了这 3 种小波熵对系统故障表征的机理,对两种理论信号和基于 PSCAD/EMTDC 仿真的输电线路故障信号种小波熵能反映系统变化,且不受噪声干扰,能够有效地检测出电力系统故障。

基于支持向量机的暂态稳定评估双阶段特征选择

针对电力系统暂态稳定评估的高维性,在构造一组与系统规模无关的原始特征集基础上,提出一种支持向量机双阶段特征选择方法。第1阶段以支持向量机递归特征选择法对原始特征集进行排序,消去对分类不重要的特征,得到一组降维的特征集;第2阶段以径向基核支持向量机为分类器的包装法,用最佳优先搜索算法得到一组近似最优特征子集。最后,在新英格兰39节点和IEEE50机测试系统上,对原始特征集使用所提的特征选择方法,仿真结果证明所提方法的有效性。同时,采用支持向量机双阶段特征选择法得到的特征子集对其他暂态稳定评估模型同样有效。

基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算

针对全并联自耦变压器(autotransformer,AT)网线路的特点,建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上,将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代,形成了"机车–牵引网"(简称车网)的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻,对3种不同工况进行潮流分析。仿真结果表明,车网耦合下的潮流计算能很好地反映实际的功率分布特性,并且全并联AT网上下行线路具有较好的对称性。牵引网潮流计算为分析高速铁路不同工况下的功率流动、电压分布奠定了基础,同时也可用于分析牵引负荷对公用电网电能质量的影响。

高速铁路全并联AT供电系统串联谐振分析

为分析牵引供电系统串联谐振问题,提出一种新的分析方法。利用五导体链式电路和恒功率模型,建立精确的高速铁路全并联AT供电系统模型。由于在机车恒功率建模中,其等效阻抗随着不同的接触网电压而变化。为描述其恒功率特性,介绍一种基于节点导纳矩阵的机车等效阻抗的迭代方法。在此基础上,利用支路法分析全并联自耦变压器(autotransformer,AT)供电系统在不同运行工况下(不同机车数量、位置、功率等)的谐波电流放大和串联谐振现象。分别针对上行单机车、2机车和上下行各1辆机车3种工况进行分析。结果表明支路法能有效分析单谐波源与多谐波源下的串联谐振。

基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

电气化铁道的牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功,各供电区段需要用分相绝缘器分隔,从而制约了高速、重载铁路的发展。基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统,不仅可以解决以上问题,还继承了AT供电方式所特有的通信防护效果好、综合经济技术性能优越的特点;同时在有源滤波器的作用下,实现了单台双绕组工作变压器的接线方式,比原系统结线简单、维护方便。文中分析了系统平衡变换原理,讨论了系统的平衡方式、补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证实本文提出的平衡方式和检测方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

一种考虑时域特征的单端行波固有频率测距方法

行波固有频率主成分的精确提取是影响基于行波固有频率测距方法测距精度的主要原因。在考虑行波时频特征的基础上提出一种新的基于行波固有频率的故障测距方法:首先利用小波变换的尺度图得到固有频率主成分的粗略值,并在此频率值的邻域内对信号的时域特征进行分析,提取信号的时域周期,从而得到更为准确的频率值,并据此频率值及系统参数计算故障距离。EMTDC仿真实验结果表明:该方法能在一定程度上提高故障测距的精度,且不受故障距离、故障电阻、故障初相角和故障类型的影响,能很好地适应不同的噪声水平。

近似熵算法在电力系统故障信号分析中的应用

在分析近似熵算法的物理本质及其在非平稳信号序列分析中所具备的独特优势的基础上,提出将近似熵算法引入到电力系统故障信号的特征提取中,为电力系统故障信号分析找到一个能定量描述故障信号特征的有效特征参数。通过对理想电力信号的仿真分析数据以及近似熵与信息熵的比较,逐一验证了近似熵算法在电力信号分析中的优势。近似熵算法在小电流接地系统故障信号特征提取仿真中的应用表明,该算法能够在短数据、小幅值等不利条件下,很好地实现故障信号特征的定量提取,是表征不同故障信息的有效参数,故将其引入到电力系统故障信号的分析应用中是切实可行的,并在此基础上展望了该算法在电力系统故障诊断领域的应用前景。