GNSS海洋反射信号接收机设计与分析

针对全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)海洋反射信号遥感技术的需求,文章设计了一种GNSS海洋反射信号接收机,用以对GNSS直射信号和反射信号进行接收。多普勒延迟映射结构是GNSS海洋反射信号接收机中的关键部件,采用直射信号通道闭环、反射信号通道开环的方式,反射信号通道利用直射信号通道获得的扩频码和多普勒频率,在半个C/A码片时间内进行相关积分,得到反射信号的相关峰波形。由于海面反射的GNSS信号是多个不同反射信号的集合,合成码的相关波形和直射信号不同,其位置和形状包含了海洋学参数信息,通过此相关函数波形即可解算出海面风场信息。GNSS海洋反射信号接收机技术可以为海洋环境监测、基础测绘、灾害监测等领域提供技术支持。

Dynamic response of wind turbine towers in warm permafrost

Wind is a great source of renewable energy in western Alaska.Consistent winds blow across the barren tundra underlain by warm permafrost in the winter season,when the energy demand is the highest.Foundation engineering in warm permafrost has always been a challenge in wind energy development.Degrading warm permafrost poses engineering issues to design,construction,and operation of wind turbines.This paper describes the foundation design of a wind turbine built in western Alaska.It presents a system for response monitoring and load assessment,and data collected from September 2013 to March 2014.The dynamic properties are assessed based on the monitoring data,and seasonal changes in the dynamic properties of the turbine tower-foundation system and likely resonance between the spinning blades and the tower structure are discussed.These analyses of a wind turbine in warm permafrost are valuable for designing or retrofitting of foundations in warm permafrost.

西堠门大桥涡激振动特征分析

准确描述涡激振动的风场特征和动力响应特征是实现桥梁振动控制的前提,基于大跨度悬索桥结构健康监测系统获取的风场和振动加速度数据,对比分析了环境振动和涡激振动的风速、风向、湍流强度、阵风系数、脉动风功率谱密度、振动加速度及其功率谱密度的参数特征。结果表明:加劲梁典型的第6阶竖弯涡激振动中的风速可达7.24 m/s~12.24 m/s,风向基本垂直于桥轴向;三向湍流强度、阵风系数和脉动风功率谱在涡激振动中无明显不同于环境振动的特征。不同于多模态耦合的环境振动,涡激振动呈现单模态振动特征;通过功率谱峰值差异率量化该特征可区分环境振动和涡激振动。

考虑台风空间位置的桥址区风特性模型实测研究

风特性是桥梁结构抗风设计的前提条件。为准确表征台风移动对桥址区风特性的影响,利用桥梁结构健康监测系统测得的多次台风实测数据,研究了考虑台风空间位置的桥址区风特性模型。基于已有台风解析模型和台风路径数据,模拟了台风过境期间桥址区平均风速时程,并利用实测结果验证了解析模型的有效性。在此基础上,分析了湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度等脉动风特性参数随桥址区和台风中心距离的变化规律,据此研究了脉动风特性参数的空间分布模型。结果表明,已有台风解析模型可实现桥址区平均风速的模拟;台风空间位置变化对桥址区脉动风特性影响显著,空间分布模型能有效反映台风移动过程中桥址区脉动风特性的基本变化特征,可为大跨度桥梁等工程结构设计与运维提供有益参考。

考虑流固耦合的变截面圆柱壳钢塔风振分析

为了明确变截面圆柱壳钢塔的风振响应规律,基于流固耦合理论建立有限元计算模型,采用自回归模型(autoregressive model, AR)法对不同重现期基本风压对应的脉动风速进行了模拟,成功利用数值风洞方法计算了变截面圆柱壳钢塔在脉动风作用下的动力响应,并通过现场风振监测对数值结果的可靠性进行了验证。结果表明:在脉动风作用下,位移响应幅值沿着高度方向逐渐增大,风速越大,结构的位移响应越大,其中50年与100年重现期风速作用下结构响应差别较小,总体上没有超过结构的位移限值。应力沿高度方向逐渐减小,且在变截面位置存在应力突变的现象。风速越大,应力越大,沿着高度方向应力的差别越来越小,其中50年与100年重现期风速作用下超过脱硫塔在工作温度下的材料许用应力值(113 MPa)。因此,对于该类钢塔的抗风性能评估,底部和变截面处以应力控制为主,顶部以位移控制为主。

5G+智慧风电边缘终端接入解决方案

5G技术正在推动风电产业的快速发展,在智慧监控、智慧运维和智慧控制领域,5G技术可以提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的连接数量,从而提升风力发电的效率和可靠性。风电场一般地处偏远,网络覆盖不完善,风场终端采集的数据很难远程传输,实现云端的实时监控,本文介绍5G技术如何赋能智慧风电场,形成一套基于5G无线传输的边缘终端接入解决方案,促进机组设备状态感知、获取、传输及分析一体化,提升智慧风场的整体监控水平。

基于霍尔效应的风力机叶根螺栓在线监测研究

基于霍尔效应及单极性霍尔传感器的工作原理,并根据风力发电叶根螺栓的实际情况,提出一种风力机叶根螺栓在线监测装置的设计方案。通过对监测原理及监测设备的大量实验确保装置的可靠性,能够对风力机叶根某些受载较大的螺栓的松动或断裂等故障进行实时监测并及时发出报警信号,确保风力发电机能够安全运行,对于保障风力机的正常运行具有重要意义。

基于长期监测数据的某悬索桥桥位近处风场特性分析

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,结合东海某大跨度悬索桥的风场监测系统,对该桥桥面及桥塔处的风速进行长期监测,采用统计方法及频谱分析对桥位处风速随高度变化、湍流强度、阵风因子以及脉动风的功率谱密度等进行分析。研究结果表明:无量纲幂指数在低风速时较不稳定,随风速增大而减小并趋于平稳,高风速下其统计均值为0.161,大于规范建议值;湍流强度亦随风速增大而减小并趋于平稳,可采用指数函数加以拟合,桥面高度处强风的顺风向、横风向及竖向湍流强度均值分别为0.180 6,0.156 4及0.078 7,亦大于规范建议值;阵风因子与湍流强度之间近似呈线性关系;强风的水平及竖向风谱与规范谱吻合较好,但实测谱值在低频段偏低。

基于现场实测的某大跨度悬索桥桥址区风场特性(英文)

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,结合东海某大跨度悬索桥的健康监测系统,同步实测了桥面及桥塔处的风速,采用统计及频谱分析方法对桥面平均风速和风向、风速随高度变化、风速的脉动特性、相关性以及桥面风场的绕流特性等进行了分析.结果表明:加劲梁纵向不同位置处平均风速大小接近,但平均风向差别较大;无量纲幂指数随风速增大呈明显减小的趋势;实测的湍流强度比规范偏大,水平及竖向风谱与规范吻合较好,但实测谱值在低频段偏低;风场流过桥梁断面后平均风速减少而湍流强度显著增大,尾流的频谱特性发生明显改变同时尚未观测到规则的漩涡脱落特征频率.

台风“海鸥”的风场实测与输电塔风振响应分析

为研究强风作用下输电塔风振动力响应的规律,选择代表性地貌下的典型输电塔进行监测,得到了台风"海鸥"经过时,多点边界层风特性的实测结果以及风致输电塔振动的真实动力响应。基于风速数据,着重分析了空间风场特性的各项参数,包括平均风速和风向、风剖面参数、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风谱。采集了输电塔横担和塔头塔身连接处振动加速度响应。分析了杆件薄弱部位的风振动应变响应,对杆塔在台风作用下的安全性进行了评估。为输电塔抗台风设计改进提供重要的实测数据支持。

基于圆形断面的隧道温度场有限差分计算模型

除了少数圆形隧道外,大部分山岭交通隧道断面采用马蹄形或端墙式等形状。在隧道温度场的预测中,圆形断面模型能否代替马蹄形等实际隧道模型,其适应性值得研究。应用基于空气-衬砌-围岩的对流-导热耦合作用控制方程的有限差分方法,建立圆形断面模型对东北寒区马蹄形隧道温度场进行计算,并与现场实测温度场进行对比。结果表明：1）圆形断面隧道模型有限差分计算方法克服了通用有限元软件建模复杂、对硬件要求高的弊端,考虑了隧道内风流速度和入口风流温度的影响,在隧道温度场的预测计算中能够满足工程使用要求。2）隧道内风流速度和入口风流温度对隧道温度场影响较大。本文算例中,入口风流温度每升高10℃,二次衬砌表面温度升高约7.2℃,增幅均匀;从1~5 m/s,洞内风流速度每增大1 m/s,二次衬砌表面温度降低的幅度为6.6、2.7、1.5、0.9℃,降幅越来越小。

基于ARM的风力发电远程监控系统设计

针对大型风电场中,风电机组数量多、分布面积广和远程监控系统的特点,设计出一种全新的嵌入式控制器和基于工业以太网B/S的风力发电远程监测系统,其实现的功能:监视风力发电机用户使用的电量、风力发电机的转速、风速、蓄电池电压、温度、控制柜柜门开关动作。通过用TCP/IP协议和Socket技术来实现网络通讯,通过XML语言与SVG动画将现场数据实时的显示在远程浏览器的Web页面上。结果表明,该系统功能完善,性能稳定,满足风力发电运行要求。

基于现场实测的润扬悬索桥桥址区台风与强北风特性对比(英文)

综合利用润扬结构健康监测系统(SHMS)风环境子系统实时记录的各种参数时程数据以及强风期间上桥实测强风样本,分析得到了桥址区实测强风的风速和风向、紊流强度、紊流积分尺度、紊流功率谱密度函数等特性,重点对比研究了台风与强北风特性之间的差异性.结果表明,与台风相比,强北风的平均风速略小、平均风向更加稳定;台风与强北风的实测紊流强度值均比规范建议值大;台风与强北风的紊流积分尺度之间无明显的规律性;就顺风向紊流功率谱而言,强北风与Kaimal谱更加吻合.研究结果为建立桥址区台风特性数据库,确定当地强风特性参数的合理取值提供了实测依据.

同步发电机转子匝间短路故障监测方案及其灵敏性分析

基于主保护不平衡电流有效值的同步发电机励磁绕组匝间短路监测原理解决了依靠单一谐波检测所带来的一系列问题,能够最大限度地提取故障特征量。通过仿真计算,分析了该监测方法对三峡及彭水发电机的灵敏性,并结合实测录波数据分析了影响灵敏性的因素。在此基础上,提出一种考虑固有不平衡电流影响的监测方案,通过移相叠加消除了稳态不平衡电流中的非故障特征分量,进一步提高了监测灵敏性。最后对监测方案的防误判措施、两段式定值整定原则及浮动门槛式动作特性进行了讨论。基于该方案研制的在线监测装置已应用于浙江新安江水电站。

基于主保护不平衡电流有效值的转子匝间短路故障监测

为利用发电机主保护所配电流互感器来监测励磁绕组匝间短路故障,以三峡VGS发电机为例,采用多回路方法对故障后进入各主保护的不平衡电流进行了计算与分析;在此基础上,指出利用不平衡电流中的单次谐波进行故障监测的不足,由此提出基于主保护不平衡电流有效值的励磁绕组匝间短路故障监测原理;通过对不同短路匝比故障的计算与理论分析,指出流过中性点间的不平衡电流不适合用来反应于励磁绕组匝间短路故障,而应采用反应于每相绕组内部不平衡电流的监测方法;最后阐述了励磁绕组匝间短路监测与其他常规保护之间的配合,为发电机转子匝间短路故障的在线监测奠定了基础。

江阴大桥强风报警及风场特性分析

风荷载对悬索桥的运营期安全有重要影响。文章利用健康监测系统实测数据,建立了江阴长江公路大桥风特性数据库。在此基础上,一方面针对风速设定报警阈值,从而保证了行车与结构安全,另一方面计算得到紊流强度、阵风系数等风特性,对桥梁设计风荷载参数取值的合理性进行了验证。研究结论为江阴大桥的抗风安全性评价提供了实测依据,同时可为该地区其他工程结构的抗风研究提供参考。

同步发电机转子匝间短路故障在线监测的研究评述与展望

目前转子匝间短路故障在线监测主要有基于磁场探测的故障监测法、冲击脉冲法、轴电压监测法、电气量监测法和机组振动特性监测法,对这几种方法的原理进行了阐述和评价。从故障的数学建模、故障特征及其机理、基于定子相绕组内部不平衡电流有效值的故障监测方案3个方面说明了电气量监测法的相关研究进展,从无死区灵敏监测、不具备分支电流互感器安装条件发电机的故障监测、故障在线定位3个方面对转子匝间短路故障在线监测技术的研究进行展望,并给出了初步思路。

全国大气辐射环境监测网自动监测站布点研究

通过对全国风向场、风速场以及人口密度分布进行总结分析,提出一种全国辐射环境监测网的布点方法,包括监测站点密度分布及主要分布途径等。综合考虑全国风向场和核设施分布,提出了全国总体布点时站点的排列方式,包括环状风场布点、特殊路径布点、核电站高山防线布点和核科研院所放射状布点,陕西、四川、云南、贵州、湖南、广西、广东、福建、浙江等省份自动站的布点密度应相对较大些;西藏、新疆、内蒙古、青海等省份自动站的布点密度可以相对小些。采用这样的布点措施,能够有效地对全国的辐射环境状况进行监测。

基于ARM11的风电场实时采集监测系统

设计以基于ARM11架构的S3C6410微处理器为主控制器并嵌入Win CE6.0操作系统,用风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、气压变送器组成数据采集模块,利用Zig Bee技术组建无线传感网络以实现前端数据采集;利用嵌入式SQLite数据库实现采集数据的本地存储,并且利用AES协议进行加密;利用GPRS无线传输技术加密过的数据传输到远程数据服务中心,便于对风电场数据进行实时监测。其数据中心软件采用VS2005软件设计。数据采集系统具有成本低,实现数据的无人采集、实时显示和存储。模块测试和整体测试证明该监测系统能够满足要求,具有较大的推广价值。

基于漏电感参数的变压器绕组变形故障机理分析

运行于电网中的电力变压器,不可避免地将遭受各种短路故障的冲击,由于短路电流产生的巨大电动力和绕组的瞬间急剧发热,会造成变压器绕组变形。文章从漏磁场的分布及类型等特点分析了绕组变形的故障机理,指出绕组变形引起的磁路变化将影响漏磁场的分布状态,从而将直接导致变压器漏电感参数发生变化。同时推导了漏电感的线性磁路计算方法,进一步验证绕组变形与漏电感参数之间的物理关系。变压器绕组漏电感参数的准确实时测量将成为绕组变形监测、尤其是从离线到在线监测技术发展的新的研究方向。