Zn_(3)(VO_(4))_(2):xDy^(3+)黄色荧光粉的制备与性能

以氧化锌和五氧化二钒为原料,氧化镝为掺杂离子,利用高温固相法合成了一系列的掺杂稀土镝的钒酸锌黄色荧光粉。对其光学性能进行了研究,结果表明,所制备的粉体都保持了矾酸锌的结构,并且荧光粉的发射光是VO_(4)^(3+)基团和Dy所致。当激发波长为350 nm时,其发射峰是位于510~595 nm的宽带状光谱,主峰位于563 nm处。研究了合成温度和Dy掺杂浓度对发光性能的影响,结果表明,当合成温度为800℃和Dy掺杂摩尔分数为6%时,Dy^(3+)能很好地进入到矾酸锌的晶格中,减小了荧光材料光学带隙,增强了光的吸收性能。暗室环境下封装后的荧光粉LED芯片具有良好的黄色发光性能。

发芽小麦高温α-淀粉酶挤压膨化工艺优化

为解决酿造食品工业中小麦原料还原糖和阿魏酸含量低的问题,利用高温α-淀粉酶挤压膨化处理技术对发芽小麦进行预处理,基于外源酶、内源酶与高温膨化共同作用促进原料中淀粉水解,以期提高其中的还原糖和阿魏酸含量。通过单因素和正交试验,确定最佳工艺条件为物料水分30%、加酶量0.18%、末端机筒温度90℃、螺杆转速80 r/min。在此条件下,还原糖和阿魏酸含量分别为38.39%和3.78 mg/g。与小麦原料和单一发芽处理相比,还原糖含量分别提高481.67%和20.95%,阿魏酸含量分别提高131.90%和38.97%。通过冷场发射扫描电镜(cold field emission scanning electron microscope,Cold FESEM)、傅里叶转换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、高效体积排阻色谱(high performance size exclusion chromatography,HPSEC)表征,观察到发芽小麦的淀粉结构被破坏,其结晶度、短程有序度、重均分子量降低。高温α-淀粉酶挤压膨化处理发芽小麦能够促进还原糖的生成和阿魏酸的释放,为后续发酵食品的生产提供更好的发酵条件和更多的风味前体物质。

新型电力系统继电保护面临的问题与解决思路

构建以新能源为主力电源的新型电力系统是实现“双碳”战略目标的关键技术途径。新型电力系统发展背景下,新能源高比例接入,电力系统的输配电形态演变导致系统高度电力电子化,其迥异的运行特性与故障特征导致传统以同步机电源为根本、以线性叠加原理为理论基础的故障分析方法和继电保护原理动作性能受到严峻挑战。文中系统阐述了新型电力系统典型场景下,传统故障分析与继电保护面临的关键问题,进而从新型电力系统的故障特征与规律认知、传统保护适应边界及性能提升技术、不依赖电源特性的继电保护新原理、电力电子设备主动支撑保护需求的控保协调等方面详细阐述了解决思路。

含分布式电源的小电阻接地系统分区域零序保护

小电阻接地系统中并网分布式电源的网侧中性点采用小电阻接地方式能够减小孤岛系统带故障运行时的过电压,也改变了原有小电阻接地系统的单相接地故障特征,导致现有的高阻接地故障保护方案不适用。文中分析了主网和分布式电源均采用中性点经小电阻接地的配电系统的单相接地故障特性,根据故障线路和非故障线路的零序电流幅值和相位特征将线路划分为两个区域,区域1为各中性点之间连接的线路,区域2为除各中性点连接线路以外的线路,并提出基于零序相位差动保护和零序电流幅值比保护的分区域零序保护方案。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过对低阻接地故障、线性高阻接地故障和非线性高阻接地故障进行仿真,验证了保护方案的正确性。

柔性直流送出系统交流线路的自适应距离保护方法

柔性直流系统接入使得电网故障特征发生明显改变,传统距离保护应用于柔性直流送出系统交流线路时存在不正确动作风险。针对该问题,指出了基于正序电压极化的距离保护动作特性受柔性直流系统控制策略影响的规律,阐明了柔性直流近端或电网侧背后发生相间故障时拒动或误动的机理。在此基础上,提出了结合暂态信息的自适应距离保护方法,利用故障初瞬自然响应阶段时域信息,构建快速方向判别元件,再结合方向判别结果自适应调整距离保护动作范围,保证距离保护正确动作。实时数字仿真试验结果验证了所提方法的有效性。

基于高分遥感影像和集成机器学习的祁连山区融冻泥流识别研究

受气候变暖影响,青藏高原的多年冻土正在发生广泛的退化,主要表现为融冻泥流事件的频繁发生,对生态系统和当地基础设施造成深刻影响。融冻泥流的精准识别有助于理解融冻泥流的发生和演变机制。近年来尽管基于深度学习的融冻泥流识别取得了进展,但机器学习算法在该领域的识别能力仍有待探究。本研究基于GF-2卫星遥感数据构建了一种基于集成机器学习的优化面向对象融冻泥流识别算法,引入了纹理和几何等空间信息来辅助识别融冻泥流,并基于面向对象技术改善了识别模型的错分问题。此外,基于集成学习整合不同机器学习模型的优势,以获得不低于常用深度学习模型的识别精度。结果表明,基于递归特征消除(RFE)特征选择算法剔除了多维特征数据集中的冗余特征,证明了纹理和几何信息是融冻泥流识别的有效数据补充。在优化后的面向对象机器学习模型中,随机森林(RF)的识别精度最高,总体精度为87.43%。McNemar检验表明,与单一模型相比,集成机器学习模型显著提高了融冻泥流识别精度,其总体精度为93.14%。对研究区内融冻泥流的地形特征进行统计分析后发现融冻泥流主要发生在海拔3200~3500 m之间,坡度介于5°~25°,并且以东北、北和西北为主要的坡向朝向。本研究提出的集成机器学习模型为青藏高原多年冻土区日益频繁的融冻泥流事件提供了有效的识别方法,并可为基于卫星遥感影像的深度学习识别模型制作标签数据。

CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区土壤温度和碳循环模拟的适用性评估

气候变暖对北极多年冻土和植被产生了重要的影响。CLM(Community Land Model)是应用最广泛的陆面过程模式之一,但其中复杂的边界条件和参数化过程导致模式模拟结果存在一定的不确定性。本研究评估了CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区表层土壤温度和碳循环的模拟能力,结果表明,CLM5.0可以捕捉到表层土壤温度的季节变化。在苔原和针叶林站点,CLM5.0在日尺度和月尺度都可以很好地模拟出总初级生产力(GPP)随时间的变化,但对净生态系统碳交换(NEE)的模拟结果存在一定的不确定性。CLM5.0可以较为合理地模拟高纬度多年冻土区的土壤温度季节变化,在未来的研究中可能还需要从结构、参数化方案等过程进行改进,从而进一步提升高纬度多年冻土区碳循环的模拟精度。

以UPFC为边界的新型线路距离保护方法

统一潮流控制器接入线路后使线路阻抗均匀性发生变化,传统距离保护动作性能受到影响。本文基于输电线路阻感模型提出一种以UPFC为线路边界的线路时域距离保护方法。利用保护安装处的时域电气量建立阻感模型微分方程组,使用最小二乘法对微分方程组求解,建立保护安装处电压实际值与计算值之间的拟合误差,通过计算得到的故障距离和拟合误差判断统一潮流控制器接入位置与故障点之间的关系。在PSCAD/EMTDC上进行仿真验证,实现以UPFC为边界的线路区内外故障判定。

“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。

蛇簧联轴器齿形设计与分析

对蛇簧联轴器进行了齿形设计,得到一种便于加工的弧形齿。应用ANSYS Workbench软件对所设计的蛇簧联轴器进行有限元分析,得到半联轴器、蛇簧及整体应力云图,由此验证设计的正确性。

特高压半波长交流输电线路的行波保护

中国的能源基地和负荷中心呈现逆向分布,负荷需求不断增加,能源输送问题成为关系国计民生的关键问题。特高压输电是解决中国能源输送问题的一种有效方案,因此研究特高压半波长交流输电具有重大意义。行波保护对于长线路、远距离输电具有其得天独厚的优势,根据半波长交流输电线路上的行波传播特征,提出适用于半波长交流输电线路的行波保护判据。针对半波长交流输电线路全线的保护,基于小波变换理论,选择3阶B样条函数构成小波函数的二进小波并作为主要小波方法,同时利用Mallat塔式分解算法构成保护的算法主体。在分析半波长交流输电线路模量频带空间特性以及小波函数系数序列幅频特性的基础上,确定保护的采样频率、小波变换尺度以及目标频带,并提出适用于半波长交流输电线路的纵联行波保护策略。利用PSCAD/EMTDC和MATLAB进行仿真和编程,由此得到的仿真结果验证了所提保护方案能够在各种故障类型以及故障条件下保护半波长交流输电线路全长和实现较为准确的故障测距,且具有良好的抗过渡电阻的能力。

半波长交流输电线路保护方案及装置研制

半波长线路输电距离远,故障特征与常规输电线路差异显著。针对半波长线路对保护带来的挑战,基于自由波能量保护、同步差动阻抗保护和假同步差动阻抗保护等半波长保护原理,设计了实用的半波长线路保护方案,确保近端故障单端量保护快速动作,远端故障双端量保护全线速动。针对半波长线路保护算法复杂、计算量大、采样率要求高、纵联通道延时长等难题,设计了基于中央处理器+双数字信号处理器(CPU+双DSP)的系统构架,提出了保护逻辑分处理器及分调度周期处理、假同步差动阻抗保护采样数据回退处理等关键技术,形成完整的半波长线路保护装置软硬件实现方案。经实时数字仿真(RTDS)试验和动模试验验证,所研制保护装置各项动作行为、性能指标均满足半波长输电线路安全运行要求。

柔性直流配电网保护方案及设备研制

针对典型柔性直流配电网开展了保护分区及保护配置策略研究;根据直流线路的故障特性,分析了直流极间短路故障、单极接地故障以及断线故障的保护方案。对于直流电网快速故障定位和隔离的要求,提出一种基于差动保护和多点方向信息的综合故障定位方法。基于所提出的保护和故障定位方案,研制了高采样率且具备多类型模拟量接口的直流配电网保护设备。经实时数字仿真(RTDS)系统仿真和动模试验,验证了保护方案的可行性和故障定位方法的正确性,所研制的保护设备动作行为、性能指标满足直流配电网安全运行需求。

提高直驱风电经柔直并网系统稳定性的改进V/F控制策略

针对直驱风电场经柔直并网系统的风场侧换流站采用恒压恒频控制(V/F控制)时,控制系统的阻尼较小、系统稳定性较差以及谐波含量高等问题,基于有源阻尼思想提出一种改进V/F控制策略。研究了V/F控制系统的拓扑结构,推导出其传递函数模型,基于阶跃响应曲线和奈奎斯特曲线分析了传统V/F控制系统的不足之处和改进V/F控制对系统性能的改善。最后基于Matlab/Simulink仿真平台进行了仿真验证,仿真结果表明,所提控制策略可以增大系统阻尼,减少谐波含量,降低风机投切及负荷变化时引起的振荡,提高直驱风电经柔直并网系统的暂态稳定性。

基于5G通信的有源配电网线路差动保护实用化方案

随着分布式电源的高比例接入,基于5G通信的配电网差动保护技术得到了广泛的关注和研究。针对5G通信中的数据同步及丢包误码问题,提出了基于动态时间弯曲算法的双/多端线路差动保护判据。提出了基于动态响应传输模式的5G流量控制技术,构造了基于5G通信的有源配电网线路差动保护实用化整体解决方案并研制了保护装置。仿真及测试结果均表明,所提差动保护方案具有较好的抗同步误差和抗数据丢包性能,计算量和存储量较小,5G流量消耗大幅减小。

含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护

针对大规模逆变型分布式电源接入配电网后对传统电流保护可靠性产生影响的问题,该文提出一种分区域电流保护方案。分析含逆变型分布式电源的配电网的故障特性,并将配电网线路划分为逆变型分布式电源的上游线路区域、下游线路区域和并网线路区域。针对上游线路区域的保护,提出一种自适应方向电流保护方案;下游线路区域则采用基于保护本地信息的自适应电流保护方案;并网线路区域考虑采用电流差动保护方案。通过算例系统进行仿真,验证了含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护方案的有效性。

适配柔直系统快速性及可靠性需求的雷击干扰识别方法

直流线路遭受雷击干扰易导致行波保护等灵敏性较高的主保护误动作。在主保护动作前,可靠区分雷击干扰和短路故障将有效提高主保护的安全性,保障直流系统的安全稳定运行。但对于柔直系统而言,现有雷击干扰识别方法动作速度不足,难以在主保护动作之前判定雷击/故障性质,且在因数据传输异常或噪声干扰条件下出现远偏离实际值的坏数据时,动作性能有待进一步提升。为此,提出了一种具有足够速动性及安全性的雷击干扰识别方法。首先揭示了反向线模电压行波的特征。然后根据所揭示的特征分别提出了基于小波熵相对变化率识别算法的判据以及一种结合中值滤波的线性拟合函数一次项系数大小的判据,二者协同工作实现不同雷击及故障叠加场景下雷击非故障场景的识别与主保护的闭锁,从而有效增强主保护的安全性。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在短至1 ms的时窗内即可在全线范围内完成对雷击干扰的辨识,并具有良好的抗坏数据干扰能力。

青藏高原东北部青海玉树泥流滑坡特征和成因分析

青藏高原变暖变湿,滑坡灾害频发,严重影响区域工程建设、生态环境和人类生产活动。泥流滑坡和热融滑塌、融冻泥流是季节冻土区和多年冻土区的特殊滑坡类型,形态上相似,很难区分。同时,对青藏高原泥流滑坡灾害关注程度低,研究较少。以青海省玉树州称多县直美村2017年9月7日泥流滑坡事件为例,利用实测数据、多时相遥感影像和无人机数据等多源数据和雷达技术手段进行了调查和分析。研究表明:滑坡发生在坡积扇,主滑段平均厚度约5m,体积约2.4×104m3,滑体的滑动方向和重力作用过程一致,依据滑坡三级分类系统属于堆积土浅层小型牵引式滑坡,其形成和发育与当地地质条件、连续降水和冻融循环作用有关;然后进一步总结泥流滑坡、热融滑塌和融冻泥流的特征,认为玉树滑坡是季节冻土区的泥流滑坡。该研究有助于提高人们对泥流滑坡和青藏高原斜坡灾害的科学认识。

基于数值拉普拉斯逆变换的MMC-HVDC故障电流计算

对模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统的故障暂态分析是保护策略精细化设计和设备参数选取的重要依据。为真实反映故障后架空线路上电流行波过程,有必要在分析中引入传输线分布参数模型。首先,对故障阶段的MMC进行合理等效;然后,在复频域下建立直流系统故障等值电路,采用节点分析法求解故障电流,并通过数值拉普拉斯逆变换(NILT)将复频域中获得的分析结果转换为时域响应;最后,将基于NILT的计算结果与电磁暂态仿真结果进行对比验证。结果表明:所提方法具有较高精确度,可以有效反映故障行波的传播特性,对MMC-HVDC系统的保护设计具有积极意义。

兼具抗同步误差和耐高阻能力的直流配电网单极接地故障测距方法

针对已有双端故障测距方法的缺陷,基于RL线路时域微分方程建立双端故障测距模型,利用移动数据窗和最小距离方差计算实现双端数据自同步,降低对时误差带来的不利影响;同时构建不稳定点剔除判据,规避小量相除的运算场景。在此基础上,针对高阻接地故障,利用电压源换流器短时的零模式运行向系统注入小幅扰动,配合均值滤波算法和扩大的数据窗长提高所提方法的耐过渡电阻能力。三端环形直流配电网仿真结果表明,所提方法在考虑同步误差和过渡电阻为300Ω的接地故障的场景下仍具有理想的故障测距效果,性能较现有RL双端故障测距方法有了明显提升。所提方法对采样频率需求较低,在配电网中具有良好的应用前景。