基于改进遗传算法的隧道多回路电缆群相序优化

隧道集群敷设电缆具有负载能力高、方便检修等优点,在城市电网中得到了广泛应用。为了充分利用隧道电缆群的输电容量,文中提出一种基于改进遗传算法和多物理场仿真的隧道多回路电缆群相序优化方法。首先,考虑隧道敷设电缆的电磁环境、散热环境以及交叉互联接地方式,建立隧道多回路电缆群电磁-热-流-路多物理场耦合模型;其次,在遗传算法中建立记忆种群,以减少联合仿真中调用有限元模型次数,提升计算效率;最后,以隧道电缆群线芯最高温度最小为目标函数,各回路电缆温度不超过90℃为约束条件,采用改进遗传算法对电缆相序进行优化。优化后文中算例的电缆金属护套总环流损耗下降了11.14%,电缆线芯最高温度下降了2.15%。研究表明,优化相序有利于改善隧道电缆群的散热,改进遗传算法大大减少了优化次数。

In-situ Chemical Age of the Sandstone-hosted Uranium Deposit in Ningdong Area on the Western Margin of the Ordos Basin, North China

Objective The Ordos Basin located in the westem part of the North China Craton bears various energy resources such as oil, gas, coal and uranium. It is one of the richest uranium-bearing basins in China. Since the discovery of the large-scale Dongsheng, Hangjinqi and Daying uranium deposits in the north of the Ordos Basin, a new breakthrough of uranium exploration has been achieved in the Ningdong area （eastern Ningxia） on the western margin of the Ordos Basin （WMOB） in the past two years （Wang Feifei et al., 2017）.

Global Uranium Resources in Sedimentary Basins and the Characteristics of Oil, Gas, Coal and Uranium Coexisting in one Basin

1 Sedimentary-type and Sandstone-type Uranium Resources Over the past three decades,with the success in in-situ leach(ISL)mining of sandstone-type uranium deposits(SUD),the quantity,resources and production of

基于热-流-湿多物理场仿真的恶劣天气GIS预制舱凝露研究

预制舱变电站具有占地面积小、建设周期短等优点,目前处于试点阶段。在高温高湿的华南地区,预制舱内有发生凝露的风险,凝露不仅会腐蚀金属、削弱设备的机械强度,还会降低电气设备外绝缘的性能。为了研究典型天气条件下预制舱内凝露的发生及其时段和位置,建立气体绝缘组合电器(gas-insulated switchgear,GIS)舱内热-流-湿度场耦合的多物理场数学模型,通过瞬态仿真分析正常天气下预制舱内各个物理场的分布规律,研究温度骤降和“回南天”天气条件下舱内凝露的发生情况。研究发现:正常天气下舱内未发生凝露,舱内温度最低的位置往往也是相对湿度最高的位置;温度骤降时舱内壁及靠近舱壁的开关柜发生凝露,建议提前打开舱门或使用空调降低舱内空气温度以防凝露;“回南天”时舱内发生大面积、长时间的凝露,包括舱内壁、开关柜表面、GIS外壳底部、汇控柜外表面中间和底部,建议提前封闭预制舱以阻止外部湿热气流的进入,或提前用空调加热提高舱内温度以防凝露。

基于热场仿真及改进粒子群算法的电缆群负荷优化方法

电缆集群敷设在城市输配电网中越来越普遍。受到相互之间严重的热影响,集群敷设电缆温度场分布不均衡,中间电缆导体温度高于其周围电缆。因而提出基于热场仿真及改进粒子群算法的电缆群负荷优化方法,该方法在电缆温度场分布有限元计算的基础上,以断面载流能力最大作为优化目标、各条电缆导体温度不超过90℃作为约束条件,利用改进粒子群算法对电缆负荷进行优化。采用该方法对排管敷设十二回路、十六回路、二十四回路电缆群进行负荷优化,结果显示断面载流能力明显提高,且提高的幅度随着电缆回路数的增加而增大,最高能达到近5%;该方法同样可提高运行中某些线路负荷固定时的断面负载能力。综上所述,利用该方法对电缆群进行负荷优化可得到负荷分配的最优方案,提高电缆群断面载流能力,提高电缆利用率。

甘蒙地区北山盆地群中口子盆地侏罗系烃源岩特征及评价

北山盆地群侏罗系是我国西北地区潜在的油气勘探新领域,为深化其石油地质认识,进一步明确资源潜力,优选北山盆地群中勘探程度相对较高的中口子盆地侏罗系为研究对象,以有机质丰度、类型及成熟度等有机地球化学分析数据为基础,分析了侏罗系烃源岩基础特征,并基于生物标志化合物资料,探讨了该区侏罗系烃源岩的有机质来源及沉积环境。结果表明,中口子盆地侏罗系烃源岩有机质丰度较高,生烃潜力较好,主要为中等-好烃源岩,干酪根类型以Ⅱ2型为主,生烃母质主要是陆源高等植物,主要形成于氧气量适中的弱氧化-弱还原古环境,靠近或位于凹陷中心的烃源岩形成环境还原性稍强,较有利于有机质保存。区内黑帐房凹陷烃源岩已经成熟,而南泉凹陷烃源岩主要为低熟。因此建议黑帐房凹陷中心或者临近中心区域,寻找保存条件好的油藏是取得下步油气勘探突破的重点。这些认识可供西北地区侏罗系沉积古环境和资源潜力研究时对比参考。

复杂敷设输电电缆线路载流量瓶颈的时空特性

沿途敷设方式、土壤环境等的不同导致电缆线路存在载流量瓶颈,整条电缆线路的负载能力由其瓶颈段决定。在电缆导体温度评估的基础上,提出了电缆线路载流量瓶颈的识别方法。针对广州220 k V麒天甲乙线的实际情况,识别了典型场景下的载流量瓶颈,分析了载流量瓶颈的时空特性,评估了该线路的负载能力。研究结果表明,在持续负荷作用下,电缆线路的载流量瓶颈段与负荷的轻重、季节等有关;在应急负荷作用下,电缆线路的载流量瓶颈段与初始负荷电流大小、应急时间、应急电流大小等有关。研究成果可为复杂敷设电缆线路的负荷调度提供技术支持,提高负荷高峰期电缆运行的安全性。

奇异值分解在电缆局部放电信号模式识别中的应用

针对局部放电在线检测中的局部放电信号模式识别,在对局部放电信号进行去噪预处理的基础上,对去噪后的局部放电信号进行小波包分解,利用小波包系数构建小波包系数矩阵;然后,对小波包系数矩阵进行奇异值分解,定义奇异值能量百分比作为局部放电信号的特征向量,并利用M-ary算法将支持向量机二分类扩展到多分类,使用粒子群算法对支持向量机参数进行优化;最后,将特征向量作为输入,使用支持向量机对4种放电信号进行识别,并与BP神经网络的识别效果进行对比.结果表明:利用奇异值能量百分比构建的放电信号特征向量能够很好反映原始信号的特征;基于支持向量机能够有效对放电信号进行识别,平均识别率达到95%,随着分解尺度增大,4种放电信号的平均识别率增大,但增大的幅度减小;支持向量机和BP神经网络均能够很好识别4种放电信号,且支持向量机相比BP神经网络,具有更好的识别效果.

基于S变换与奇异值分解的局部放电信号去噪方法

根据白噪声在S变换域服从2分布且平均功率谱与频率成正比的特点,提出了基于S变换与奇异值分解(SVD)的局部放电(PD)信号去噪方法。首先对带噪PD信号进行S变换,得到时频矩阵;接着利用SVD与奇异值差分谱理论,确定PD信号发生的时间与个数,得到白噪声区域;然后通过构造与频率成正比的线性方程,采用硬阈值法对时频矩阵进行处理,完成PD信号的第一次去噪;最后利用SVD对PD信号进行第二次去噪。仿真和实测信号的分析结果表明,文中方法的去噪效果优于小波阈值法,且该方法更简便快捷。

考虑降雨的埋地电缆动态负载能力预测

运行电缆的负载能力主要受周围土壤的热阻系数、比热容和环境温度等热特性参数的影响。然而目前有关电缆周围土壤热特性参数的研究不多,且鲜有考虑降雨的影响。以广州五山地区为典型代表,检测了土壤温度、热阻系数和比热容等土壤热特性参数,研究了降雨对土壤热特性参数的影响。结合输电电缆负载能力动态预测模型和土壤热特性参数相关研究,计算了不同初始状态下电缆的应急负载能力。最后考虑降雨影响,分析了降雨量和降雨持续时间对电缆应急负载能力的影响。研究结果将为研究电缆短时应急能力或短路故障时的导体发热问题等提供理论支持。

SF_(6)气体正极性电晕放电特性仿真研究

为了研究SF_(6)气体正极性电晕放电特性,采用有限元仿真软件COMSOL的流体动力学-化学混合数学模型,对针-板间隙SF_(6)气体正极性电晕放电过程进行了仿真,研究了不同外加电势、间隙距离、初始粒子数密度条件下的电晕放电特性。得到主要结论如下:放电过程可分电流上升、电流下降以及电流趋于稳定3个阶段,电流上升阶段是由于电子崩形成所致;电流下降阶段是由于针尖区域电子数量减少,电离反应减弱,正离子云团远离针电极所致;电流趋于稳定阶段是由于电子崩过程基本结束,正离子云团在远离针尖区域漂移速率减缓所致;脉冲电流上升和下降耗时与外加电势负相关、与间隙距离正相关;脉冲电流峰值及稳定值与外加电势正相关、与针-板间隙距离负相关;针尖粒子数密度由1×10^(9)~1×10^(14)m^(-3)变化时,脉冲电流上升耗时、下降耗时、电流峰值以及电流稳定值与针尖初始粒子数密度关系不大。

基于文化基因算法的隧道多回路电缆优化

隧道敷设因其输送电流大、便于管理维护和巡检等优点被广泛地应用于城市输电网络,优化多回路电缆的布置方式有利于充分利用隧道电缆的负载能力。本文考虑隧道敷设电缆的电磁场、热场、流场以及金属护套的交叉互联的接地方式,针对某隧道七回路高压电缆建立了其磁-热-流-路耦合的多物理场有限元仿真模型;利用红外测温数据验证了模型的正确性。以金属护套感应电压不超过规范值为约束条件、电缆最高线芯温度的仿真计算值最低为目标函数,基于文化基因算法对电缆的相序和位置进行联合优化。优化后电缆的最高线芯温度、护套环流损耗、环流平均值、感应电压分别下降了8.18%、21.39%、30.62%、8.2%。本文研究表明,采用文化基因算法,通过适当增大隧道电缆回路的水平距离,选择合适的相序布置方式有利于削弱回路电缆之间的互热效应,降低金属护套环流发热损耗,改善隧道电缆的布置方式。

中口子盆地侏罗系煤系烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价

甘肃—内蒙古交界处的北山盆地群侏罗系是我国西北地区潜在的油气勘探新领域。为加深对该盆地群资源潜力的认识,以有机地球化学分析数据为基础,探讨了其中煤系烃源岩的沉积环境、有机质来源,建立了该烃源岩生烃潜力评价标准。研究结果表明,中口子盆地侏罗系烃源岩干酪根类型以Ⅱ1—Ⅱ2型为主,生烃母质主要是陆生植物,含少量的藻类和水生生物,主要形成于三角洲平原沼泽或湖侵期的间湾湖泊等氧气量适中的弱氧化-弱还原沉积环境。生烃潜量和氢指数是衡量煤系源岩有机质丰度、生烃潜力和生油潜力最有效的指标,根据生烃潜力评价标准:黑帐房凹陷侏罗系暗色泥岩多属于中—差烃源岩,南泉凹陷暗色泥岩生烃潜力级别优于黑帐房凹陷,主要为中—好烃源岩;南泉凹陷炭质泥岩大多数属于中等—好油源岩,煤岩大多属于差油源岩。

基于S变换和概率神经网络的局部放电特征提取及放电识别方法

为快速准确地识别出局部放电信号类型,保障设备安全运行具有重大的意义,本文提出了一种基于S变换和概率神经网络的局部放电特征提取及放电识别方法。首先,将局部放电信号使用S变换得到时频图和时频矩阵A;然后联合S变换时频图与谱峭度算法,从矩阵A中截取局部放电主要特征所在的时频矩阵B,在降低矩阵维数的同时去除白噪声的干扰;然后对时频矩阵B进行奇异值分解,提取合适个数的奇异值作为特征向量;将特征向量作为概率神经网络(probabilistic neural network,PNN)的输入,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化概率神经网络,最终实现局部放电信号的识别。研究结果表明,所提方法能够很好地识别电缆局部放电类型,且识别效果优于GA-BP。

基于高压电缆载流量的同相多根并联电缆布置方式研究与相序优化

为了研究同相多根并联电缆不同布置方式的电缆群载流量,利用有限元软件COMSOL和MATLAB联合仿真,建立了同相多根并联电缆载流量计算模型;针对4种典型的布置方式,计算分析了电缆不同并联根数的子电缆负荷电流和电缆群载流量,并基于电缆群载流量最大,通过遗传算法对电缆相序进行优化研究。结果显示:采用正三角形排列方式的电缆群载流量高于水平排列,电缆回路采用纵向布置方式的电缆群载流量高于回路横向布置方式;对于同一排列方式的电缆,子电缆负荷电流分配不均匀程度越小,电缆群载流量越大;最优相序载流量分析表明,电缆最优布置为方式4(电缆回路纵向布置、电缆正三角排列),最优相序为ABC-BCA-ABC-BCA。

基于神经网络的D-S多信息融合GIL局部放电联合识别方法

为提高气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)典型缺陷局部放电故障识别率,提出了一种基于神经网络的D-S多信息融合的GIL典型缺陷局部放电联合识别方法,该方法基于GIL典型缺陷局部放电的超声信号、特高频信号、声–电(超声–特高频)联合信号,构造对应的Hankel矩阵并提取其奇异值特征,采用BP神经网络进行放电类型识别;将该初步识别结果作为证据体基于D-S证据合成法则计算信度分配,最终利用决策规则进行放电类型的识别。研究结果表明:采用BP神经网络的识别方法,基于特高频信号、超声信号和声–电联合信号的典型缺陷的总识别率分别为85%、75%、97%;在此基础上,基于D-S多信息融合的典型缺陷GIL局放识别方法可将整体识别率提升至99%以上。

防火封堵对隧道电缆影响的多场耦合仿真研究

火灾是隧道集群敷设电缆线路最严重的事故,具有隐蔽性和延燃性,封堵是隧道电缆线路的重要防火措施。为此,研究防火封堵对正常运行隧道电缆线路的影响。首先建立隧道电缆的多物理场耦合仿真模型,通过实际测温及环流数据验证数学模型的正确性;对比分析防火封堵对隧道电缆线路温度分布及空气流速分布的影响。结果表明:防火封堵在导致热量积累的同时改变了隧道内的空气的流向和流速分布,形成高速气流和大范围涡流,改善了电缆周围的散热情况,使封堵处积累的热量能及时向轴向和周围传递;基于该隧道最大负荷日电流的计算条件,防火封堵可使电缆线路的最高温度降低7.24%。

空气正极性电晕放电微观仿真及模型系数对脉冲电流特性的影响

为了研究空气电晕放电的发展过程和微观机理,建立了二维轴对称针-板放电微观仿真的流体动力学模型,研究了空气正极性电晕放电的微观过程、间隙电场和微观粒子的时空分布,以及放电脉冲的波形特性。研究表明:空气正极性电晕放电的脉冲电流主要分为电流急速上升、电流急速下降以及放电休克3个阶段;脉冲电流的上升时间、相邻脉冲的时间间隔,以及脉冲电流的平均峰值及峰值变化趋势可以作为放电电流的特性参数。进一步研究表明,脉冲电流的平均峰值大小与仿真模型中的电离系数、二次电子发射系数、正离子迁移率正相关,与附着系数负相关;脉冲电流的上升时间和相邻脉冲的时间间隔随正离子迁移率增大而减小,但基本不受其他3个放电系数的影响。

辽河盆地欢双地区古近系沙二段沉积微相定量研究

在对扇三角洲沉积体系沉积微相的研究中,发现各沉积微相的展布特征与细分粒级的砂岩相对百分含量具有一定的统计相关性,提出在传统沉积相研究基础之上,利用各粒级砂岩的相对百分含量(粗粒沉积砂岩与砂岩、粉细砂岩与砂岩、泥质砂岩与砂岩等各个相对单因素的厚度百分比值)来定量刻画沉积微相平面展布特征的研究方法,并对单因素等值线图进行分析。将该方法应用于欢双地区沙二段扇三角洲沉积微相的研究中,取得了较好的应用效果,为定量编制碎屑岩沉积体系中各沉积微相平面展布图提供了新的思路,为欢双地区滚动勘探及井位论证提供了可靠的地质依据。

隧道集群敷设高压电缆多物理场耦合电路仿真及其典型运行状态分析

电缆的隧道集群敷设方式因其具有敷设回路数多、断面负载能力高等优点,在城市电力输电网的应用日益广泛。隧道电缆群相互之间的电磁及热影响大,因此亟需对电缆金属护套感应电压、环流及运行温度等进行深入研究。针对隧道电缆群分析了COMSOL的物理场与电路接口,建立了隧道集群敷设高压电缆线路的电磁热流多物理场耦合电路的仿真模型,并通过实际运行电缆线路的环流实验和温升实验,验证了该模型的正确性。仿真研究某隧道集群敷设电缆线路在典型场景下的运行状态,结果表明:电缆集群敷设时,周围电缆的磁场对环流的影响较大;在空气强制对流条件下,电缆沿轴向产生热量积累,在负荷高、低2种典型运行状态下线芯的轴向最大温升分别为0.23℃/m和0.12℃/m。