大风区段开孔式挡风墙对正馈线气动特性的影响

兰新高速铁路常年遭受风灾,挡风墙的修建虽有效防止了列车倾覆,但加剧了接触网正馈线的舞动。针对大风区段既有挡风墙“防车不防网”的不足,通过设计一种开孔式挡风墙,基于流体力学理论建立计算域模型,对挡风墙的防风效果进行评估,并仿真分析挡风墙孔隙率及开孔角度对于正馈线气动特性响应的规律。结果表明:挡风墙设置一定孔隙率后,会冲击挡风墙后形成的旋涡流场,使流场趋于平稳;随着孔隙率的增大挡风墙尾流接触网正馈线位置处气流增速区范围大幅减小,且正馈线气动力系数呈明显降低趋势;当挡风墙孔隙率为0.3时,挡风墙背风侧风速残余系数为0.46~0.69,此时正馈线升、阻力系数下降率分别超过41.56%和24.59%;在孔隙率为0.3,且挡风墙设置150°开孔角度时,正馈线气动力系数相较其他角度降幅明显,从而对于正馈线的舞动可以起到进一步的抑制作用。研究成果可为兰新高铁大风区段接触网正馈线舞动防治及挡风墙优化提供一定的理论参考。

基于IELM算法的配电网故障区段定位方法在集中式馈线自动化中的应用

作为集中式馈线自动化的重要内容,配电网故障区段定位是馈线自动化系统进行后续故障隔离及恢复供电的基础,因此具有一定的研究价值。以传统ELM算法为基础,以提高全局寻优能力及减少局部收敛概率为目标,对传统ELM算法模型进行了改进,提出了基于IELM算法的配电网故障区段定位方法,并以IEEE33节点双电源配电网为仿真测试系统进行测试。结果表明,所提方法可有效提高故障区段定位的准确性、容错性及效率。

兰新高铁大风区低风压正馈线受力特性

为抑制兰新高铁大风区正馈线舞动,保证列车安全运行,首先,设计新型低风压正馈线,仿真获取常规正馈线和低风压正馈线在不同风载荷下的气动力参数和舞动幅值,并进行对比分析;其次,对防舞效果较佳的3种低风压正馈线建立三维有限元模型,并施加拉伸载荷,模拟正馈线舞动时的受力情况;最后,分析低风压正馈线形变及应力变化.结果表明:低风压正馈线自由端形变量远大于固定端,铝股线形变量大于钢股线,且越往外层,股线形变量越大;在绞线制造时可以考虑将钢层和铝层交替绞合,以平衡绞线的导电性和刚性.在股线相互接触的位置出现了应力集中,应力集中位置与股线绞合方向相同;在绞线制造时,可以考虑在股线表面覆缓冲层,以减缓正馈线舞动时股线之间的振荡冲击,并延长正馈线的使用寿命;低风压正馈线模型的凹槽小圆弧半径与常规正馈线半径的比值越大,最外层铝股线的形变越大,正馈线舞动时越容易断股;在低风压正馈线选型时应该综合考虑,平衡防舞有效性与使用寿命.

基于流固耦合的大风区接触网正馈线舞动机制分析

为进一步明确挡风墙尾流影响下接触网正馈线的舞动机制,以兰新高铁接触网正馈线为研究对象,基于空气动力学理论,建立了接触网正馈线风致振动响应的分析模型。采用流固耦合方法对不同固有频率比和自由度的二维接触网正馈线模型进行了时程分析。研究结果表明:频率比和自由度对接触网正馈线的舞动幅值存在较大的影响。频率比越小,接触网正馈线的振幅受风速影响越大,接触网正馈线发生舞动时的风速范围更广。垂直单自由度系统中接触网正馈线的舞动幅值大于垂直-水平两自由度系统中接触网正馈线的舞动幅值,表明接触网正馈线的水平振动对垂直振动存在一定限制作用。当接触网正馈线在挡风墙尾流影响下发生振动时,正馈线的风攻角不断发生变化。迎风角较大时,正馈线垂直方向气动力幅值增大,更易引起正馈线垂直方向的大幅舞动,并将接触网正馈线的舞动模式归属为无覆冰条件下的Den Hartog舞动。研究结果进一步明确了大风区段无覆冰条件下接触网正馈线的舞动机制,为接触网正馈线舞动的防治提供一定的理论支撑。

挡风墙尾流作用下导线表面粗糙度对接触网正馈线气动特性的影响

大风经过兰新高铁沿线挡风墙后,容易引发接触网正馈线发生舞动现象。为分析挡风墙尾流作用下导线表面粗糙度对正馈线气动特性的影响,基于流体力学建立铁路挡风墙尾流风洞实验装置与5种不同表面粗糙度导线模型。由于导线与整体计算域尺寸差距悬殊,对整体计算域的网格采用分块划分。利用流体仿真软件研究不同风速下正馈线的气动特性。结果表明:正馈线表面粗糙度越低,升、阻力增大越明显。在入口风速为1 m/s时,不同表面粗糙度正馈线升、阻力系数基本值保持稳定;在入口风速大于5 m/s时,随着表面粗糙度降低,正馈线升、阻力系数增大;不同表面粗糙度的正馈线尾部流场产生的漩涡不同,并且在导线凹凸处产生不同的细小漩涡。正馈线近壁面的气体流动特征发生较大变化,对导线气动特性影响较为明显。

一种改进的馈线终端设计

结合现代配电网对馈线自动化的新要求,分析了以TMS320LF2407为主控芯片设计的馈线终端(FTU)的局限性,提出了改进的馈线终端设计方案。以TMS320F28335为核心处理器,提升了总体性能;新增GPRS无线网络通信功能,实现多种通信方式并存;采用改进的故障定位算法,实现故障快速定位;给出了故障录波的具体实现方式,为故障分析提供可靠依据。算例测试结果表明,当故障发生时,终端能准确地实现故障定位,便于快速完成供电恢复,满足现代配网自动化要求。

同杆线路跨线故障对选相元件的影响机理

利用电流分支系数提取跨线故障的故障特征量进行选相机理研究,分析跨线故障对相电流差突变量选相、零/负序电流选相等主流选相元件的影响趋势与边界,以解析表达式定量地研究保护选相的有效性。结合同杆双回线路异名单相跨线故障这种典型故障类型,指出了选相元件在同杆线路跨线故障时的特殊性,即故障发生在正序平衡点以内的近端时能较好选出故障相,故障靠近线路末端时不能准确选出故障相,但通过线路两侧配置分相纵联距离保护可以实施正确选相。同时考虑同杆线路背端电源弱馈的特殊运行方式,指出弱馈侧选相元件不能准确选相,与故障位置无关,其需要专门考虑不受弱馈影响的选相元件。最后,结合广东电网进行实例验证。

面粉正压输送中叶轮式供料器的两相流压损研究

通过气固两相流压损理论分析和对7条面粉正压气力输送系统进行13次不同工况测试试验,回归建立起面粉正压气力输送系统中叶轮式供料器的两相流压损计算公式,首次得出叶轮式供料器的纯气流局部阻力系数为1.139;局部阻力的附加系数与料气质量比之间呈线性递增关系。

含分布式电源的馈线电流序分量比较式保护

分布式电源的接入对传统配电网保护带来了严重的影响。此外,逆变型DG的故障特性以及系统的故障穿越电流均会影响到常规纵联保护的动作性能。对此,提出了一种含DG馈线的电流序分量比较式保护。针对非对称性故障,根据保护区域两侧负序电流的相位差异,构造了负序电流相位比较式保护判据。针对对称性故障,根据系统侧与DG侧提供短路电流的大小差异,构造了正序电流幅值比较式保护判据。基于上述保护原理,开发了保护样机,仿真分析与动模测试结果验证了所提含DG馈线保护的有效性。

兰新高铁大风区段接触网正馈线斜拉绝缘子防舞有效性分析

为解决兰新高铁大风区段接触网正馈线舞动问题,保障牵引供电系统安全运行,开展了接触网正馈线斜拉绝缘子防舞有效性研究。以正馈线为研究对象,基于结构力学建立正馈线有限元模型,施加导线自重负载对其进行找形计算,并对找形后的模型添加相应的气动载荷,分析对比安装斜拉绝缘子前后正馈线的舞动响应。研究结果表明:以来风速度15 m/s为例,未安装斜拉绝缘子之前,正馈线舞动剧烈,垂向位移和横向位移峰峰值分别为1.82 m和1.81 m;安装斜拉绝缘子之后,正馈线舞动峰峰值明显减小,最大张力减小到导线安全运行范围内,张力波动减小,证明安装斜拉绝缘子能够有效地抑制正馈线舞动现象。

兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响

为研究兰新高铁大风区段挡风墙对接触网正馈线气动特性的影响,基于流体力学建立正馈线流场模型,分别针对无墙和有墙的情况,分析正馈线在不同风速下气动特性的变化规律。研究结果表明:挡风墙对气流有较强的汇聚作用,大幅增加了正馈线周围的空气流动速度。随着来风速度的增大,挡风墙后正馈线处风攻角也随之增大,当风速达到15 m/s 及以上时,攻角基本稳定在29°~30°之间。有墙条件下正馈线升力及阻力系数幅值加大且呈现无规律振荡,挡风墙对正馈线气动力的增大效应是导致正馈线发生低频高幅舞动的主要原因。挡风墙外形尺寸对于正馈线气动特性有重要影响,选择合适的高度和截面宽度可一定程度改善正馈线气动特性,以减少舞动的发生。

大风区段接触网多跨距正馈线舞动特性

为分析大风区段接触网多跨距正馈线的舞动特性,以兰新高铁正馈线为研究对象构建其3维有限元模型,并验证模型的准确性。考虑悬垂线夹自由度对导线舞动的影响,利用空气动力学理论研究气动特性,由Davenport函数模拟随机风场。对比分析单跨与多跨正馈线舞动的幅频特性,并对多跨正馈线中仅有一跨满足舞动条件的工况进行了研究。研究结果表明:在相同的风速下,风速大于10 m/s时多跨正馈线的舞动幅值、平均应力均大于单跨;单跨以及风速小于或等于15 m/s时的多跨正馈线水平方向舞动幅值大于垂直方向舞动幅值;当风速大于20 m/s时,正馈线舞动幅值呈减小趋势,且在多跨正馈线舞动模式中存在2个半波。同时,受悬垂线夹自由度的影响,相邻跨正馈线之间存在舞动波的传递现象,导线易受相邻跨舞动波的影响而发生舞动。通过该研究可以更加全面、深刻地认识正馈线舞动机理,也可为现场正馈线的舞动防治提供理论支撑。

一种方向分层拓扑的配电网故障定位算法

针对单电源配电网馈线单一故障问题,在对配电网结构有向描述的基础上,提出了一种反映配电网分层拓扑结构的有向分层拓扑模型,并给出了基于这一模型的馈线故障区域定位的新算法。该算法不仅可以方便、直观地定位出故障区域,还能同时确定出隔离故障所应断开的电源侧开关。算法计算简单,便于编程实现,能充分满足故障定位的实时性要求,可推广应用于多电源复杂配电网故障系统。算例证明了该算法的正确性和可行性。

在CFB锅炉中煤粉不同喷入位置对炉内固相运动特性的影响

针对循环流化床结合煤粉燃烧技术,建立了炉内气固运动特性的三维数学模型,研究分析了煤粉不同喷入位置及不同二次风速度对炉内气固运动特性的影响。结果表明:在不同二次风速下,煤粉燃烧器布置位置距布风板2600 mm和2000 mm时,颗粒速度波动大,流动不稳定,不能在悬浮段形成局部颗粒流浓度;布置位置为距布风板2300 mm时,流动状态较稳定,而且能够在悬浮段形成高浓度颗粒流。因此在采用联合燃烧技术的循环流化床中,保持流化风速为2 m/s时,煤粉燃烧器布置位置在距布风板2300 mm时,能使煤颗粒在炉膛整个上升过程中处于高温燃烧氛围。

计及绞线表面粗糙度的大风区接触网正馈线舞动响应研究

为研究兰新高铁大风区接触网正馈线的表面粗糙度对其舞动响应的影响,首先,以结构动力学理论为基础,将正馈线等效为一种弯曲的梁,建立正馈线力学模型并推导出舞动微分方程。其次,在有挡风墙环境下,计及正馈线表面粗糙度,利用Fluent软件对正馈线模型进行仿真,得到不同风速下的正馈线相关气动系数。最后,对正馈线进行受力分析,将相关流体参数代入舞动微分方程得出正馈线的舞动响应。研究结果表明:在大风状态下,相对于简化的光滑导线表面,考虑表面粗糙度时,正馈线水平、垂直舞动幅值会明显降低,气动系数进一步减小,并在正馈线导线尾部产生较大漩涡且漩涡脱落模式发生了显著变化,故针对绞线气动特性的研究不可忽略其表面粗糙度产生的影响。

兰新高铁大风区接触网正馈线悬挂结构适应性分析

试验和运行经验表明,兰新高铁大风区接触网正馈线(AF线)疲劳磨损问题非常突出。通过理论结合实际的方法,利用有限元三维流体场仿真辅助手段,分析百里、三十里风区挡风墙后方大风运动特征及AF线风场内受挡风墙结构增速影响的运动特点,提出AF线受激励源干扰产生大幅振动的机理。利用现场样本空间数据累计及AF线V形悬挂铰接零部件的运动频次,提出AF线V形悬挂结构合理性设计的关键点及结构匹配重要性,以及限制零部件间磨损的有效措施。

基于Proe5.0与Ansys-Workbench板材起重运输三工位上料机机架主梁的有限元分析

使用板材三工位起重运输上料机将大大节省送料周期,提高自动化程度,使板材输送线布置更加合理。在三工位上料机机架受力分析的基础上,利用Proe5.0软件建立了相关的三维模型,并针对其结构强度的相关计算,提出利用Ansys-Workbench软件对上料机机架主梁进行相关校核。

光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响

光伏电源作为分布式电源的一种,逐渐成为重要的电力电源形式。大规模的光伏并网电站(Photovoltaic或PV)接入配电网后,单端供电配电网络变成双端甚至多端网络,使得配电网中的潮流分布发生根本变化,从而发生短路故障时可能引起保护误动或拒动。本文以PV电源通过10kV馈线接入配电网为例,利用短路电流计算公式计算短路电流大小,分析了对馈线电流保护以及重合闸等继电保护所带来的影响。指出对馈线继电保护的影响程度与PV电源容量大小和位置等相关。

兰新高铁大风区接触网正馈线舞动在线监测系统设计

兰新高铁大风区接触网正馈线的舞动常造成线索疲劳断股与牵引供电停电等故障。为实时监测正馈线舞动状态,基于无线传感器网络技术设计了正馈线舞动多点分布式在线监测系统。采用三轴加速度传感器同步采集各舞动监测点加速度分量信息,通过构建ZigBee无线通信网络传输监测数据,2次频域积分处理得到位移信息后利用最小二乘法对监测点处舞动轨迹进行拟合。搭建正馈线舞动监测模拟试验平台,对系统的通信质量和监测精度分别进行测试。试验结果表明,所设计的监测系统满足舞动在线监测的各项基本需求,可以准确反映导线舞动状况,监测结果能够为大风地区接触网的运营维护和正馈线舞动防护提供可靠的数据。

位置和节拍约束下的分装线缓冲区容量优化

针对由主装线和分装线构成的多装配线系统,研究了分装线节拍及缓冲区容量对主装线产能的影响,提出优化分装线的方法。该方法以动态变化的节拍作为分装线的节拍约束,同时考虑操作具有位置约束,以线间缓冲区容量与线上缓冲区总容量之和最小为目标建立数学模型,并设计两步解码的遗传算法对模型进行求解。为了使优化结果更加符合工程实际,采用分段编码和分段解码的方式求解操作位置固定的问题。实例结果表明,该方法不但提升了分装线的性能,而且有效提高了主装线的产能。