大机组降压运行对分区电网短路电流的影响

大机组降压运行是一种缓解区域电网输变电容量与负荷发展不平衡现象有效且经济的手段。然而,大机组降压运行在减小原电压层面电网系统短路阻抗的同时会增大拟接入电压层面电网母线的短路电流,使得低压侧短路电流超过断路器遮断容量,严重影响电网的安全运行。提出大机组降压运行短路电流变化分析方法及计算模型,研究短路电流变化与降压机组参数之间的数学关系,并应用于湖南省大机组降压运行方案选择中。仿真与工程应用表明,所提出的短路电流变化分析方法能准确且直观地反映大机组降压中短路电流的变化情况,为电网安全稳定经济运行提供保障。

红外和拉曼光谱的煤灰矿物组成研究

研究煤灰中矿物质的性质通常从矿物组成的表征入手。为了分析两种高硅铝煤灰的矿物成分,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)技术对煤灰样进行了测试和综合表征,将FTIR和拉曼光谱的分析结果与XRD进行了比较。FTIR结果表明,在1 100~1 000cm^(-1)范围内高硅铝煤灰出现最强的特征峰,例如石英峰(1 089cm^(-1))和偏高岭石峰(1 042cm^(-1)),它们都归属于Si—O伸缩振动。对原始红外谱图进行二阶导数处理后,可获得重叠峰的峰位,有助于更完整的解析矿物吸收峰,从而获得更丰富的矿物组成信息。煤灰中硬石膏的红外和拉曼光谱发现,在1 157,1 126和674cm^(-1)的拉曼光谱峰与在1 151,1 120和678cm^(-1)的红外光谱峰振动模式分别相同且峰位接近,还存在一些完全不同的拉曼光谱与红外光谱峰,表明这两种光谱存在互补性。尽管煤灰中锐钛矿含量很低,但由于Ti—O的极化率很高,因此拉曼光谱显示锐钛矿的144cm^(-1)峰远远强于石英的461cm^(-1)峰。XRD结果表明,煤灰中主要存在石英、云母、赤铁矿、硬石膏和未知的无定形相矿物,FTIR和拉曼光谱综合分析的结果表明除了这些矿物,还存在偏高岭石、无定形氧化硅、长石、方解石和锐钛矿等。在定性分析方面,将FTIR和拉曼光谱结合起来比XRD单独获得的矿物组成信息更为详细。

基于Kalman滤波的持续卫星时间同步攻击防护方法

随着网络空间对抗加剧,借助全球卫星导航系统进行的网络攻击已发展成为现实威胁。慢速持续型卫星时间同步攻击可绕过电力时间同步系统中卫星时钟异常检测机制,诱骗被授时设备输出错误时间信息,再借助电力系统工作机制达成攻击破坏后果。提出了一种基于Kalman滤波的持续卫星时间同步攻击防护方法。首先构建了考虑持续时间干扰的Kalman滤波卫星授时模型;然后利用能量泛函正则化最优化估算恶意攻击下被授时设备的时钟偏差;最后根据所构建的补偿模型对钟差进行补偿、实现遭攻击条件下的精准时间同步。仿真结果表明,该方法可有效防范慢速持续型卫星时间同步攻击对电力时间同步系统的影响。

基于EMD的水轮机空化声发射信号阈值降噪方法

针对随机噪声对水轮机空化声发射信号的影响,提出了基于经验模态分解(EMD)的水轮机空化声发射信号阈值降噪方法:首先利用EMD将水轮机空化声发射信号分解得到多个本征模态分量(IMF),然后结合给定阈值规则对前半部分IMF分量进行降噪,将降噪后的IMF分量与未处理的IMF分量重构,得到降噪后的声发射信号。采用该方法分别对仿真信号和水轮机空化试验过程中采集到的声发射信号进行了降噪处理,并与小波阈值降噪方法、小波包阈值降噪方法及传统EMD降噪方法进行了对比。结果表明:EMD阈值降噪方法有效结合了EMD自适应分解的特性和阈值降噪的良好性能优点,对水轮机空化声发射信号的降噪效果优于其他3种方法。

激光冲击强化对太阳能热发电用渗铝钢显微组织和高温拉伸性能的影响

目的研究激光冲击强化前后,渗铝321不锈钢的显微组织变化和高温拉伸行为。方法采用固体粉末包埋渗铝法对321奥氏体不锈钢板材拉伸试样进行渗铝处理,制成渗铝钢,再对渗铝钢中间8 mm?25 mm标距段进行双面激光冲击强化处理,激光波长为1064 nm,单脉冲能量为7 J,脉宽为20 ns,冲击次数为1次和3次,圆光斑直径为2.6～3 mm,搭接率50%,黑胶布为保护层,水为约束层,并评价激光冲击前后渗铝钢表面完整性。对渗铝钢在620下进行高温拉伸试验,获得真应力-真应变曲线、屈服强度、抗拉强度以及断后延伸率,并在扫描电镜下观察拉伸断口微观形貌。结果渗铝钢的表面粗糙度和显微硬度随着激光功率密度和冲击次数的增加而提高。激光冲击强化后的渗铝钢表现出更高的屈服强度、抗拉强度和断后延伸率,其中,以6.59 GW/cm2激光密度三次冲击的渗铝钢的高温拉伸性能最佳。激光冲击强化后的渗铝钢高温拉伸断口表现出韧性断裂特征。结论激光冲击强化后,渗铝钢表面发生明显塑性变形,形成了起伏较大的凹坑和凸台,改变了材料粗糙度。表面晶粒细化、位错运动加剧以及位错增殖使得材料表面硬度和激光冲击硬化影响层深度提高;另外,引入的高幅残余压应力的释放能够抵消外加拉应力,延缓表面裂纹的形核和扩展。激光冲击强化显著改善了渗铝钢力学性能。

铜系低温选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原(SCR)技术已广泛应用在燃煤电站烟气脱硝技术中,开发低温高活性、高抗中毒性能的催化剂体系已经成为国内外学者的研究重点。Cu系催化剂由于具有良好的脱硝性能及水热稳定性,得到了广泛的研究和关注。本文综述了近年来活性组分Cu负载在TiO_2、Al_2O_3、碳基材料和分子筛等材料上的研究进展;重点分析了Cu系催化剂低温SCR反应机理,主要包括Eley-Rideal(E-R)机理和Langmuir-Hinshelwood(L-H)机理,同时分析了SCR反应的两个必然过程:吸附(NH3吸附和NOx吸附)和反应;简要地介绍了Cu系催化剂的抗水抗硫中毒性能研究现状以及反应机理,同时介绍了碱金属中毒、飞灰和催化剂烧结对催化剂失活的影响,结合生命周期分析SCR脱硝系统还原剂氨和尿素对NO排放的影响。在此基础上展望了未来铜系催化剂的研究方向:采用新型方式对催化剂进行改性、进一步采用表征和模拟技术研究催化体系的反应机理、优化锅炉和催化剂设计减轻催化剂失活以及研究适用于其他还原剂条件的高选择性催化剂。

钢表面粉末包埋渗铝的表面状态及元素扩散机理研究进展

钢铁作为基础性结构材料,应用在国民经济的各个领域。由于钢材在工程应用中会发生氧化、腐蚀,采用粉末包埋渗铝对钢材进行表面改性可提高其抗氧化性能和腐蚀性能。目前为止,关于渗铝工艺参数对渗层微观组织、表面状态和元素扩散机理的研究,比较零散,缺乏系统总结。综述渗铝工艺参数对粉末包埋渗铝钢的微观组织、表面状态及其性能的影响,分析渗铝工艺参数与渗层微观组织的关联;概括渗铝工艺参数对Fe-Al元素扩散系数和扩散激活能的影响规律,分析Fe-Al元素扩散机制;总结渗铝层预测模型,对粉末包埋渗铝钢的研究趋势进行展望。

基于改进EMD与关联维数的水轮机空化声发射信号特征提取

为研究水轮机空化状态下声发射信号的特征及其演变规律,提出了基于改进经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)与关联维数的水轮机空化声发射信号特征提取方法。采用镜像延拓与可变余弦窗函数相结合的方法对传统EMD进行改进。将改进EMD方法应用于混流式水轮机模型空化状态下的声发射信号分析中,分别采用自相关法和假近邻法计算声发射信号各阶固有模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF)分量的时间延迟参数和最佳嵌入维数,采用G-P算法提取各阶IMF的关联维数,分析关联维数随水轮机空化系数的变化关系。结果表明:随着空化状态从无空化、初生空化到临界空化,声发射信号的各阶IMF关联维数逐渐增大,直接反映了水轮机空化从无到有,从弱到强,水流流态更加复杂和紊乱的过程。

改性催化剂织构强化低温NH3-SCR脱硝性能的研究进展

采用选择催化还原技术(SCR)有效脱除NOx的关键在于高效催化剂,而催化剂脱硝性能主要取决于催化剂的物理化学性质,催化剂织构特性的差异对于催化剂低温活性及抗中毒性能具有重要的影响。本文综述了近年来通过改性催化剂织构强化催化剂脱硝性能的研究进展,重点阐述了通过拓展催化剂载体比表面积及提高活性物质的表面分散性等织构改性来优化催化剂微观形态,由此提高催化剂低温脱硝性能;同时介绍了改性催化剂织构的常用方法;并总结了近年来国内外学者对特殊结构催化剂的研究,众多文献表明催化剂的特殊结构和形态可以显著改善催化剂的酸性和活性位性质,提高催化剂的脱硝性能和抗中毒性能。在此基础上展望了未来催化剂织构改性的研究方向;寻求更合适的物理化学方法应用到催化剂织构改性、进一步采用仿真模拟技术用于催化剂研究以及继续开发研究特殊结构催化剂并应用到工程实践中。

香港地区雷电风速联合分布

雷电数据的统计分布是指导输电线路防雷设计的重要基础。输电线路设计规程中杆塔雷电过电压下风偏设计为经验参数,缺乏对雷电风速联合分布的深入研究。利用香港地区气象数据,研究雷电风速联合分布。分析表明雷电在时域上呈高度不均匀分布,日地闪数量服从Burr分布,而雷电与风速服从Gumbel-Copula联合分布。经验分布和理论分布中,日地闪次数超1000次且风速接近和超设计风速雷暴日的地闪数占比均在20%左右。结合气象学背景的分析表明,飑线等强对流天气下并发的雷暴大风是造成强雷暴时超设计风速概率畸高的根本原因。

基于声发射信号信息■贴近度的滑动轴承润滑状态诊断方法

为了有效判断滑动轴承润滑状态,避免基于状态的润滑故障诊断方法的低区分度和准确度问题,基于滑动轴承润滑状态过程信息,提出基于信息■的滑动轴承润滑状态诊断方法。在300MW汽轮发电机组模拟转子实验台上采集滑动轴承干摩擦、半干摩擦和液体摩擦3种润滑状态的声发射信号,利用信息■贴近度和方差的方法对声发射信号进行分析,并对各种润滑状态进行有效区分。结果表明:基于声发射信号信息■贴近度和方差的方法能够实现对不同润滑状态的准确诊断,且信息利用率和判别区分度均高于信息熵分布区间诊断方法。

粤港澳大湾区雷电移动轨迹统计规律与潜在应用

雷暴移动轨迹直接取决于雷暴云团的移动。雷暴作为一种气象现象,其空间移动在天气系统的物理机制下,可能具有特定的规律。利用粤港澳大湾区雷电数据,进行雷电的时域分布特征和移动轨迹统计规律的挖掘分析。发现雷电日雷电数量服从Burr分布,时域上呈高度不均匀分布,50个雷电最多日雷电数量占到10 a雷电总数的一半以上。强雷暴日的雷电移动轨迹具有明显的规律特性。雷电最多的40个雷电日中,分别有20和15个雷暴的移动轨迹是从西北向东南或由东北向西南。结合气象领域研究,分析指出大湾区的东北石湖风和西北石湖风是造成雷电移动统计规律的气象学机理。在此基础上,结合输电线路在线监测系统讨论了雷电移动轨迹统计规律的潜在应用。

水轮机空化声发射信号的提升小波改进阈值降噪方法研究

针对水轮机运行时噪声对水轮机空化信号的影响和传统小波阈值的局限性,建立了基于提升小波改进阈值的水轮机空化声发射信号降噪方法。该方法首先利用提升小波变换对信号分解得到多个小波系数,然后利用改进的阈值函数对小波系数进行阈值降噪,将降噪后的新的小波系数进行提升小波重构。采用该方法分别对仿真信号和水轮机空化试验的声发射信号进行了降噪处理。结果表明:基于提升小波改进阈值降噪方法能有效地避免传统小波阈值降噪的局限性,在保留有用高频信号的同时有效地减少噪声成分,为后续水轮机空化特征提取提供保障。

渗铝复合激光冲击对321不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

针对聚焦型太阳能热发电换热管材料在熔融铝硅环境中易发生腐蚀疲劳失效的问题,采用粉末包埋渗铝和激光冲击对AISI 321不锈钢进行表面改性,研究其熔融铝硅环境下腐蚀疲劳性能。结果表明,渗铝钢表面形成以FeAl金属间化合物为主的渗层,尽管能够有效地隔离基体和腐蚀介质,但是作为疲劳裂纹的形核源,会导致腐蚀疲劳寿命降低40%;经不同功率密度的激光冲击强化处理后,渗铝钢表面硬度显著提高,延缓了疲劳裂纹萌生,提升了耐蚀性,降低了腐蚀损伤的影响,疲劳损伤占据主导地位,使得渗铝钢腐蚀疲劳寿命提高100%~200%。

太阳能热发电用渗铝321不锈钢的高温低周疲劳行为研究

对321不锈钢进行渗铝处理,研究了渗铝层对321不锈钢低周疲劳性能和断裂机理的影响。结果表明:在相同应变幅下,渗铝321不锈钢的循环周期低于321不锈钢;在外加载荷下,疲劳裂纹易在渗铝321不锈钢表面的Al2O3薄膜处、渗铝层与基体交界面处形核,沿FeAl相晶界快速扩展,且DO3结构的Fe3Al会向B2结构的FeAl转变,导致材料强度降低;渗铝过程中基体析出的脆性σ相是二次裂纹源,会加速裂纹扩展,导致渗铝321不锈钢的循环周期降低。

基于eSIM卡的配电自动化终端

配电自动化系统是提高供电可靠性的重要保障。分散分布的配电终端运行于恶劣环境中,检修维护困难,难以保障终端在线率等实用性指标。针对配电终端中采用的SIM卡难以满足环境适应性容易造成终端故障离线的问题,提出了基于eSIM卡的配电自动化终端。通过介绍eSIM的发展演化过程及在使用中的特点,结合配电终端常见故障异常及管理运维流程,对比分析了采用eSIM卡在设备可靠性和简化运维管理上的比较优势。

污泥与煤混燃中含K、Na、Ca元素的矿物演变

针对污泥混煤燃烧过程中由矿物熔融引起的结渣与沾污问题,采用X射线荧光光谱(XRF)对污泥混煤的灰成分进行了分析,通过XRD实验明确了矿物组分并进行了分析,运用Gibbs最小自由能法,通过FactSage软件模拟了污泥与煤混燃过程含K、Na、Ca元素矿物的迁移演变。结果表明,城市污泥与煤混合物中含K、Na、Ca3种元素的矿物分别为白云母、片钠铝石、片沸石。燃烧过程中含K元素矿物迁移过程主要在白云母与钾芒硝(或硫酸钾石)和透长石之间;含Na元素矿物迁移过程主要在片钠铝石、无水芒硝、低温型钠长石及高温型钠长石之间;含Ca元素矿物的迁移主要在硬石膏和钙长石之间。温度达到900℃以上时,分别含K、Na、Ca元素的矿物物相都不再发生改变,且此时矿物质含量分别为透长石、高温钠长石以及钙长石。

燃煤机组SCR催化剂表面积灰板结层多重分形分析

燃煤电站烟气中的飞灰在SCR催化剂表面沉积板结形成强垢是导致催化剂失活的重要原因,为及时清理催化剂表面强垢层,通常采用超声共振结合蒸汽吹扫将强垢去除,然而由于燃煤飞灰在催化剂表面的沉积板结使得强垢层形成较为稳定,导致现场高能耗操作下清灰效果不明显。为更好地研究飞灰在催化剂表面沉积板结对强垢形成的影响,借助现场小修期和SCR改造项目热态性能试验将不锈钢采样盘布置在3层催化剂层的迎风面进行采样,将3层SCR催化剂垢层样品采用原子力显微镜(AFM)进行表征测试,通过设置合适的阈值采用Matlab图形处理得到黑白二值图,并通过信息熵法获得盒子尺寸来分析多重分形标度区间的影响。结果表明,随着烟气的流程方向板结层的高程分区逐渐趋于碎片化,沉积飞灰粒度逐渐趋于均匀化,并随烟气流程的增加多重分形参数具有标度不变性;同时关联分形维数D_2随着烟气流程的增加逐渐与Hausdorff分形维数D_0接近;根据加权矩随变特性还发现板结层微观颗粒会随烟气流程的增加逐渐由疏松不均性演变为致密均匀性;由3层板结层多重分形谱对称性发现,随着烟气流程的延长,催化剂表面垢层多重分形谱宽度Δα明显增加,相应垢层表面粗糙度逐渐增加,且垢层表面奇异峰分布更加明显,催化剂表面飞灰板结形成垢层的主导因素主要源于小颗粒、小高程的概率分布点。研究表明,随着烟气流程的增加,催化剂表面垢层的多重分形特征明显,沉积飞灰颗粒粒度变小,板结层的均匀性增加,微观拓扑表面的高程聚类特征消失,为超声波共振与蒸汽吹扫等现场清灰操作提供理论依据。

变电站自动化系统时间同步协同攻击的检测与防护方法

为了使攻击的后果最大化,受国家支持的攻击者可以使用时间同步的协同机制发起高度隐蔽的网络攻击,而无须进行通信。这可能会使多个变电站内的所有断路器同时跳闸,从而引发大停电。提出了一种基于时间加速的方法来检测时间同步的协同攻击。在变电站自动化系统年度检修期间,通过逐步加速系统时间来触发时间逻辑,以识别是否存在潜在的恶意软件。此外,还提出了一种基于变电站自动化系统的异步化时间同步管理方法。将根据结构脆弱性指数识别的几个关键变电站的时间保持异步。因此,这些关键变电站将不会与其他变电站一起遭受时间同步的协同攻击,并且可以大大降低相关后果。基于IEEE 39节点系统的数值模拟表明,通过使2个关键变电站保持时间异步,可以显著减少2到3个变电站的协同攻击的负荷损失,并且电网可以具备应对时间同步协同攻击的韧性。

磁场调控磁性纳米流体流动和传热研究进展

磁性纳米流体在实现能量高效和可控传递领域极具发展潜力。本文综述了磁场作用下磁性纳米流体对流换热及沸腾换热的最新进展,主要包括强制对流换热、混合对流换热、自然对流换热、池沸腾换热及管内沸腾换热等方面的实验研究,分析了磁场类型、强度、梯度、频率、方向及磁铁位置等对磁性纳米流体流动和热传输特性的影响,指出可通过改变外加磁场来实现对磁性纳米流体流动和传热的控制,并探讨了磁性纳米流体流-磁耦合作用下的传热机理以及目前所面临的挑战。在此基础上,提出了未来磁场调控磁性纳米流体对流换热和沸腾换热的主要发展方向:制备稳定的磁性纳米流体,建立系统有效的流动和传热理论模型,并从微介观尺度诠释热-流-磁耦合协同换热机理。