Data Logging and Control of a Remote Inverter Using LoRa and Power Line Communication

For decades, the power system was highly centralized. With the growing integration of distributed generations into the system, there is a necessity for bi-directional communication methods to monitor and control the remote assets. The primary objective of this paper is to develop a communication link for monitoring and controlling a grid-connected inverter in a remote location. Furthermore, the paper presents developments that have been incorporated to improve the communication link. The literature survey indicates that LoRa is superior compared to other technologies, but has some security and reliability issues. This paper also presents an encryption algorithm to improve the security of the LoRa link. Local data storage added to the system before transmitting data increases the system reliability. A display at the transmission end is added to improve the user-friendliness of the communication link. A Powerline Communication link is parallelly added to the LoRa link to improve the reliability. Finally, tests are conducted with an actual inverter and the results are presented. The tests show that the developed communication link has improved security and reliability, while its open nature makes it highly scalable and adaptable for employment in other smart grid applications.

滤波参数对逆变器输出波形的影响研究

为了探究滤波电感、电容、滤波器结构及磁芯材料对逆变器输出波形的影响,文中设计一种LLC型滤波结构。在双极性驱动方式下,LLC型滤波电感、电容参数增大,逆变器输出波形对称性更好。但随着参数持续增大,该滤波结构会引起输出波形起始波动时间延长,波动程度增大,电路阻抗、无功功率增加及波形过矫正。对LC型、LLC型、LCL型三种滤波结构的对比研究结果表明:在电感、电容参数为3 mH和14.1μF时,三种结构都具备较好的滤波特性;LLC型滤波结构具备更好的线路阻抗平衡特性,输出波形对称性更好。研究了铁硅铝、锰锌铁氧体以及非晶纳米晶三种磁芯材料对LLC型滤波特性的影响,发现在参数相同时,磁导率越高波形对称性越差,阻抗变大会导致逆变输出波形畸变。因此,在逆变器滤波设计中应综合考虑电感、电容、磁导率及线路阻抗平衡问题,以提高滤波器的工作性能。

含分布式电源逆变器的配电网线路故障定位分析

为解决含有分布式电源逆变器的配电网线路故障定位问题,提出了利用电压和电流信号的单端定位方法。分析了分布式电源机组的基本模型,论述了含有逆变器的分布式电源的序阻抗网络。给出了针对单相接地故障、两相接地故障、两相相间故障的故障定位模型,并针对故障后的波形、直流分量衰减的影响进行仿真,说明了故障阻抗对故障定位的影响,且故障定位不依赖于故障前的信息。所提出的方法在应对故障电阻变化以及电弧的动态行为方面表现出较高性能。

水利隧洞工程洞身开挖与衬砌施工工艺

为了最大限度上利用水资源,我国近年建设了很多水利工程项目,其中涉及大量的隧洞工程,洞身开挖和衬砌施工是隧洞工程施工中的关键环节,直接影响着施工周期以及施工过程的安全。首先对某水利隧洞工程项目进行概述,简要分析了整体施工思路,然后从洞身开挖、仰拱开挖衬砌施工、边顶拱衬砌施工等层面详细分析了施工工艺,积累了实践经验,对于提升我国水利隧洞工程的施工技术水平具有一定的实践意义。

Real-time State Monitoring During Switching Mode Transitions in High Power Three-level Inverters

大功率多电平逆变器近年来在实际工业生产中得到越来越广泛的应用。多电平逆变器由于结构复杂,采用元器件较多,因此在设计和实验中,实现各个工作状态下运行参数的同步监测和分析较为困难。本文针对大功率三电平逆变器,实现开关动态特性的在线测试,在此基础上,进一步研究三电平逆变器在开关状态变化时理论与实际负载运行工况下电路拓扑的转换变化规律。通过全电路电气参数和元器件状态的实时监测,发现在三电平逆变器非正常运行状态下开关转换时额外电应力,同时,深入研究在实际工况运行条件非正常状态下该额外电应力出现的机理和原因,为三电平逆变器的故障诊断提供了参考,对于设计高可靠性的多电平逆变器系统有一定的理论和现实意义。

预制装配式仰拱与衬砌接头直剪试验研究

装配式结构具有成本低、工期短和绿色施工等优点,因此中国正在大力推动装配式技术的应用.装配式技术应用于高速公路隧道建设中时,预制装配式仰拱与现浇衬砌接头处存在较大的安全隐患,容易发生剪切破坏.为了探究该类装配式结构接头处直剪受力状态下的抗剪力学性能,以接头的界面植筋率、界面尺寸和界面处理方式作为变化参数,设计并制作了21个“Z”字形试件开展直剪试验,观测了试件失效的全部过程以及破坏形态,获取了试件的剪切-滑移曲线,系统地分析了接头直剪力学性能的变化规律.结果表明:试件破坏分为植筋剪断和混凝土失效两种破坏形态;随着界面植筋率增加,试件极限抗剪承载力、延性和抵抗界面损伤演化的能力均随之提升;界面植筋率由0.7%增至1.1%时,极限抗剪承载力提升最大为66.4%;界面凿毛处理后试件的抗剪性能更优,其延性提升最大为41.5%;界面植筋率相同时,随着界面尺寸的增大,抗剪承载力随之提升,最大提升64.8%;试件抗剪性能存在一定的尺寸效应,界面尺寸较小试件的抗剪承载力随界面植筋率增加而提升的效果不显著.最后根据相关规范计算方法,基于试验结果和拓展的剪切-摩擦理论,提出了改进的预制装配式仰拱与现浇衬砌接头的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合度良好.

基于差模开关振荡的变频电机绕组相端绝缘状态特征提取与解耦

变频电机相端绝缘受脉冲宽度调制高频开关暂态过电压冲击易发生劣化。利用开关振荡谐振效应可望灵敏感知相端绝缘状态的微弱变化,但绝缘状态特征存在多因素高频耦合的问题。为此,该文提出一种基于差模开关振荡的相端绝缘状态特征提取与解耦方法。首先,通过分析变频电机系统开关振荡主导模态,选择高频差模开关振荡作为敏感模态,解耦逆变器功率器件分布电容的影响;然后,通过变分模态分解算法提取多模态开关振荡中的差模频率特征,解耦暂态运行工况下功率器件动态开关时间的影响。最后,利用逆变器侧和电机侧差模开关振荡电流幅值比特征,解耦电缆高频分布参数的影响。在380V/3kW永磁电机变频驱动系统中验证所提方法的有效性,结果表明,所提方法能够灵敏反映电机相端绝缘状态的微弱变化,可以有效解耦逆变器、电缆、运行工况等因素的影响。

逆变型新能源场站送出线时域方向元件

逆变型新能源暂态故障特征可能导致送出线保护近区故障时现有距离保护方向元件不正确动作。基于逆变型新能源故障期间输出的正序无功电流特征,文中提出了适用于逆变型新能源场站送出线的故障方向判据,通过比较故障时保护安装处正序无功电流计算值与参考值之间的欧氏距离区分正、反向故障。仿真结果表明,提出的方向元件在各种故障场景下都能够准确地判断保护近区故障方向。

常规直流逆变站交流送出线路距离保护适应性分析与对策

常规直流逆变站交流送出线路故障通常会引发换相失败,存在故障电压和电流波形畸变等问题,可能导致工频相量距离保护性能劣化。首先,分析了工程中广泛应用的正序电压极化距离保护在常规直流逆变站交流送出线路中的适应性,分析结果表明,当逆变站运行于单回交流出线工况时,传统正序电压极化距离保护不再适用;然后,基于交流线路的RL模型,提出了基于波形相关系数的时域距离元件,可以不受逆变站非线性输出特性的影响,并针对时域距离元件存在的出口近区故障方向判别问题,利用电流畸变程度判断故障方向;最后,通过仿真验证了时域距离保护方案的有效性。

砂卵石地层矿山法隧道长、近距离平行侧穿地铁既有线施工技术

新建北京地铁16号线丰台站至丰台南路站矿山法暗挖区间长、近距离平行侧穿既有北京地铁9号线丰台东大街站至丰台南路站暗挖隧道。新暗挖隧道开挖对既有线运营安全影响较大,同时既有线运营期间对新隧道初期支护、二次衬砌施工有较大扰动,为保证既有地铁线路的结构安全、运行稳定以及新隧道初期支护、二次衬砌施工安全,采用“深孔预注浆加固地层+上下导洞(增设临时仰拱)+台阶法”的施工工艺,对施工全过程既有线和新建隧道结构的变形值进行了有效控制,通过分段拆除临时仰拱,及时完成二次衬砌合龙,使得新建地铁线路顺利完成,既有地铁线路的运营也未受影响,本长、近距离侧穿段的顺利施工得到了广泛认可。

过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究

以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。

光伏直驱变频多联机在严寒地区的经济性与碳排放量分析

在严寒地区,极端的气候条件和辐照强度的不稳定性给光伏直驱变频多联机的运行带来挑战。通过监测光伏直驱变频多联机在严寒地区近零能耗办公建筑中的运行情况,对实验期间的运行能耗进行分析。结果显示:光伏直驱变频多联机系统在实验期间的运行成本比普通多联机空调系统节省了约55.81%,经济效益显著。光伏直驱变频多联机系统的静态回收期小于10年。在建筑设计寿命20年以内,光伏直驱变频多联机系统的碳排放量比普通多联机空调系统降低了约56.95%,降碳效果明显。

滇中引水工程现浇仰拱全工序施工装备设计与应用

为实现敞开式TBM掘进与现浇仰拱同步施工,提升现浇仰拱衬砌质量,缩短工程工期,结合长大敞开式TBM水工隧洞现浇仰拱施工边界条件,研制大跨径现浇仰拱全工序施工装备。从功能要求、主桥、支腿、前后爬坡轨、行走系统、仰拱衬砌等方面对现浇仰拱全工序施工装备开展详细设计,提出将主桥行车路面抬高,在主桥下部设置11个长度12 m功能作业区的创新思路,并在现场进行充分验证。工程实践表明:1)全工序现浇仰拱装备主桥支撑系统、行走驱动系统、模板浇筑系统使用效果初步达到设计预期;2)全工序现浇仰拱装备组装效率高、整体移动便捷、与现场施工工序契合度高、人员作业空间大,劳动强度低,施工进度最高可达到240 m/月,有效提升了TBM施工现浇仰拱技术的发展水平;3)全工序施工装备作为水工隧洞全新的工装,开创了新的施工工艺。但是该装备使本来狭窄的隧道显得更为拥挤,掘进施工交通流量受限,导致浇筑混凝土、钢筋、轨排的运输与TBM掘进物料运输之间的矛盾逐步显现,保障施工通道和TBM掘进有效进度匹配性的问题有待进一步研究。

硅钢脱碳退火机组卷取机弱磁区张力优化

由于近期硅钢市场需求强劲,连续退火机组投产10年后面临提速、提质的要求,材质单层越来越薄,整卷后工序成材率、让步率,受到卷取张力的影响越来越明显,通过研究张力控制的原理及张力优化方案、建立实际作用于带钢卷取的张力模型,逐步排查出处于弱磁区的卷取机异步电机转矩精度、线性度不足,针对电机传动(逆变器)、PLC程序的优化使得转矩精度达到工艺的要求。

稞老湾梁隧道病害处治技术研究

稞老湾梁隧道因建设年代较早,隧道防排水和防冻措施不完善,隧道渗漏水和衬砌裂损病害严重,气温较低时路面常出现大面积结冰现象,影响交通安全。根据现场调查和专项检测结果,对隧道的技术状况和安全性进行评价。借鉴以往处治经验,本文提出“钢筋混凝土套衬加固+增设仰拱+重建隧道防排水系统”方案对隧道病害进行处治。

巨型“圆筒+倒锥体”结构尾调室井身段衬砌施工

以往地下电站尾调室的体型多以规则的圆筒式或者矩形结构进行设计,但在特殊地质条件下,为确保洞室结构安全,其设计结构体型不得不进行异与常规的优化设计,白鹤滩水电站右岸8号尾水调压室就是这其中的典型代表作品之一,在高地应力、柱状节理、大型层间错动带、陡倾角断层等不良地质条件下,设计巧妙的采用了“圆筒+倒锥体”的井身段结构,巧妙地实现了调压室井身段由A48 m过渡到穹顶的A39.2 m,极大减小了调压室穹顶跨度,使整个穹顶呈流线型结构。但该设计导致调压室井身上部边墙处于倒悬状态,给施工带来了极大的挑战。

丝绸之路交融下早期于阗佛寺壁画中的人体图像研究——以和田达玛沟出土晋代壁画为中心

21世纪以来在新疆和田策勒县达玛沟古代佛寺遗址的考古发掘中,出土了7块绘制于晋代的壁画残片。这组壁画残片中蕴含着7个裸体、半裸体的伎乐天神人体形象。达玛沟晋代佛寺壁画的艺术风格具有早期犍陀罗艺术的特质,人体造型具有秣菟罗艺术的因素。壁画注重以线描表现人体的审美取向是受中原人体绘画的影响。这组壁画采用倒“U”形图式构图是对大夏—亚里克艺术中“列龛立佛”模式的模拟,线描与晕染相结合的绘画方法,展现出在中原文化影响下早期于阗佛教绘画创作的本土化实践。

激光投线仪在隧道仰拱边墙施工中的精确定位技术研究

本文专注于激光投线仪在隧道仰拱边墙施工中的精确定位技术研究。通过深入分析激光投线仪的机械结构、工作原理和技术特性,探讨了其在提高隧道建设精度和施工效率方面的应用潜力。文章还评估了这种技术在实际工程中的表现,特别是在提升定位精度和工作效率方面的优势。研究结果表明,激光投线仪能显著提高隧道仰拱边墙施工的精确度,为未来隧道工程提供了重要的技术参考。

特高拱坝基础倒垂线锚固深度研究

垂线系统是特高拱坝水平位移监测中最可靠、精度最高的系统,基础倒垂线作为整条垂线组的基准,其测值可靠性将直接影响拱坝整体变形测值。文章在有限元计算的基础上,在白鹤滩特高拱坝基础布置不同深度锚固点的倒垂线,并结合蓄水期实测数据进行验证分析,研究经济、合理、技术可行的特高拱坝倒垂线锚固点深度,可供类似工程基础倒垂线锚固深度设计借鉴。

基于电流源型变频器的电机长线驱动方法

为解决因电机运行环境干扰信号过多、各项运行指标配比不均衡导致长线驱动稳定性差的问题,提出一种基于电流源型变频器的驱动方法。先建立电机同步运行模型,求解在不同的时间节点下电机定子、转子以及转动角等各项参数的同步变动关系,然后将该关系值作为长线驱动的初步参照,分别设计单闭环和多闭环驱动机制,最后采用电流源型变频器参照控制电机线路电流和电压的极限变化,通过变频器阈值调节使得电压和电流驱动达到平衡状态,以平衡值为阈值建立驱动器。实验数据表明,所提方法长线驱动性能表现较佳,电机运行稳定性强。