风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

西南山区铁路客运专线隧道底鼓病害变形监测研究

西南山区铁路客运专线具有高桥隧比、沿线地质条件复杂恶劣等特征,在建设和运营过程中易出现各类工程病害。文章基于某隧道底鼓变形病害,设计并开展包含围岩变形、仰拱受力和道床板沉降变形3个监测指标的隧道变形监测方案。通过对监测数据进行分析,获取隧道和围岩受力变形的演化规律,据此提出后续加密轨道几何形位静态、动态检测和衬砌结构贯通裂缝观测、实施列车降速运行等处理措施。相关研究可为该客运专线的安全运营提供有力保障,同时为类似工程隧道病害的监测和整治工作提供有益参考。

融合稳态和暂态特征量的接地故障选线方法研究

单相接地故障是配电网运行时发生概率最高的故障,但接地时存在电气故障特征弱、外界干扰大的情况,使得配电网存在接地选线困难的问题。对此,提出基于稳态和暂态故障特征量相融合的配电网接地选线方法,分析单相接地时接地故障线路与非故障线路对地电容电流突变量五次谐波分量在幅值和相位上的差异性,利用经验小波变换提取故障零序电流的低频分量综合相关系数和高频分量相对权重系数,并利用模糊神经网络实现融合特征量与故障的非线性映射诊断。建立配电网接地故障仿真模型,通过多重干扰下的选线对比分析,验证了本文方法的有效性和优越性。

一种电缆线路接地环流在线监测系统研究

研制了一种电缆线路接地环流在线监测系统,该系统由电缆隧道端的监测装置和远端监测后台组成。监测装置采用无线通信、感应取能方式方便灵活监测电缆环流,后台监测分析系统具有数据查看、报警查看和历史数据查看等功能,提高了电缆接地环流测量效率。

基于变压器故障量的分布式小电流接地选线方法

提出并分析了一种基于变压器工频故障量的分布式选线方法和一种基于变压器暂态故障量的分布式选线方法。分析表明,工频故障量选线方法可用于中性点经消弧线圈接地系统欠补偿状态的一部分场景;暂态故障量选线方法比较的是变压器负荷侧暂态故障参考量与被保护线路暂态故障量,这两个暂态故障量具有近距离串行的电流关系,两者的幅值与波形变化都很小,因此具有受干扰小和可靠性高的优点。

gprMax干扰消除方法优化隧道壁后空洞成像特征研究

为解决传统探地雷达图像处理方法在检测隧道衬砌钢筋影响下的壁后空洞时,二维模型不能有效描述空洞三维特征,存在计算效率低、计算精度不足的问题,综合运用平均消除法、指数增益法和时间零点校正法,结合雷达信号随双程窗口时间变化的特点,引入分段函数计算步骤,提出gprMax干扰消除方法,并验证该方法在正演模拟结果处理中的可行性。结合工程实际注浆情况和隧道壁后空洞的检测过程,采用基于时域有限差分法的gprMax软件设计隧道壁后注浆空洞的三维模型,采用gprMax干扰消除方法优化图像结果,对不同工况下的正演模拟图像成像特征进行分析。结果表明:1)gprMax干扰消除方法的正演模拟处理结果与室内混凝土板中圆形空洞结构模型试验的实测结果总体一致;2)水平测线中矩形空洞信号特征呈现出“凹”字形,垂直测线中矩形空洞信号特征呈现出类似直达波的特征,由空洞的三维特征图获取数据可计算得到空洞尺寸和埋深信息;3)gprMax干扰消除方法可以有效增强埋深较大处空洞的电磁信号强度。由研究结果可知,gprMax干扰消除方法在提高了隧道壁后空洞检测数据处理效率的同时保证了计算准确性和精度。

地面堆载下盾构隧道结构韧性演化规律研究

韧性理论的提出和发展为盾构隧道结构性能评估提供了新思路。在提出考虑历史最大变形的衬砌性能指标基础上,建立包含管片、接头和非线性土弹簧的精细化三维有限元分析模型,研究了地面堆卸载作用下,不同埋深盾构隧道结构响应特征和韧性演化规律。结果表明:地面堆载下拱顶、拱底内弧面受拉,拱腰外弧面受拉,受错缝拼装影响,结构内力和损伤集中于边环纵缝相邻的中环管片处;卸载阶段隧道水平收敛减小,完全卸载后的残余变形随堆载量增加而增大,相同水平收敛情况下浅埋隧道卸载后变形恢复率大;隧道结构韧性随着水平收敛的增大快速降低,而缩短响应时间、提高修复措施效率可以提升隧道结构韧性;将隧道结构韧性分为4个等级,当结构进入极低韧性阶段时,应采取更加高效快速的综合修复方案,同时避免造成结构的二次损伤。

盾尾注浆材料硬化特性对隧道和地层力学响应影响的有限元模拟研究

为了探究注浆材料硬化和注浆压力的消散过程对软土地层和隧道衬砌受力变形的影响,以青岛某地铁隧道为背景,考虑盾构机与土体相互作用、衬砌-注浆层-土体相互作用,以及注浆材料硬化和注浆压力消散过程,基于ABAQUS有限元平台建立了盾构施工精细化的有限元数值仿真模型,并利用实测地层沉降和隧道衬砌的收敛变形验证了数值模型的合理性。同时,对注浆材料初凝时间分别为0、2、6、12 h的数值模型进行了计算,获得了地层和隧道衬砌受力变形随注浆材料硬化过程的发展规律,以及注浆材料硬化特性对地层和隧道衬砌受力变形的影响规律。模拟结果表明:盾尾注浆8 h以内,地层的沉降和水平位移以及隧道衬砌的围岩压力和内力增加显著,注浆时间超过8 h后增加变得缓慢;注浆材料的初凝时间越长,地表沉降、地层水平位移和竖向位移则越大;衬砌拱顶和拱腰的径向收敛越大,拱底径向收敛则越小;衬砌的轴力和弯矩在注浆8 h以内增加显著。

新线引入既有客运专线车站软土地基加固技术

以新线引入既有客运专线车站软土地基加固工程为依托,开展布袋注浆桩试桩研究,分析不同浆液配比布袋注浆桩复合地基加固效果,对布袋注浆桩施工工艺、质量检验进行了研究。结果表明:布袋注浆桩机械设备高度低,对既有线影响小,对于空间受限的邻近营业线地基加固工程适用性强;提高单位面积布袋质量、采用桶式钻头引孔等可解决碎石成分类填土地基应用布袋注浆桩技术时遇到的布袋破裂、塌孔等问题。浆液质量配比水泥∶水∶粉煤灰=0.70∶0.55∶0.45时桩身无侧限抗压强度平均值9.6 MPa,加固效果优于高压旋喷桩;采用低应变反射波法检测桩体完整性效果较差,工程应用中应加强桩身取芯检测。

基于有源消弧暂态衰减信息的配电网接地故障跟踪检测方法

现有配电网单相接地故障检测技术缺乏消弧过程的故障程度跟踪与选线能力。该文充分利用消弧过程中的暂态信息,建立考虑线路参数不对称的集总参数等效模型,论证消弧过程零序电压衰减直流特征的物理意义,提出考虑快速消弧的配电网故障检测新方法,对于低、高阻接地故障均有较高的检测灵敏度。实际应用中,仅需观测消弧全补偿电流投切过程中零序电压及零序电流波形,即可实现过渡电阻测量、故障程度跟踪与故障选线,具有瞬时性故障实时跟踪、故障检测与故障消弧同步进行的优势,操作简单、易于实现。仿真实验证实了方法的有效性,为配电网故障检测提供了新的理论依据。

探地雷达法在水工隧洞衬砌隐蔽缺陷检测中的应用

水工隧洞衬砌施工过程中易产生隐蔽性缺陷,危害隧洞的安全稳定运行,因此同步开展检测对保证施工质量具有重要作用。探地雷达法属于当前较为先进的混凝土质量原位检测技术,根据该方法基础原理和数据采集及处理方法,以新疆某水利枢纽为例分析研究该方法在中孔溢洪洞衬砌质量检测中的具体应用,结果表明,探地雷达法可通过研究电磁波在衬砌结构体内传播特征对隐蔽性缺陷进行无损、经济、高效检测,可为指导后续处理方案设计提供科学的数据服务和决策支持。

基于复频率信号注入的直流接地极线路故障测距方法

在直流输电系统接地极线路配备阻抗监视系统的背景下,可利用高频测量阻抗特性实现故障距离的精确计算。然而,分析发现直流系统接地极线路在不同故障条件下可能产生相同的高频测量阻抗,这意味着测量阻抗与故障距离间不是一一映射关系,由单一测量阻抗难以得到准确的故障距离。文中分析了高频测量阻抗的重合特性随注入信号变化的特征,提出了基于复频率信号注入的故障测距方法,并给出了复频率的选定策略。该方法改进了基于高频测量阻抗幅相特性的接地极线路故障测距方法,实现了故障位置的准确计算。最后,通过仿真算例充分验证了所提测距方法的可行性和精确性。

多源观测资料在六盘山西侧一次强对流暴雨中的应用

利用常规气象探测、ERA5逐1 h再分析、区域气象站、X波段双偏振、C波段多普勒及风廓线雷达等多源资料,对2022年7月15日六盘山西侧发生的一次被业务常用数值模式和预报员主观预报均漏报了的强对流暴雨进行综合分析。结果表明:此次暴雨发生在西太平洋副热带高压西北侧,主要落区为低层暖式切变线南侧及低空急流左前侧。在六盘山地形作用下,中尺度地面辐合线、中尺度西南急流和中尺度涡旋可能是此次暴雨的重要触发、维持和增强系统。暴雨由两条中尺度回波带造成,其上对流单体呈后向传播,存在明显的列车效应。地面5 min降水量明显增强前1~2 h,有低空急流加强、垂直风切变增加、急流中风速向下脉动和干侵入等现象,对暴雨预报预警有很好的参考意义。50 dBz以上强度回波面积、垂直积分液态水含量、回波顶高、大范围的差分传播相移(K_(DP))和差分反射率因子(Z_(DR))的大值区对强降水落区有较好的指示意义,K_(DP)能较好反映强降水强度。最大K_(DP)和Z_(DR)均较最强5 min降水提前10 min出现,Z_(DR)弧和Z_(DR)柱也较最强5 min降水提前10~20 min出现。最强降水时段,K_(DP)达3.0~4.0°·km^(-1),对应Z_(DR)为3.0~3.3 dB,相关系数为0.90~0.95,说明雨滴直径大且数浓度大,增加了降水的极端性。

高压直流输电对地电场观测影响特征分析

随着我国“西电东送、南北互供、全国联网”基本战略的实施,多条高压直流输电线路投入运行,对地电场观测造成的干扰愈显突出。为此,总结了全国地电场台站受高压直流输电干扰特征和规律,从统计意义上概括典型干扰形态,包括方波、尖峰和方波+尖峰3种,其中以方波为主,占比约65.5%。通过理论推导,结合干扰实例,探讨了不同干扰形态产生的原因及影响机理,认为在近接地极区域表现为方波形态,在线路中心区域表现为尖峰形态,在二者重合区表现为方波和尖峰的组合形态。对比同一线路不同干扰事件,分析了干扰特征和台站与高压线路的相对位置、与接地极距离、影响区域地下结构等因素的关系,为识别和判定此类干扰提供了依据。

并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法

针对谐振接地系统对地参数测量不准确以及高阻接地故障选线困难的问题,提出了并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法。基于消弧线圈并联阻尼电阻的投切特性,利用投切阻尼电阻前后零序电压幅值与相位的变化关系,测量系统对地电导与电容参数。在系统正常运行时,通过调整并联阻尼电阻值大小,测量各馈线零序导纳值。在发生接地故障后退出阻尼电阻,测量故障后各馈线零序导纳值,可消除系统参数不对称、互感器采样不同步的影响,主动构造故障前后各馈线的零序导纳相角差,实现故障线路的准确判别。在PSCAD仿真环境下对所提方法进行验证,结果表明:所提方法能够精确测量对地电导与电容参数,测量相对误差不高于0.6%;在不同馈线、不同过渡电阻下发生接地故障时,能准确判别故障线路,耐过渡电阻能力达10 kΩ。

基于牵引力-滑转率特性的高速电驱履带车辆行驶路面辨识方法研究

电驱动高速履带车辆质量大、行驶速度快、行驶条件复杂,识别地面特性对其动力学控制具有重大意义.基于电驱动高速电驱履带车辆与地面之间的牵引力-滑转率特性,本文提出了一种利用长短期记忆神经网络(LSTM)进行路面识别的方法.通过采集车辆行驶过程中的驱动电机转矩、转速信号及惯性测量单元得到的车辆纵向、横向加速度信号,记录并筛选出在一个滑转率变化过程中的牵引力-滑转率特征数据,通过LSTM神经网络,将特征数据归类,识别出当前行驶路面类型.该方法具有采集设备简单、信号易获得、算力要求较低等优点.仿真结果表明,该方法能够将车辆行驶路面准确归类于三种典型高、中、低附着路面.

基于双频法和漏电流比较法的综合选线技术

针对双频法在实船运用中暴露出来的问题,论文提出了一种综合了双频法和漏电流比较法的选线策略,分析了各支路在不同频率的低频信号下的漏电流关系并应用于双频法无法解决的小电阻接地选线问题,分析了各支路漏电流大小排序与对地电容大小排序间的关系并应用于双频法无法解决的大电阻接地选线问题,当接地电阻处于双频法的可测范围内时仍然使用双频法测支路绝缘电阻的方法进行选线。通过Matlab/Simulink平台的仿真计算表明,该综合选线技术是可行的。

临近既有铁路增建新线地基处理施工影响比较分析

我国东南沿海一带,铁路既有线的建设时代久远、铁路路基建设标准低,地基土质条件差,受增建新线铁路路基的地基处理施工影响明显。对地基处理施工进行现场监测,选取施工影响小的地基处理方法对保障既有铁路运营安全至关重要。根据超孔隙水压力、地表位移和深层位移的现场施工监测数据,分析地基处理施工影响范围和程度,得到以下结论:(1)施工影响由大到小的排序为高压旋喷桩(管桩)>水泥搅拌桩>全方位高压喷射(MJS)桩>布袋桩;(2)水泥搅拌桩施工影响范围在5 m左右,高压旋喷桩施工影响范围高达10 m,布袋桩施工影响范围大约为3 m,MJS桩施工影响范围在4 m左右。对比高压旋喷桩、管桩、布袋桩和MJS桩与搅拌桩施工影响大小,优化临近既有铁路增建新线的地基处理方案,可以有效控制增建新线地基处理对既有铁路的扰动影响,确保既有铁路安全。

高地温环境条件下超细粉掺量对隧道衬砌混凝土抗压及抗渗性能的影响

通过模拟隧道衬砌混凝土高地温服役环境,研究隧道衬砌混凝土在环境温度20、60和80℃下3、7和28 d的抗压及抗渗性能,分析高地温环境条件下隧道衬砌混凝土抗压及抗渗性能变化规律,以为高地温环境条件下隧道衬砌混凝土的施工提供理论支持和经验借鉴。研究结果表明:高温养护环境能够提高隧道衬砌混凝土3和7 d抗压强度,但80℃高温养护环境会降低隧道衬砌混凝土28 d抗压强度;随着超细粉掺量的增加隧道衬砌混凝土抗压强度先增强后降低,当掺量为30%时,混凝土的抗压强度最大;随着温度的升高和超细粉掺量的增加,隧道衬砌混凝土的电通量总体呈下降趋势;同一个配合中,混凝土试件的模态弦长随养护温度的升高没有出现明显变化,但平均弦长随养护温度的升高而降低。

基于探地雷达的隧道衬砌空洞检测方法

隧道衬砌内部空洞等病害检测已经成为隧道检修人员的主要工作之一。本文提出一种将探地雷达与深度学习相结合的隧道衬砌空洞检测方法,通过雷达探测和仿真模拟,得到大量衬砌雷达图像,并对图像进行标注和制作数据集。基于YOLOv5(You Only Look Once version 5)目标检测模型,结合数据集目标特征,提出一种检测衬砌空洞的算法,引入特征融合模块提高网络感受野,并采用K-means聚类算法提高检测准确率。通过现场检测,本文的检测方法准确率达到了97.7%,准确可靠,可在工程中进行应用。