超高比转速离心泵的高效设计

为研究叶轮结构参数对提升n_(s)在300~450间的超高比转速离心泵设计点效率的影响,以某超高比转速单级单吸立式离心泵为研究对象,选取叶轮出口宽度b_(2)、叶片进口安放角β_(1)、叶片出口安放角β_(2)和叶片包角φ为试验因素,建立L_(9)(4~3)正交试验方案,在0.9Q_(n)~1.1Q_(n)工况内对各方案模型进行数值计算,分析各因素对泵水力性能影响的主次顺序,进而得到叶轮结构尺寸的最佳参数组合。按照最佳尺寸优化叶轮,将优化后的泵外特性试验结果与原型进行了对比分析。结果表明:(1)高效设计时超高比转速离心泵叶轮结构参数对效率影响的主次顺序为φ→b_(2)→β_(2)→β_(1),影响水力性能的主要因素为φ,以便指导超高比转速离心泵的高效设计;(2)确定了高效设计时叶轮结构参数的最优水平组合;(3)优化后泵设计点效率较原型提高约4.2%,高效区扩宽至0.75Q_(n)~1.1Q_(n)工况,效率整体提升2.5%以上;(4) 0.75Q_(n)~1.2Q_(n)工况优化后泵轴功率与原型相比降低5.8%~15.8%,利于节能减排。

用于误码率测试仪的抖动注入技术研究

对于超高速信息传输系统,信道模型变得不再理想,接入超出抖动容限的信号可能产生极其恶劣的后果。不同信息传输系统的抖动容限也不尽相同,多数系统不能容忍超过0.5 UI的信号抖动,而个别系统却可以让超出1 UI抖动的信号通行无阻。因此,误码率测试仪在进行超高速信息传输系统的指标评定时,其输出信号的抖动频率和抖动幅度需要精确可控。鉴于传统调节数据相位的抖动注入方式很难突破1 UI的范围,从正弦信号频率调制的原理出发,提出了一种高动态且参数可调整的抖动信号注入方法,该方法通过对码型发生器输入时钟进行正弦频率调制来完成输出测试信号的抖动控制,能够实现0.1~10 UI范围的高精度抖动注入,已成功应用于超高速误码率测试仪的研制。

基于超高速线程并行处理技术的民机试飞数据预处理系统设计

试飞数据作为民机试飞过程中最重要的产物,是表明符合性、验证设计合理性的依据;传统模式下,需要在航后卸载机载记录器中的原始数据,通过4~5小时的预处理时间才能完成试飞数据的工程量转换,耗时耗力,严重影响试飞效率;立足于实际试飞场景,提出了在机载环境下实时进行试飞数据预处理的理念,采用超高速线程并行处理技术,集成了IoTDB时序数据库,设计研制了机载数据在线完全预处理系统;经实验测试,系统实现了国产某大型客机200 Mbps带宽下近80000个试飞数据的实时接收、预处理和数据库存储,将以往的预处理周期压缩至20分钟,支持了高强度、大密度试飞要求。

基于行车振动数据的超高速路面平整度质量要求研究

为了提高我国高速公路的最高行驶速度,需要明确超高速情况下路面平整度的满足条件,明确在行车安全舒适前提下超高速行车对路面平整度的要求,利用振动加速度传感器、试验车辆和各类行车试验设备,采集专用高速环道试验场和普通沥青城市道路行驶车辆内部的振动加速度数据,以路面评价单元为标准对振动数据进行划分,获得相对应的路面平整度和振动加速度数据,研究以振动加速度为基础的路面技术状况评价方法,依据ISO2631舒适性评价指标,计算时域总加权均方根值指标,建立符合我国国情的路面平整度与行车速度关系模型。结果表明:行车振动数据能够反映路面平整度;在超高速路面施工时应进一步依据限速提高路面平整度,从而满足超高速行车条件下的行车安全与舒适性要求。

特高压交流输电线路加装串联补偿装置后断路器开断暂态恢复电压特性分析

特高压(UHV)线路加装串补后,由于电容器残压的作用,断路器清除线路故障时的暂态恢复电压(TRV)特性发生变化。为此采用电磁暂态程序EMTP对中国多个特高压串补工程的断路器TRV特性及其影响因素进行仿真研究,并对各种TRV抑制措施的效果进行分析。研究表明,如不采取措施,部分UHV串补线路断路器清除单相故障时的TRV峰值的标幺值可能>2.7(其基准值为(1 100×槡2/槡3)kV),目前相关标准要求无法涵盖;而清除多相故障时的TRV更加突出,可能导致清除故障失败甚至断路器损坏。快速联动旁路串补可降低TRV,实施容易,而降低串补度等TRV抑制措施则存在一定不足。提高断路器开断TRV能力和试验参数也是解决TRV问题超标的有效措施之一,建议进一步开展相关研究。

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究

为研究特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)中的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明:无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。

超高压输电线路新单端暂态量保护元件的实用算法

在线路边界频率特性的分析基础上,深入地分析了区内外故障时的特征差异:就某一类故障而言,区外故障时反行波中(阻塞频带内的)高频分量与(1-10kHz内的)低频分量的比值显著小于区内故障时的比值。据此提出利用反行波构造新型的单端暂态量保护原理,即反行波法边界元件,并形成基于小波变换的实用算法。大量ATP仿真表明,该边界元件的算法可行,动作超高速,且性能优于利用电流波的单端暂态量保护方案。文中还指出:对于实际的输电系统,现有的单端暂态量保护方案都难以保护线路全长,因此该方法可以作为全线速动保护的一种超高速保护元件。

基于中值滤波的超高速暂态量方向元件

方向元件是基于行波或暂态量的超高速方向保护的核心元件。该文提出一种新型的超高速暂态量方向元件,利用故障后很短的一段时间内前行波与反行波之间时域能量的特征差异来判别故障方向。为了凸现本质的特征差异,减小故障初始角、反射波和母线接线方式等因素的影响,同时避免小波变换多分辨率分析在数据窗、小波基选取时所面临的困难,先由具有细节保留特性的非线性中值滤波器对前、反行波进行滤波,再通过简单的平方和运算求取前行波与反行波的时域能量之比来判别故障方向。大量ATP仿真试验表明,该方向元件能可靠、灵敏、超高速地动作,性能稳定,方向性明确,运算量小,对于各种故障情形、系统结构的适应性很强。

基于暂态量超高速线路保护的发展与展望

重点就各种基于故障时产生暂态量的保护技术的特点和应用进行了分析和总结 ,针对目前暂态量保护中所存在的问题和原因提出了相应的解决措施 ,并结合光学互感器技术和小波分析等更好地描述暂态量的数学工具 ,指出了暂态量保护中几个关键问题和今后的研究思路。

超高速暂态方向继电器的研究

行波方向保护已研究了多年,但其本质上仍要受故障初始角、反射波等因素的影响。该文提出一种新型的方向保护核心元件——暂态方向继电器,它基于故障发生后一段时间内正向行波分量与反向行波分量间的能量大小关系来识别故障方向。该继电器的实用算法采用了适合暂态信号处理的小波技术,由小波多分辨分析来提取行波分量,并将行波分量的能量表征成小波变换谱能量(WTSE)。大量EMTP仿真试验表明:该继电器能可靠、灵敏、超高速地动作,其性能不受故障初始角、故障类型、故障距离、过渡电阻与电弧、母线接线方式的影响。以该继电器构成的超高速方向保护将具有很强的实用价值。

基于暂态量的EHV/UHV输电线路超高速保护研究现状与展望

在简述输电线路保护原理发展历程的基础上,阐明了基于暂态量的超高速保护的内涵,认为超高速保护的发展时机与客观条件日趋成熟。介绍了完整实用的超高速保护方案必需的核心元件(如差动保护、方向保护、距离保护和边界保护等)和相关辅助元件(如启动元件、干扰识别元件、合闸于故障识别元件和故障选相元件等),介绍了国内外开发的实际装置及其运行经验和试验样机,展望了超高速保护的研究前景和难点。

特高压半波长输电线路潜供电弧低压模拟实验研究

潜供电弧是半波长输电技术面临的关键问题之一,因此针对特高压半波长输电线路潜供电弧进行了低压物理模拟实验研究。通过分析半波长线路潜供电流与恢复电压特性,进行回路等效变换,获得满足等价性的低压模拟实验回路拓扑,通过实验获得了不同潜供电流值、恢复电压梯度等组合方案下潜供电弧的燃弧时间,并与常规输电线路的情况进行对比。比较了短路电弧与潜供电弧的电流、电压特征,并通过高速摄像仪获得潜供电弧的运动轨迹,分析了风速等因素对短路电弧与潜供电弧运动的影响机制。研究表明:当潜供电流值<150A,恢复电压梯度<3.9kV/m时,潜供电弧将快速自灭;当潜供电流值>240A,恢复电压梯度>7.0kV/m时,潜供电弧将会长时间燃弧;风力是影响潜供电弧运动与燃弧的关键因素。研究结果可为解决半波长输电技术的潜供电弧问题提供参考依据,同时对常规线路潜供电弧以及长间隙电弧研究具有借鉴价值。

特高压断路器几种开断试验回路比较

特高压断路器开断试验方法的研究是特高压输电技术发展需要解决的关键问题之一。根据开断过程中的电弧特性,基于Mayr电弧方程理论,建立参数化的PSCAD电弧电阻模型,通过对几种适用于特高压断路器开断试验的合成回路进行系统仿真分析,模拟了直接试验回路、Hitachi四参数试验回路和ABB的EPIC试验回路的开断过程,以直接试验回路为基准,对Hitachi回路和EPIC回路开断前后的电弧过程和恢复电压进行了比较。

智能电网继电保护研究的进展(一)--故障甄别新原理

利用故障暂态分量在区内故障时线路两侧功率方向相同、暂态能量大的特点,通过小波变换提取这些特征,实现超高压交流线路超高速保护、超高压母线超高速保护;利用直流输电线路端部的直流滤波器和平波电抗器对高频分量形成的阻抗边界,区内短路时高频分量远大于区外短路,使用高频能量在单端实现超高压直流线路全线超高速保护;利用中性点非直接接地系统单相接地时其暂态零序分量是工频分量几十倍并且不被补偿减小的特点,提取零序电流的高频分量,采用方向比较和幅值比较,实现了单相接地故障选线装置。给出了试验装置可以超高速(5ms内)判别故障性质的试验结果,展现了新的故障甄别原理可以满足智能电网中特高压系统对超高速切除故障的美好前景。

高速压力机机身减振的研究

为减小计算时间及保证计算精度,取机身模型的1/4进行处理和分析,分别赋予机身材料为Q235和铸铁,通过有限元瞬态分析得到机身立柱上A点的动态应力和位移响应,并对比其响应幅值和衰减速度,分析其减振效果。再分别设置拉紧螺杆的预紧力为1.5倍和2倍公称力,观察其减振效果,找到合适的材料和预紧力。最后利用振动及动态信号采集分析仪器采集A点在相应工况下的动态应力,验证分析的正确性和可行性,减小了高速压力机的振动影响,并应用于生产。

基于形态梯度与小波变换模之和的行波启动元件

行波启动元件是超高速保护和行波测距中必不可少的重要组成元件。在阐述数学形态学基本理论的基础上,提出将形态梯度应用于行波启动元件,以解决现有的行波启动元件算法在弱故障下灵敏度不足、可能拒动的问题;进而通过能够用于非孤立奇异信号检测的小波变换模之和来准确区分故障行波与噪声干扰,从而构成一套较为完善的行波启动元件算法,弥补了以往行波启动算法的不足。大量ATP仿真测试验证了该启动算法在保证快速性的同时,既有效提高了反应故障的灵敏度,又增强了启动的可靠性。

高速列车载荷频率传递特性研究

随着列车运行速度不断提高,轮轨激振力引起的列车结构振动问题越来越明显。利用SIMPACK多体动力学软件和ANSYS有限元软件,分别建立了车辆多刚体系统动力学模型和转向架弹性体模型。在两种模型上分别施加京津线激扰,得到了车辆多刚体系统高速直线工况轮轨激振力;将该激振力施加于ANSYS弹性体模型并对其进行瞬态动力学分析,得到了弹性转向架一系和二系悬挂载荷、构架应力时间历程、频谱特性及系统频率传递规律。研究结果表明:轮轨力载荷经一系和二系悬挂系统传递至车体时,频率成分发生了明显的衰减,但高速运行时构架将产生一定程度的弹性振动;线路实测转向架载荷信号时域和频域分析结果,初步验证了所研究结果的正确性。

超高速多通道瞬态测试系统软硬件设计技术研究

介绍采样频率为2~10 MHz的64通道超高速同步瞬态测试系统的设计技术,主要包括超高速瞬态测试系统的两类硬件架构设计及其软件架构设计;详细讲述基于PXI Express总线传输和高速RAID阵列数据持续流盘存储与基于大容量板载数据缓存和总线下载传输的测试系统硬件架构,并应用生产者/消费者结构与有限状态机结合的软件架构进行高性能测试系统软件设计;针对数十GByte海量测试数据的存储、回调编程以及多通道波形显示等系统软件设计关键技术问题提出解决方案;基于上述技术方案,设计了256 MB/s流盘速度连续采集时间达5min以上的同步流盘测试系统以及10MHz/Ch持续时间6.4s的64通道超高速瞬态测试,满足瞬态测试的各种应用。

特高压输电线路潜供电弧的燃弧特性

为研究潜供电弧的燃弧时间及其运动特性特性,建立了特高压输电线路潜供电弧低压模拟试验平台。该平台由潜供电弧低压模拟试验回路、基于电荷耦合单元图像传感的高速光学成像系统、基于电容分压的潜供电弧电压测量系统、基于Hall效应的潜供电弧电流测量系统等组成。对未补偿、欠补偿、过补偿3种工况下的潜供电弧进行了试验,得到了潜供电弧典型运动图像及其同步电压、电流波形。试验结果表明:潜供电弧阴、阳极弧根运动特性不同,但都具有极性效应;且该运动特性会对电弧电流、电压特性造成影响。阳极弧根跳跃或弧柱短接时,电弧两端电压将出现骤降;新的阴极弧根激发时,潜供电弧电流增大。潜供电弧发展后期,存在2种不同的熄弧情况:一种为稳定燃烧,电流过零自然灭弧;另一种为短暂熄灭,经过数ms的延时,弧道击穿,电弧重燃,此后快速灭弧。加速潜供电弧通道等离子体的去游离过程有助于电弧的快速熄灭。

高速铁路隧道辅助坑道对瞬变压力影响的试验研究

通过模型试验对高速铁路列车通过带有辅助坑道的隧道时形成的气压波动进行模拟,并对试验结果进行分析,研究高速铁路隧道辅助坑道的位置、长度及断面面积对瞬变压力的影响。试验结果表明,辅助坑道的位置不同,即反射界面的位置不同,会导致产生膨胀波的叠加位置发生变化,从而对列车上空气压力波动会产生有利或不利影响;根据叠加原理,可以得出影响隧道瞬变压力的长隧道中辅助坑道最有利和不利位置。通过压力波动曲线比较可知,辅助坑道的长度对隧道内瞬变压力的影响不大;但辅助坑道的断面积不宜过大,否则会产生不利影响。