One-End Data Method for Fault Position Estimate of Two-Parallel Transmission Lines

An accurate numerical algorithm for three-line fault involving different phases from each of two-parallel lines is presented. It is based on one-terminal voltage and current data. The loop and nodel equations comparing faulted phase to non-faulted phase of two-parallel lines are introduced in the fault location estimation modal, in which the faulted impedance of remote end is not involved. The effect of load flow and fault resistance on the accuracy of fault location are effectively eliminated, therefore an accurate algorithm of locating fault is derived. The algorithm is demonstrated by digital computer simulations and the results show that errors in locating fault are less than 1%.

Inter-Circuit Fault Location Algorithm for Two-Parallel Transmission Line

A novel numerical algorithm of fault location estimation for four-line fault without ground connection involving phases from each of the parallel lines is presented in this paper. It is based on one-terminal voltage and current data. The loop and nodal equations comparing faulted phase to non-faulted phase of two-parallel lines are introduced in the fault location estimation model, in which the source impedance of a remote end is not involved. The effects of load flow and fault resistance on the accuracy of fault location are effectively eliminated, therefore a precise algorithm of locating fault is derived. The algorithm is demonstrated by digital computer simulations.

基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。

井中方位纵波远探测: 理论、实验与现场应用

能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方位接收声场的解析形式,通过模拟证明了单井的声波辐射和接收与双井之间的辐射和接收的等效性,在此基础上提出利用两口模型井来实现方位纵波远探测实验,即在测量井中放置多方位反射纵波接收声系,在另一口副井中放置单极子声源向测量井定向辐射纵波以等效来自井外地质体的反射波,依托实验室的模型井群进行井中方位纵波远探测实验研究.实验测量结果表明井中接收反射纵波的幅度和到时对井外反射体(定向辐射波)具有较好的方位灵敏度,可由此来实现井外地质异常体的精准定位.在理论与实验指导下自主设计研制了方位纵波远探测仪器样机并开展了现场井测试成功获得高信噪比的方位反射信号,充分验证了方位纵波远探测技术的准确性和有效性.

基于GRU-DRSN的双通道人体活动识别

人体活动识别(human activity recognizition, HAR)在医疗、军工、智能家居等领域有很大的应用空间。传统机器学习方法特征提取难度较大且精度不高。针对上述问题并结合传感器时序特性,提出了一种融合CBAM(convolutional block attention module)注意力机制的GRU-DRSN双通道并行模型,有效避免了传统串行模型因网络深度加深引起梯度爆炸和消失问题。同时并行结构使得两条支路具有相同的优先级,使用深度残差收缩网络(deep residual shrinkage network, DRSN)提取数据的深层空间特征,同时使用门控循环结构(gated recurrent unit, GRU)学习活动样本在时间序列上的特征,同时进行提取样本不同维度的特征,并通过CBAM模块进行特征的权重分配,最后通过Softmax层进行识别,实现了端对端的人体活动识别。使用公开数据集(wireless sensor data mining, WISDM)进行验证,模型平均精度达到了97.6%,与传统机器学习模型和前人所提神经网络模型相比,有更好的识别效果。

基于GADF-CWT-GCNN的滚动轴承故障诊断方法研究

针对滚动轴承故障诊断在小样本环境下引起的模型泛化能力差、诊断精度低的问题,提出一种基于格拉姆角分场(GADF)和连续小波变化(continuous wavelet transform,CWT)与并行二维组归一化卷积神经网络(parallel convolutional neural network,P2D-GCNN)的滚动轴承故障诊断方法。对采集的数据进行预处理,采用格拉姆角场和连续小波变换将一维振动信号转换成二维图像作为模型输入,再选用数据增强技术扩充样本子图,满足网络输入要求,并将其导入搭建的组归一化卷积神经网络中进行诊断检测。结果表明:文中数据处理方法与搭建模型在小样本环境下泛化能力远高于SVM和1D-CNN等其他网络模型。为进一步验证模型在小样本数据下的识别能力,取数据集的70%,40%和20%样本量进行多次实验,所对应的训练准确率及测试准确率分为99.38%,99.02%,99.47%,98.29%,99.05%,97.08%。结果证明,文中模型在小样本环境下对轴承故障诊断具有很高的准确率。

单回路空间两平移并联机构拓扑设计与尺度优化

针对狭小空间内工作机器的需求,根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构,并对其进行了自由度计算;对其中8个机构进行运动学建模,分别推导出其一元八次方程(封闭解)和符号式反解,并进行数值算例验证;运用差分进化算法以限定尺度约束下的可达工作空间最大为优化目标,分别对其中8个机构进行尺度优化,并求得其对应的可达工作空间,对比分析后优选出2个具有最大可达工作空间的两平移并联机构;为刚度分析、动力学分析及结构设计奠定了基础。

基于粗细量化并行与TDC混合的CMOS图像传感器列级ADC设计方法

针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方法.该方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时采用插入式时间差值TDC(Time-to-Digital Converter),实现了全局低频时钟下的快速转换机制.本文基于55-nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压3.3 V,数字电压1.2 V,时钟频率250 MHz,输入电压1.2~2.7 V的情况下,将行时间压缩至825 ns,ADC的微分非线性和积分非线性分别为+0.6/-0.6LSB和+1.6/-1.2LSB,信噪失真比(Signal-to-Noise-and-DistortionRatio,SNDR)为68.271 dB,有效位数(Effective Numbers Of Bits,ENOB)达到11.0489 bit,列不一致性低于0.05%.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,ADC转换速率提高了87.1%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑.

基于云监测平台的跨铁路桥梁转体智能监测技术及应用

为实现跨铁路桥梁转体过程中的实时智能监测,以提高转体效率和精度,基于云监测平台的数字孪生理论,融合BIM+GIS、智能传感、物联网、边缘计算、云计算等信息化技术,研发了跨铁路桥梁转体智能监测系统。该系统通过智能设备对环境参数、转体参数、结构应力等进行实时监测和同步转体模拟展示,实现桥梁转体全过程智能感知、分析预警及可视化的控制目标。通过实时监测转体桥梁悬臂端位置三维坐标,提出转体角度、转体速度、转体距离等转体参数计算公式,计算结果更符合实际转体情况;针对双转体桥联动监测,给出了双幅桥转体时防碰撞距离计算公式。该系统已成功应用于多座转体桥梁工程,均实现了高效率转体、高精度对位。

一种新型的CRM-Boost APFC控制方法

介绍了Boost-APFC电路工作在临界导通模式下的优势。针对传统单相CRM-Boost APFC电压模式控制方法存在PI参数调试时间较长、调节效果较差、不稳定因素增加等不足,提出了一种有静态工作点的单相CRMBoost APFC电压模式控制方法,并通过PSIM仿真验证了该方法的优点。针对新型交错控制方法存在PI参数调试时间较长、不稳定因素增加等不足和需要额外使用一个电压控制电流源的情况,提出了一种改进型两相交错并联CRM-Boost APFC电压模式控制方法,并且完成了PSIM仿真,功率因数高达99.96%。制作了一台4kW的两相交错并联CRM-Boost APFC实验样机,并进行了实验调试,功率因数达到了99.66%,效率为98.02%。

三元概念的分布式并行构造算法

作为形式概念分析的扩展,三元概念分析在高维数据的理论和应用中均取得显著效果.然而,数据量的极速增长导致三元概念的生成算法的时间复杂度呈指数级增长,在现实应用中面临巨大挑战,需要构造并行算法.因此文中提出适用于大规模数据的三元概念分布式并行构造算法,首先给出对象-属性和属性-条件三元概念的相关理论,并证明所有三元概念可通过合并这两种类型的中间概念生成.然后,采用两阶段聚合策略,改进Spark框架中的弹性分布式数据集操作符,有效解决数据倾斜问题,明显提升算法的运行效率.最后,在多个公开数据集上的实验表明,文中算法在海量数据中的三元概念生成过程中表现高效.

基于图论的两相渗流排序求解并行算法研究

对于两相渗流顺序求解格式中的饱和度计算,采用排序的方法可以将离散的全局非线性系统分解为一系列局部非线性系统来加速非线性求解过程.运用图论中的广度优先算法(BreadthFirstAlgorithm,BFS)和深度优先搜索(DepthFirst Search,DFS)来实现饱和度的并行计算。在两相流动方向一致时,基于BFS,使得同时参与计算的网格划分为一组,组与组之间满足拓扑排序的要求.在考虑重力和毛管力引起的两相流动方向不一致情况下,根据势能大小建立关于网格的有向有环图(DirectedCyclicGraph,DCG),利用强连通分量搜索的Tarjan算法找出耦合的网格,将耦合的网格视为一个网格并重新建图,从而得到有向无环图(Directed AcyclicGraph,DAG).最终实现饱和度排序求解的并行化.

两相并联换热通道间流量分配特性实验研究

为提高两相流动换热通道的换热能力及系统性能,探究其并联换热通道中流量分配不均的特征,开展了以水为工质的两并联通道换热实验,对流量分配不均所带来的参数变化进行研究。实验参数变化主要包括进口温度、热流密度、进口流量,以及外部扰动、集管结构带来的流量分配差异。将实验结果与模型计算结果进行了对比,结果表明:并联换热通道间流量分配不均时,优先沸腾通道中流量较少,未沸腾通道出口温度明显降低;增加进口温度、增加热流密度、降低进口流量会导致流量分配不均的出现,其产生和消失对应的进口温度、热流密度、进口流量分别变化了24.8℃、175.6 W/m、19.8%,并存在滞后现象;扰动会加速流量分配不均的出现,对应进口温度相差3.2℃;集管结构会影响优先沸腾通道的位置,单相状态下流量较少的通道倾向于优先沸腾。研究结果可为提高并联换热通道流量分配的均匀性提供参考。

正交-响应面法在PBM细观参数标定中的应用

数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异。因此,采用正交-响应面法相结合的数值分析方法,首先通过正交试验筛选出具有显著影响的平行黏结模型(PBM)细观参数,其次应用响应面法(RSM)研究其交互作用对模型试样宏观参量的影响规律,最后结合岩石宏观破坏形态提出一套PBM参数标定流程。结果表明:有效模量E*与刚度比k n/k s对弹性模量E影响显著;k n/k s、接触摩擦系数μ、最小颗粒半径R_(min)对泊松比ν影响显著;黏聚力c与法向黏结强度σc及其交互作用对单轴抗压强度UCS影响显著,应用响应面法计算分析得出的细观参数的模拟值与试验值误差绝对值小于7%,且二者应力应变曲线力学特征相似,宏观破坏形态相同,证明所提出的PBM细观参数标定流程具备科学性和可靠性。

蘑菇渣和稻秸堆肥中DOM与Cu^(2+)的络合机制

堆肥中溶解性有机质(DOM)对重金属具有显著的络合作用,影响其在环境中的迁移和转化。研究采用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)结合二维相关光谱(2DCOS)分析方法,系统解析蘑菇渣堆肥(MRC)及水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM与Cu^(2+)的络合机制。EEM-PARAFAC结果表明,MRC-DOM和RSC-DOM主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类蛋白质(C3)组成,各组分分别占MRC-DOM总荧光强度的43%、32%和25%,占RSC-DOM的39%、29%和32%。2种堆肥DOM与Cu^(2+)作用过程中,3类组分荧光强度均呈不断降低趋势,表明它们均与Cu^(2+)发生了显著的络合作用。2种堆肥中不同荧光组分(C1~C3)与Cu^(2+)的有效猝灭常数(lg K)在4.54~4.76之间,均表现为C3>C1>C2,表明类蛋白组分(C3)与Cu^(2+)结合能力最强,其次为类腐殖酸(C1),类富里酸(C2)最低。2DCOS结果显示,堆肥DOM中类蛋白荧光组分与Cu^(2+)结合能力最强,而类富里酸优先与Cu^(2+)发生反应。总体而言,MRC-DOM和RSC-DOM中类蛋白和类腐殖质组分是与Cu^(2+)发生络合作用的关键物质,且2类堆肥DOM具有类似的Cu^(2+)络合机制(包括活性位点、络合能力和反应顺序)。研究结果为进一步了解堆肥对土壤Cu^(2+)迁移和转化行为的影响提供了重要的理论基础。

三线盾构隧道渐次掘进扰动影响分析

对于三线并行盾构隧道,后行隧道多次侧穿会对已建先行隧道造成扰动影响.基于Mindlin解,采用两阶段分析法,得到了先行隧道在两次盾构平行跨越下的水平附加位移解析解.与国家科学中心核心创新项目上海硬X射线三线并行盾构隧道现场监测数据进行对比,验证了方法的有效性.对三线隧道水平净距、结构纵向刚度、地层损失率及地层剪切模量进行了影响因素参数分析,研究结果表明:先行隧道在后行隧道平行跨越关键断面下产生的水平附加位移峰值与并行隧道水平距离、隧道结构纵向刚度、地层剪切模量成反比,与地层损失率成正比.研究成果可为合理预测后行隧道侧穿施工对已建先行隧道的影响提供一定的理论依据.

一种红外成像导引头探测视场实时扩展算法

由于红外探测器灵敏阈相对较低的特点,红外探测体制的导引头多用于末端防空领域,或者与其他制导模式相组合完成打击任务。惯导红外复合制导是近几年在国内外流行的制导模式,低目标指示精度下的红外交班是复合制导体制一项重要的关键技术,框架扫描与视场实时拼接技术可以有效完成低目标指示精度下的红外交班。本文根据小口径两轴框架位标器特点,设计了框架闭环扫描搜索算法。同时分别提出了基于位标器惯性信息和图像特征信息的图像实时拼接方法,并针对惯性信息拼接积累误差大和图像特征拼接不适用于极端复杂场景和极端简单场景的缺点,设计了将惯性信息与图像特征偏移信息相融合的图像拼接方法,最后通过仿真验证了该方法不仅可以有效消除积累误差,在极端特殊场景下也可以达到品质较好的图像拼接效果,获得了更大的红外探测视场。

当代中国农村多元婚姻形式与代际关系调适——兼论父权制家庭变革的不均衡性

进入21世纪,中国农村出现了多元化的婚姻形式。一方面,传统的“嫁娶婚”形式在社会转型变迁中产生了相应的变革;另一方面,在一些地区普遍出现了“并家婚”“两头婚”等新婚姻形式。不同的婚姻形式在婚姻缔结、居住模式、家庭与亲属关系方面存在较大的差异。并且,当代中国的婚姻形式变迁具有较为明显的区域差异,有着各自的生成基础。在不同婚姻形式中,代际关系也呈现出不同的变迁与调适状况。透过婚姻形式变迁与代际关系调适可以发现,当代中国父权制家庭变革具有区域、城乡、阶层等维度的不均衡性。在研究中国家庭现代化转型路径、制定适宜的家庭政策以保卫家庭与推动社会平等化进程时,应该考虑到家庭变迁的不均衡性现实,既要有总体性视角,也要有区域性视角。

红黑着色的相场两相流并行投影算法

提出一种交错并行的有限体积投影算法求解基于相场法的两相流控制方程组。该算法的实施主要依赖于压力泊松方程的显式推进设计,从而突破投影算法求解不可压Navier-Stokes方程的效率瓶颈。同时,提出了一种交错扫描策略来更新节点上的变量,以实现更紧凑的时空耦合。本算法与相场模型相结合,能够高效、准确地捕获相界面的动态拓扑变化。测试算例结果表明:网格量为131 072,采用8线程CPU并行时,新提出并行算法的效率达到串行标准投影算法的80倍以上。

工作面顶板导水两带发育高度动态监测研究

随着我国煤矿开采深度、强度等的增加,采掘扰动极易诱发顶板水害事故。在矿井工作面回采过程中掌握煤层顶板导水两带发育规律,对煤层安全回采至关重要。文章以华北矿区某煤矿探查工作面顶板两带发育高度为目标,采用矿井并行电法动态监测技术,通过在顶板钻孔内布设监测电极,实时动态获取回采过程中煤层顶板覆岩地电场动态演化规律,推断得到该工作面监测区域导水裂隙带发育高度为61 m,垮落带发育高度为17.4 m,有效指导了现场矿井水害防治工作。