基于Bayes推断的交流接触器剩余电寿命预测

针对交流接触器可靠性开展研究,首先分析交流接触器的电弧侵蚀机理,建立了计及电弧电压及电弧重燃影响的电弧侵蚀模型,根据该模型仿真得到的交流接触器性能退化特征参量变化过程与交流接触器的实际退化规律一致。分析不同工况下性能退化数据特征,提出了不同工况下先验信息的等效折算方法,解决了不同工况下的先验信息利用问题。建立了基于Bayes推断的交流接触器剩余电寿命预测模型,提高了剩余电寿命预测精度,实现了利用不同工况下性能退化数据对交流接触器进行剩余电寿命预测。在AC-4、AC-3两种工况下进行了交流接触器电寿命仿真分析及实验分析,相对误差均小于5.5%,验证了方法的准确性。

基于触头燃弧损耗的动车组交流接触器剩余电寿命预测

动车组交流接触器的性能状态与列车运行安全密切相关。针对动车组交流接触器在三相不均匀燃弧损耗工况下,特征参数变化趋势与电寿命趋势的复杂映射关系问题,提出一种基于触头燃弧损耗的电寿命预测方法。首先,基于触点的燃弧机理,分析了导致三相触头之间燃弧损耗差异的原因,并在此基础上进行了随机燃弧损耗和定相燃弧损耗2种模式下的电寿命试验。然后,提取电寿命试验过程中的接触器特征参数,利用Spearman等级相关系数方法计算各特征参数与累积燃弧损耗之间的相关性,以此筛选出相关性强的特征参数构成状态识别的特征参数组。接着通过多元线性回归的方法对特征参数组进行融合,得到表征燃弧损耗状态的指标,对比指标曲线与实际寿命曲线发现试验样本存在初始燃弧损耗量的问题。之后建立基于相似性的接触器剩余燃弧损耗量预测模型,在评估环节引入能将初始燃弧损耗量的不确定性问题转化为时延问题的时延参数,通过交叉验证的方法选定最优时延参数,并建立综合评价指标对模型进行评估。最后,利用试验样本对预测模型进行了验证,并以定相燃弧损耗样本为例通过接触器电寿命映射模型对剩余电寿命进行了计算。结果表明,所提出的方法能够成功地定量评价接触器在三相不均匀燃弧损耗情况下的剩余电寿命,且能够直观表现剩余寿命的变化过程,预测误差仅为0.9%~12.1%。

基于混合无功功率补偿的交直流混联线路潜供电弧抑制措施

随着电压等级提高、输送功率增大,系统无功功率变化更加频繁,不利于熄弧,输电线路安全稳定运行受到严重威胁。基于交直流混合无功补偿线路研究了混合无功补偿装置(hybrid reactive power compensation,HRPC)补偿度对潜供电流与恢复电压影响,分析分级可控高抗与小电抗联动控制的措施对潜供电弧抑制效果,提出一种改进型旁路断路器时序控制策略。结果表明,串补度20%、补偿度70%及小电抗700 mH时,潜供电流与恢复电压幅值最小,抑制效果最佳。此外,采用潜供电弧熄灭后旁路断路器断开的控制策略能够进一步加快熄弧速率,提高单相重合闸成功率。研究成果为HRPC在远距离大容量混联线路中应用提供理论依据和技术支撑。

基于电气特性-物理参数耦合的交流电弧炉模型

现有电弧炉模型主要关注电弧内部与外部特性的联系,割裂了电弧内部微观下电气与物理的耦合影响,难以体现电弧的电热物理本质,导致仿真精度有所欠缺。针对上述问题,该文提出一种改进的新型交流电弧炉模型。首先,在电子连续性方程的基础上,构建电弧的电气特性模型;其次,根据弧柱磁压缩力平衡方程和瞬时能量平衡方程分别构建电弧的压强、温度等物理参数模型,推导得到电弧内部的电气特性与物理参数之间的耦合机理,得到两者的耦合模型;然后,基于电弧炉变压器二次侧额定电流和最大电弧温度之间的关系,利用麻雀搜索算法对电弧温度曲线进行辨识,确定物理模型的各个参数;最后,依据50 t、55 t炼钢交流电弧炉的现场实测数据,在Matlab/Simulink平台上搭建模型并验证模型的正确性。仿真结果表明,所提模型更符合交流电弧炉实际运行过程中的物理本质,能更精确地反映其谐波、电压波动特性。

交流及脉冲GTAW铝合金焊接电弧温度及其形态数值模拟研究

控制钨极氩弧焊接(GTAW)的焊接电弧温度、形态等特性是制定其焊接工艺、提高其焊接质量与效率的措施之一。采用数值模拟研究方法,研究了6061铝合金GTAW焊接过程钨极氩弧温度及其形态,对交流及脉冲钨极氩弧温度及其形态进行了比较与分析,阐述了随焊接电流变化钨极氩弧温度及其形态变化规律。研究结果表明,在交流钨极氩弧焊接电流方向变化时焊接电弧将熄弧,其温度下降;焊接电弧形态基本保持钟罩型,其高温区域发生变化;在交流钨极氩弧达到稳定状态时,正接焊接电弧温度较反接的高,焊接电弧高温区域距工件更近,焊接电弧径向尺寸较反接的大;脉冲电流钨极氩弧焊接过程不会熄弧;从峰值到基值焊接电流过渡过程中,焊接电弧沿径向收缩,相反,焊接电弧沿径向扩张,其形态似“腰鼓”状;脉冲基值电流焊接电弧温度较峰值电流的小。

跷板开关交流电弧特性的实验研究

交流电弧特性曲线是评价开关分断能力的重要依据。通过测试跷板开关分断过程的触点电压和触点电流波形,分析了磁吹对交流电弧特性的影响,并确认了跷板开关存在机械开断和电流过零2种熄弧原理。所得结论对于提高跷板开关分断交流负载能力具有参考价值。

大容量交流接触器电寿命提升仿真分析和试验研究

大容量交流接触器使用时负载电流大、功率因数小、电弧熄灭时能量大,对灭弧系统要求高。通过理论分析、高速摄影和电寿命试验等方法研究不同触头系统和灭弧系统的灭弧能力,为提升大容量交流接触器电寿命和使用可靠性提供参考。

基于FSC和TCSC混合复用的交直流混联线路潜供电弧特性

为提高系统运行稳定性,高补偿度串补装置广泛投入使用,但线路故障后潜供电流存在高幅值的低频分量,潜供电弧难以自熄。针对此问题,基于交直流混联输电线路,研究了不同布置方式下串补度对潜供电流与恢复电压幅值影响,提出了一种固定串补(fixed series compensation,FSC)和可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)混合复用抑制潜供电弧的方法。此外,为满足线路对高补偿度的需求,设计FSC和TCSC混合复用串补度最佳配置方案。结果表明,交直流混联线路采用串补度40%的双平台分散布置方式,潜供电流与恢复电压幅值达到最小,燃弧时间最短。高补偿度串补线路TCSC采用串补度10%、20%的配置方案更利于熄弧,提高重合闸成功率。

绿色钢厂光伏并网与谐波抑制的统一控制策略

针对“双碳”目标政策下绿色钢厂光伏发电系统的并网逆变器利用效率低及钢厂电网谐波污染严重的问题,以光伏并网逆变器为研究对象,提出了一种光伏并网与谐波抑制统一控制策略。该控制策略可对并网指令电流和谐波补偿指令电流进行跟踪控制,考虑到逆变器容量有限,可对特定谐波分量进行选择和限幅;根据不同工况下的谐波污染程度与外界光照条件的变化,设计了逆变器的不同工作模式,可同时实现了光伏并网与谐波抑制两种功能。从不同工作状态对该控制策略进行了仿真试验分析,仿真结果表明所提出的控制策略可以改善不同工况下的谐波抑制效果,同时也提高了并网逆变器的利用率,使有限的逆变器容量得到更合理的应用。

交流电压下伞型结构对染污绝缘子电弧路径及绝缘性能的影响

绝缘子是电力系统主要绝缘设备之一,其绝缘性能影响着电网的安全稳定运行。增大爬电距离是提高绝缘子闪络电压的有效手段。然而在有限空间内增大爬电距离会使绝缘子结构复杂化,局部电弧在复杂的伞裙和伞棱间跳跃发展,会导致闪络电压不增反降。为探究绝缘子结构对电弧路径及闪络电压的影响规律,该文设计玻璃绝缘子试验模型并搭建电弧路径拍摄试验平台,研究绝缘子伞间空间深度和最大伞棱长度对绝缘子绝缘性能的影响。结果表明,绝缘子伞间电弧路径形式主要为沿面电弧和跃进电弧,受到结构参数的影响而呈现一定的概率分布;伞间空间深度系数(伞间距/伞伸出)建议值为0.8~1.2,过小则电弧跃进发展概率更高,过大则会导致空间利用率不足,均不利于提高绝缘子闪络电压;伞间最大伞棱长度系数(最大伞棱长度/伞间距)参考值为0.4~0.5,过大时对爬电距离的利用程度较低,造成闪络电压下降;此外,最大伞棱结构设置在伞裙边缘时相比于设置在伞裙内部的闪络电压更低。

振动条件下三相交流电动机线路故障电弧诊断方法

串联故障电弧是由电气线路或设备中电气连接松动或线路绝缘老化引起的空气击穿现象,会导致设备损坏、电路短路等问题,甚至引起电气火灾。为了准确识别三相交流电动机的振动故障电弧,提出一个基于一维卷积神经网络(1D CNN)并结合鹈鹕优化算法(POA)的故障诊断模型。所提模型可以直接利用上位机输出的一维时序电流数据进行训练;通过POA寻找1D CNN的最佳超参数,提升模型的识别能力;经过t-SNE算法分析模型的特征提取效果后,证实其有效性。测试结果显示,故障电弧识别准确率高达99.72%,所提方法比现有技术更加方便且性能更优。

交流电弧直读原子发射光谱法在矿石中定量和半定量分析的应用

采用内标法以对数坐标进行拟合曲线,光谱可定量的元素是标准曲线线性较好的,可计算矿石中元素的准确含量,光谱不可定量的元素,在摄谱时获得了这些元素的谱线强度(即为黑度),用目视法与一起摄谱的标样比较谱线的黑度,确定这些元素大致质量分数范围,实现了矿石中定量和半定量元素的分析检测,一次摄谱可以同时测定31个元素,满足客户需求,同时也是试验室对于矿石盲样分析不可缺少的分析手段之一。

交流电弧直读原子发射光谱法测定地球化学样品中银、硼、锡、钼、铅的方法研究

本文建立了交流电弧直读原子发射光谱法测定地球化学样品中银、硼、锡、钼、铅的分析方法。以K_2S_2O_7、NaF、Al_2O_3、碳粉为缓冲剂,Ge为内标,优选了分析线对,曝光时间为25s,同时扣除分析线和内标线背景。选取国家一级地球化学标准物质(GBW07103、GBW07104、GBW07107、GBW07312、GBW07302a、GBW07304a、GBW07305a、GBW07307a、GBW07406、GBW07446、GBW07454、GBW07456)作为标准系列,以对数坐标二次曲线拟合标准曲线,并采取两次平行分析取平均值的计算方法。方法检出限为:Ag:0.011×10^(-6)、B:0.54×10^(-6)、Sn:0.19×10^(-6)、Mo:0.034×10^(-6)、Pb:0.66×10^(-6),精密度为:Ag:4.01%~8.33%、B:3.77%~7.86%、Sn:2.94%~8.17%、Mo:3.03%~10.94%、Pb:2.01%~11.11%。经岩石、水系沉积物、土壤国家一级标准物质验证,测定值与认定值符合。本方法操作简便、工作效率高,是一种新的测定地球化学样品中银、硼、锡、钼、铅的分析方法,可推广应用于大批量地球化学样品的分析测试。

交流电弧发射光谱法测定地球化学样品中银锡硼

对于地球化学样品中银、锡、硼元素的检测通常采用电弧原子发射光谱法,但是,传统的分析方法需要依靠相板记录,采用计算机定量译谱,分析过程繁琐,而且分析结果受相板质量及人为因素影响较大。采用改装后具有直读功能的CCD-I型交流电弧发射光谱仪,可对地球化学样品中的痕量银、锡、硼进行快速测定,取代了传统的相板记录及洗相译谱等繁琐的操作程序,提高了测试效率。实验建立了交流电弧发射光谱法测定地球化学样品中银、锡、硼的分析方法,试验了不同缓冲剂及工作条件对银、锡、硼测定的影响。选择K_2S_2O_7、Al_2O_3、NaF、KI和碳粉的混合物为固体缓冲剂,采用内标法,以锗(Ge)作为内标元素;选择合适的分析线对,以不同的激发时间进行摄谱绘制各元素的蒸发曲线,得出最佳激发时间为30s。通过扣除分析线和内标线背景,能有效消除基体对测定结果的影响,得到了较好的分析结果,各元素校准曲线的相关系数均不小于0.999 0。在优化的实验条件下,方法检出限为:0.015μg/g(银),0.45μg/g(锡),0.90μg/g(硼)。选取7个国家一级地球化学标准物质进行精密度考察,各元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=12)均小于10%;采用实验方法对岩石、土壤、水系沉积物国家一级标准物质进行测定,结果与认定值相符。

染污绝缘表面交流电弧发射光谱及等离子体特性研究

为了进一步深入认识绝缘子污秽闪络过程及机制,设计了电弧等离子体光学诊断实验平台,通过在污秽中掺入了微量锂元素作为示踪元素,并基于染污绝缘表面交流电弧发射光谱测量及特性分析,获得了不同泄漏电流下电弧等离子体的谱线分布和微观参数。利用谱线相对强度法,计算了电弧温度;通过分析钠元素分立谱线Stark半展宽值,获得了电弧通道的电子密度。实验结果表明:随着泄漏电流幅值的增加,局部电弧的温度升高、电子密度并没有显著变化;在临界闪络阶段,电弧等离子体的电子密度骤增;闪络发生时,电弧温度达到7 400 K,电子密度升至7.64×1017cm-3。

多向编织炭/炭复合材料烧蚀/侵蚀特性研究

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统,对多向编织炭/炭复合材料的烧蚀/侵蚀特性进行了考核,通过对材料烧蚀表面温度、烧蚀后微观结构的观察,研究了该类材料的烧蚀行为。研究发现,烧蚀/侵蚀耦合作用下,多向编织炭/炭复合材料烧蚀表面的升温速率、烧蚀平衡温度均有不同程度的增加,烧蚀平衡温度增幅约为200～300℃;多向编织炭/炭复合材料内部微结构特性引起纤维、基体及界面间的烧蚀不均匀,界面烧蚀破坏了纤维束与基体间的联系,使得纤维束与基体同时失去了支持,形成烧蚀表面脱层;烧蚀表面存在少量的Al2O3粒子沉积,垂直烧蚀表面的纤维裸露出表面,因粒子撞击所施加的弯曲动量而折断,不会形成热化学烧蚀下的针状纤维结构,纤维断裂较平齐;粒子侵蚀作用在产生直接的材料质量损失同时,间接损伤使材料表面变得"松软",促进了材料的热化学烧蚀和机械剥蚀,线烧蚀率显著增大。

交流电弧直读光谱法快速测定地球化学样品中的银、锡、硼、钼、铅

采用国内首创的交流电弧直读光谱仪,以交流电弧为激发光源、凹面光栅分光、光电倍增管接收、智能测控系统快速数据采集及处理,可取代传统1米或2米光栅摄谱仪的相板记录方式及洗相、译谱等繁琐的操作程序。在优化的实验条件下,对粉末状地球化学样品中的银、锡、硼、钼、铅,进行交流电弧直读光谱法测定,检出限分别为0.012,0.24,1.65,0.20,1.30μg/g,精密度和准确度均可满足行业规范的要求,其测定值与ICP-MS和ICP-AES的分析结果相符。

智能交流接触器零电流分断控制技术

本文通过对三相系统的电流波形分析 ,提出实现智能交流接触器三相触头的零电流分断控制方案。通过改变接触器触头系统的结构 ,使三相触头系统具有不同的开距。通过实验 ,找出首开相的最佳分断控制区域。实现了传统交流接触器无法实现的零电流分断控制技术。从而大大提高了接触器的电寿命 ,提高了接触器的操作频率。通过在接触器中对此技术的深入研究 ,可进一步扩大到其他开关电器中 ,是一种有着广阔前景的新技术。

基于电路网络的绝缘子交流污闪动态模型研究

绝缘子污秽闪络动态模型的建立能模拟污闪发展的动态变化过程,有助于深入地理解污秽闪络发展的机制。将电弧用电路网络来等效,建立起基于电路网络的污秽绝缘子交流闪络动态模型。模型中,电弧通道各参数值由电弧周围的电磁场分布以及气体放电理论决定。由于引入了电弧发展速度,模型具有时间特性,各个电路参数需要进行实时循环计算。该污闪动态模型考虑了电弧发展过程中电弧通道对地支路的影响,能更为精确地描述局部电弧发展的实际情况。仿真结果表明:局部电弧的发展过程与实际情况基本一致,得到的临界闪络值较现有交流污秽闪络模型在一定程度上更为精确,这对于深入研究污闪机制具有参考价值。

交流CMT动态电弧特征及熔滴过渡行为分析

为了研究交流CMT焊接过程中的电弧形态及熔滴过渡过程,采用高速摄像技术结合焊接电参数采集系统,拍摄了清晰的交流CMT电弧及熔滴图像,同步采集了电参数的波形数据,将二者结合起来分析.结果表明,交流CMT电弧经历燃弧—形成熔滴—熄弧过程;正极性阶段焊丝端头电弧集中,工件表面电弧发散,形成"钟罩"形电弧;负极性阶段电弧有"上爬"现象,该现象会加速焊丝熔化;熔滴过渡经历冷—热—冷的转换,无缩颈形成;负极性阶段的焊丝熔化速度相对较快,熔滴过渡周期小于正极性阶段,熔滴直径比正极性阶段的略大.