基于PCA-BP神经网络的多股铜导线熔痕定量金相识别方法研究

为实现火灾现场中多股铜导线熔痕的自动识别,采用主成分分析(PCA)和反向传播(BP)神经网络算法对四种多股铜导线熔痕(一次短路熔痕、二次短路熔痕、过负荷熔痕和火烧熔痕)的金相组织进行了识别研究。利用Image-ProPlus6.0和Axio-Imaging软件获取每种熔痕30组17维金相组织参数数据,采用PCA对四种熔痕共120组数据降维,获得前6个主成分得分矩阵,建立具有6个输入层节点,10个隐层节点和4个输出节点的神经网络模式识别模型。随机抽取每种熔痕的20组样品的主成分得分矩阵作为训练集,将每种熔痕的剩余10组主成分得分为测试数据,输入最终训练完成的模型进行识别,其识别准确率达到92.5%。实验结果表明采用PCA+BP神经网络的算法,可以较好地实现多股铜导线熔痕识别,为火灾物证鉴定工作提供了有力的工具。

受热多股铜导线的定量金相分析

通过一体化高温炉、光学显微镜和IPP图像分析软件等工具,研究了某截面尺寸为4mm2的多股铜导线在不同受热环境下的晶粒尺寸变化及分布规律。结果表明:加热温度、加热时间以及冷却方式对多股铜导线的晶粒面积及分布情况均有不同程度的影响,且呈现一定的量化规律;通过对受热多股铜导线进行金相定量分析,可以为火灾物证鉴定提供一定的参考依据。

多股铜导线一次短路熔痕金相定量分析

模拟火灾现场形式,利用火灾痕迹物证综合试验台,制备多股铜导线的一次短路熔痕,设计自然冷却、水激冷却等不同冷却环境,通过金相显微镜观察其金相组织,同时,进行10次同条件实验,进行横向比较,判断金相显微组织呈现出来的稳定性,利用IPP图像分析软件,对实验采集结果进行定量分析,归纳金相组织的量化指标。实验结果表明,火灾现场电器元件短路时间、火场温度、导线冷却方式均可对多股铜导线的一次短路所形成的短路熔痕金相显微组织的微观形态产生一定影响。通过横向比较分析实验数据,进行数学建模归纳运算,排除干扰因素条件,得到的多组实验数据的金相显微组织形态具有极其一致的相似性和稳定性。

过电流倍数对多股铜导线故障的影响研究

利用警察大学自制电气故障模拟装置,使用水平放置的BVR 2.5 mm^2导线,研究多倍数过电流对其发生故障的影响。当多股铜导线发生过电流熔断现象时,会形成多种熔痕,根据熔痕形成过程中所参与的影响因素,可将熔断痕迹分为两类。导线绝缘未发生燃烧时的熔断痕迹形成环境较为单一,熔痕中α相呈现典型的一次枝晶形态,内部孔洞多而小。导线绝缘发生燃烧时的熔断痕迹形成于高浓度绝缘热解气体氛围中,同时还受火焰的热作用,影响因素较为复杂,除绝缘未发生燃烧时出现的共同特征外,电弧作用区熔痕会出现晶界开裂,股间熔痕出现珠串状孔洞现象。上述特征可作为认定过电流故障的可靠依据。

多股铜导线实体火烧熔痕金相鉴别技术研究

分析了多股铜导线实体火烧熔痕的宏观形貌特征和金相组织特征;借助Axio-Imaging软件对比探究了两种实体火烧熔痕及过负荷熔痕的Cu2O含量。结果表明:箱体火烧熔痕和汽油喷灯加底部燃烧火烧熔痕都包含线端熔珠、结疤痕和坑洞熔痕三种类型;上面提到的两种熔痕以及过负荷熔痕金相组织存在相似特征;过负荷熔痕的C/O含量最高,汽油喷灯加底部燃烧熔痕次之,箱体火烧熔痕最低。该研究为更加准确认定火灾现场中多股铜导线熔化痕迹提供了数据参考和科学依据。

盐雾老化对多股铜导线接头过热影响研究

参考相关规范设计盐雾试验箱,对三种不同形式连接的多股铜导线接头进行老化试验模拟制得老化接头,并对三种接头的电阻、通电温升、微观形貌进行研究。结果表明,老化试验后各接头接触电阻均有增高,通电后温度升高,且螺纹压接接头在老化后的通电试验中出现崩裂产生电弧现象;未进行老化试验时,各接头通电升温后线芯表面微观形貌与对照组无明显区别,老化后出现了不同程度的氧化腐蚀,老化试样通电后氧化层消失,线芯表面有不同程度的剥离脱落情况。

电气短路火灾中火场温度环境对多股铜导线金相组织的影响

以横截面积为2.0 mm^(2)的多股铜导线为原材料,结合电气发生的一次和二次两种短路故障,制备一次短路熔珠和二次短路熔珠,并以此基础制备对应的温度环境试样和热时间试样。通过高温拉伸测试、金相组织定量分析,研究电气短路火灾中火场温度环境对多股铜导线金相组织的影响。试验结果表明:多股铜导线的拉伸位移和断面收缩率在高温环境下显著降低,高温时间的增加会使两种短路熔珠发生组织变化,但对一次短路熔珠热时间试样的影响较小。两种短路熔珠的温度环境试样晶粒均随着温度的增加而增大,且晶粒显著的方向性特点逐渐消失。温度对于一次短路熔珠的影响较大,时间的增加对其的影响相对较小,二次短路熔珠会受到温度变化和高温持续时间长短的双重影响。

电缆接地屏蔽层结构对传输线参数影响的有限元分析

电缆传输线模型具有广泛的应用场景,比如电磁暂态仿真、电缆局部放电诊断等。电缆的传输线参数受到电缆接地金属屏蔽层结构的影响。为了分析这种影响,研究了3种屏蔽结构:①整层接地铜屏蔽;②多股铜导线构成的接地屏蔽;③多股铜导线和铅层构成的双层接地屏蔽结构。首先构建了前两种屏蔽结构电缆的二维模型,有限元仿真获得的传输线参数和实测结果的对比验证了仿真的正确性,在此基础上对比分析了3种屏蔽结构对传输线参数的影响。为了解决二维模型无法表征多股铜导线螺旋结构的问题,针对多股铜导线屏蔽电缆构建了三维模型,进一步利用有限元法分析了铜导线数量和螺旋角度对电缆传输线参数的影响。