基于ARM9和Linux的转辙机缺口图像检测系统的设计

以铁路转辙机缺口为研究对象,从系统的总体设计考虑出发,构建了一个基于S3C2440系列ARM9微处理器和嵌入式Linux操作系统的铁路转辙机缺口图像检测系统。通过图像处理算法对采集的数据进行处理,从而间接获得待测的转辙机缺口的大小。对实际系统的模拟分析结果表明,此平台能为调度运行人员提供有效的决策支持信息。

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅰ)—试验研究

长空气间隙在负极性操作冲击电压下具有非线性放电特性。为了研究典型长空气间隙的负极性放电特性,利用7 500 kV冲击电压发生器产生20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波,开展了间隙距离为1～10 m的棒–棒间隙、棒–板间隙和棒–线间隙的负极性放电特性试验研究,并与其他学者的试验结果进行对比分析。试验结果表明:随着间隙长度的增加,棒–棒间隙、棒–板间隙、棒–线间隙的50%放电电压都趋于饱和,但棒–板间隙的饱和趋势最为明显;当间隙长度为4 m时,棒–板间隙与棒–棒间隙的50%放电电压大小关系发生翻转;间隙的平均击穿场强随着间隙距离的增大而减小。该研究揭示了1～10 m长空气间隙的负极性操作冲击放电特性,加深了对长空气间隙放电特性的认识。

高海拔地区典型长空气间隙的操作冲击放电特性和海拔校正

研究棒-板和棒-棒空气间隙等典型的空气间隙的放电特性和海拔校正,不仅可为高海拔地区输变电工程空气间隙距离的选择提供参考,而且可为更高海拔地区空气间隙放电电压的海拔校正提供依据。为此,在海拔高度为0m、2 200m、3 000m、4 300m和5 000m的地区,对不同间隙距离的棒-板和棒-棒典型长空气间隙进行了标准操作冲击放电特性试验。根据试验结果计算分析了不同海拔地区典型的棒-板和棒-棒间隙的操作冲击放电电压的海拔校正因数。将IEC 60071-2标准中规定的放电电压海拔校正方法适用范围外延至海拔高度5 000m,对棒-板间隙的放电电压的海拔校正因数进行了计算。试验结果表明,随着海拔高度的升高,棒-板和棒-棒间隙的操作冲击放电电压都降低,棒-棒间隙放电电压的降低幅度要大于棒-板间隙。根据IEC 60071-2标准对海拔校正因数的计算结果在海拔高度为2 200m的地区与试验结果基本一致;但随着海拔高度的增加,计算结果与试验结果的差别越来越大:在海拔高度为4 300m和5 000m的地区,间隙距离约为2m时,计算结果比试验结果小10%以上。

正极性操作冲击下棒–棒间隙先导发展试验与仿真研究

先导发展是正极性棒–棒长间隙放电中影响其击穿特性的最主要过程,为了更加准确的研究并获得先导发展特性,基于两台CMOS高速摄相机,通过搭建棒–棒长间隙放电综合观测平台,开展了不同尺度下放电试验,获得了比传统方法更加清晰的先导发展过程图谱。然后作为进一步的对比研究,建立了考虑上、下棒电极电场畸变作用对先导发展影响的仿真模型,利用试验结果验证了该模型的准确性,并运用所提出的仿真模型对先导发展过程进行了仿真。试验和仿真结果表明,负极性上行先导在先导跃变阶段才会起始并朝正极性下行先导方向发展,两者的发展速度几乎相等并随着距离接近发展越快,负极性上行先导发展长度几乎等于跃变距离的一半。

低气压棒—板间隙操作冲击放电特性及电压校正

为了研究高海拔地区空气间隙的操作冲击特性,在大型人工气候室内对0.25～2m的棒-板间隙的操作冲击50%放电电压与气压p、间隙距离d的关系进行了系统的实验研究。结果表明:操作冲击50%放电电压U50随着气压p的下降呈幂指数关系下降,间隙长度不同,气压影响指数n不同;通过分析得到了不同间隙长度下的U50气压校正公式;U50与不同间隙距离d之间的关系与电压极性有关:正极性时U50与间隙距离d的线性关系较好,负极性时有明显的饱和性,且U50的气压影响特征指数n与电压极性有关。试验结果显示操作冲击50%放电击穿时间与电压极性和间隙距离有关。

基于g参数法的棒-板长空气间隙操作冲击电压海拔校正分析

IEC 60060-1推荐的g参数法常用于海拔2000m及以下地区输电系统放电电压海拔校正。然而,随着远距离、大容量输电技术的发展,中国已建和在建的很多输电工程途经地区的海拔高度将超过3000m,最高甚至超过5000m。为分析g参数法在高海拔地区的适用性,该文基于g参数法对海拔55、2200、3000、4300和5000m地区,2~9m棒-板间隙50%操作冲击放电电压进行了海拔校正分析,结果表明:同一海拔高度下,随着间隙距离的增大,校正因数相对误差呈下降趋势;随着海拔高度的增加,校正因数的相对误差越来越大,且指数因子m、w取值的分散性也逐渐增大,当海拔超过3000m时,g参数法不再适用于棒-板长空气间隙操作冲击放电电压海拔校正。最后,综合考虑气象条件,文中提出了一种可用于不同海拔地区4~9m间隙距离U_(50)的计算方法,并选取麦夸特法进行数据拟合,给出了计算公式中参数m_1、m_2、m_3的推荐值,分别为0.097、-0.068、0.446。

棒-板间隙操作冲击放电电压的海拔校正

目前我国有越来越多的输电工程都途经高海拔地区,如何对间隙放电进行海拔校正是工程设计中需要着重考虑的一个因素。为了更深入研究海拔高度对棒-板间隙操作冲击放电特性的影响,在北京、贵阳、西宁和羊八井进行了棒-板间隙操作冲击放电特性试验,根据试验数据,对目前常用海拔校正方法的校正结果进行了比较分析。同时,也利用其它校正方法对试验数据进行了校正,包括3种插值方法以及校正参数随间隙距离变化的2种校正方法。可以得出,现有海拔校正方法不适用于0～4300m海拔高度范围棒-板间隙的海拔校正,线性插值方法和校正参数随间隙距离变化的海拔校正方法误差较小,工程设计中推荐采用这2种方法。

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅱ)-间隙系数

大气环境、电极布置方式和间隙类型等对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性均有不同程度的影响。分别采用20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波进行放电试验,研究了气象条件、波头时间、下电极高度及导线接地方式等对空气间隙放电特性的影响,并对以棒–板间隙为基准,分析计算棒–棒间隙、棒–线间隙的间隙系数。试验结果显示:湿度对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性试验具有明显的影响;间隙距离大于3 m时,20/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高,间隙距离小于3 m时,80/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高;下电极高度对棒–棒间隙放电特性具有一定的影响;导线接地方式对棒–线间隙的50%负极性操作冲击放电电压具有显著影响。间隙系数随间隙距离呈非线性变化趋势,棒–线间隙对棒–棒间隙的间隙系数随间隙距离增大基本趋于稳定值1.05。

棒极结构对棒–板间隙操作冲击放电特性影响的试验研究

棒-板间隙是研究空气间隙放电的最典型间隙，其操作冲击放电特性是输电工程线路和换流站／变电站空气间隙选择的重要依据之一。为了更深入地研究棒-板间隙的操作冲击放电特性，选择不同直径的棒电极，以及半球彤和圆锥形2种棒电极端部形状，在2～5m间隙距离下进行了正极性操作冲击放电特性的试验，得到了棒电极端部形状和棒电极直径的改变对棒-板间隙正极性操作冲击50％放电电压造成的影响。另外，在北京、西宁和羊八井等几个不同海拔地区进行了临界半径的对比试验。通过改变棒电极端部连接球面的半径，得到了不同间隙距离对应的临界半径。由试验可以得出，当棒电极结构的半径小于临界半径时，棒电极半径和端部形状的改变不会对间隙的50％放电电压产生明显影响；临界半径随间隙距离的增加而增加，且随着海拔高度的增加，同一间隙对应的临界半径也随之增加。

导线布置方式对棒–线长空气间隙负极性操作冲击放电特性的影响

空气间隙的负极性操作冲击放电特性受电极布置方式的影响。为了深入研究导线布置方式对棒–线间隙负极性冲击放电特性的影响,采用80/2500μs、20/2500μs负极性操作冲击电压波放电1000多次,试验研究了导线半径、高度和接地方式对棒–线间隙50%负极性操作冲击放电电压的影响以及导线接地方式对棒–输电线路组合间隙负极性操作冲击放电特性的影响。试验结果显示:棒–线间隙50%放电电压随着导线半径的增大而减小,棒–不接地线间隙比棒–接地线间隙的50%放电电压高;悬浮导线的感应电压随着间隙距离d增大先增大后减小;线接地方式不影响0.8m棒–线间隙流注放电过程,但影响棒–输电线路组合间隙放电路径的概率分布,对组合间隙放电电压和放电时间无影响。该研究工作可为电力系统外绝缘及线路防雷设计提供参考。

基于支持向量机的棒-板空气间隙击穿电压预测方法及其应用

空气间隙的击穿电压与放电起始前的电场分布特征存在多维非线性关系。为了实现空气间隙的击穿电压预测,以电场特征集作为输入,以间隙在加载电压下是否击穿作为输出,采用支持向量分类机建立击穿电压预测模型。针对极不均匀电场空气间隙的击穿特性受电晕影响的问题,提出两种修正方法:通过增加受电晕影响的训练样本数据,提高预测模型的泛化性能;或基于"电晕云"的思想进行二次电场计算及特征量提取,对预测模型的输入特征进行修正。采用修正后的模型对极不均匀电场下棒-板间隙的工频击穿电压及棒-板长空气间隙的操作冲击放电电压进行预测,预测值与试验值吻合良好。该方法有利于减少试验次数,降低试验成本。

基于Canny算子的转辙机缺口自动检测算法

针对大多数现有转辙机缺口自动检测装置需要对缺口区域额外增添标记的不足,本文提出基于Canny算子的转辙机缺口自动检测算法。利用Canny算子提取参考缺口和待测缺口的边缘特征,通过图像帧间差法获得待测缺口的移动部分信息,通过缺口位置标定步骤获得缺口的边缘坐标,从而实现缺口大小的自动检测和标定。算法结合Canny算子和图像帧间差法的优点,不需要对转辙机缺口区域进行额外的标记施工,就可以快速准确地获得缺口大小。实验表明,本算法具备实现简单、缺口识别准确快速和对明暗噪声鲁棒的优点,为缺口检测报警提供了一个新的思路。

空间电荷对球头棒-板间隙放电击中点的影响

雷电引起的输电线路事故中因绕击导致的故障所占比例很大,一些学者认为空间电荷的影响是导致屏蔽失效的原因之一。为此,通过试验研究了直流电压下球头棒-板间隙的电晕电流,以此来衡量一定电压下球头周围空间电荷的量;并试验研究了正极性操作冲击下球头棒-板间隙放电击中点的分布规律,且与尖头棒试验结果比较。试验结果和仿真结果表明:与尖头棒相比,球头棒更容易吸引放电;球头棒周围电场畸变不严重,没有形成有效屏蔽层,从而使放电点更容易发生在头部。

宝钢线材轧机生产φ26.0系列产品的研究

宝钢分公司线材轧机产品的设计规格范围为φ5.0～25.0。目前市场上对φ25.0以上大规格冷镦钢需求稳定增长,为了满足市场对更大规格产品的需求,考虑了宝钢分公司线材轧机的工艺条件和设备能力后,在不添置设备的前提下,对生产φ526.

电液转辙机油压油位及视频缺口监测系统的设计与实现

利用各种传感器采集转辙机表示缺口图像(静态)、视频(动态)、转辙机动作电流、转辙机内环境温度、环境湿度、电液转辙机液压系统油缸压力、液压油液位等信息。通过监测软件对收到的图像、数据等进行保存、识别、分析并记录,一旦发现异常可自动给出告警信息,还可在监测系统测试终端机(即工控机)显示相应的油压、油位、转辙机机内温度、湿度、动作电流等数据。

带陡化间隙的触发真空开关触发源研制

针对主电极间距20mm以上的沿面击穿型多棒极触发真空开关(TVS),研制了开关触发源。触发源利用脉冲变压器产生脉冲高压输出,在脉冲变压器高压侧并联小容值电容并在电容后串联陡化间隙。陡化间隙的加入可以使触发源输出不受触发沿面金属蒸气沉积的影响。通过调节间隙击穿电压也可以提高电容充电电压及储存能量,从而增加TVS触发沿面被击穿时注入到其中的触发能量。使用该触发源对TVS进行导通实验,结果表明,加入陡化间隙后的触发源输出能量大幅提高且不受触发沿面金属蒸气沉积的影响,能够实现TVS的100%可靠导通。

基于视频监控技术的转辙机缺口监测系统研究

介绍一种以视频监控技术和图像处理识别技术为基础的转辙机缺口实时监测系统的原理与方法,实现缺口位置状态数据存储、显示并发出声光报警。对采集的图像压缩编码后,通过电力载波扩频通信和ADSL传输技术将数据传送到监控室。通过摄像机标定校正镜头畸变,对实时捕获的一帧图像使用高斯滤波、阈值分割、形态学凸壳、亚像素精度轮廓等算法提取缺口边缘特征,从而得出缺口位置大小,实现转辙机缺口状态的实时在线监测。

操作冲击下特高压酒杯塔边相空气间隙放电电压预测

准确获取空气间隙的放电电压是高电压工程领域长期追求的目标,开展放电电压预测研究具有重要的工程意义。基于数据驱动的思想,以750 kV同塔双回输电线路和1 000 k V交流紧凑型输电线路杆塔空气间隙为训练样本,通过电场计算获取了间隙的空间电场分布;然后从高压端金具到塔身的最短路径上提取电场特征量作为输入量用以表征间隙结构,并采用支持向量机建立了杆塔空气间隙标准操作冲击放电电压预测模型;最后对1 000kV酒杯塔边相空气间隙的放电电压进行了预测。与放电特性试验结果对比表明:4～8 m长间隙放电电压预测值的最大误差在10%以内,平均绝对误差为3.66%,并验证了预测方法的有效性。该方法以多种杆塔结构空气间隙放电试验数据为基础,利用机器学习手段预测得到了另外一种杆塔间隙的放电电压,为获取输变电工程间隙的放电电压提供了一种新的思路。

基于机器视觉的转辙机缺口检测方法研究

针对现有转辙机缺口检测方法所存在的问题,本文介绍了一种基于机器视觉技术的转辙机缺口检测基本方法及其原理和步骤。文章详细论述了LSD算法的工作原理,同时本文作者对该算法做出了改进。最后将改进的LSD算法应用在转辙机缺口检测当中,结果表明该检测算法具有良好的稳定性和快速性,并且能够很好的解决转辙机缺口检测的问题。

模块化多单元磁通切换电机设计与特性分析

该文提出一种具有高转矩密度、低转矩脉动的新型模块化多单元磁通切换(modularelementaryfluxswitching permanentmagnet,ME-FSPM)电机结构,研究槽极配合对电磁特性的影响。基于气隙磁场调制原理,从永磁磁场调制的角度阐明ME-FSPM电机气隙磁导调制系数对永磁磁密调制谐波影响规律。由于轴向模块配合与集成环形绕组拓扑,ME-FSPM电机不同槽极配合下具有高绕组因数特征,进而针对性的定义气隙磁导调制系数是决定永磁磁链基波幅值的关键参数。依据气隙磁导调制系数模型,揭示电负荷恒定下转子极数与电磁转矩变化规律。基于气隙磁密分布规律,分析模块配合下齿槽转矩抑制原理,依据槽极配合选择实现齿槽转矩基波抵消以及输出转矩提升,提出ME-FSPM电机槽极配合选择方法。最后,在6槽ME-FSPM电机结构下,选择6槽/7极和6槽/8极结构具有良好的转矩特性,并通过仿真与实验验证理论方法的合理性与有效性。