国家重点实验室科研育人创新研究

国家重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地。在“双一流”建设蓬勃发展的背景之下,如何发挥国家重点实验室科研育人的长效作用已成为高校一流人才培养的重要抓手。

新型低压直流供电系统的电气安全性能探讨

新型低压直流供电系统不同于传统的交流供电系统,为明确该系统的电气安全性能,参照IEC的相关标准,给出了直流电击的室颤电流计算公式,制定了直流电的安全阈值曲线,给出了直流安全电压。在此基础上,分析对比了基于整流装置的DC220V、DC311V系统各接地形式的电击防护性能。结果表明,直流电比交流电更具安全性,负极接地的直流TT系统在保障电击防护性能的同时,也满足了可靠性与绝缘监测灵敏性,是未来民用建筑直流供电系统更适宜的接地形式选择。

考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

输电线路状态监测系统取能电源的设计新原理

针对现有输电线路状态参数在线监测系统的取能电源普遍存在的取能线圈易于深度饱和、热耗大、电路复杂等问题,提出了一种新的取能线圈设计原理。为取能线圈引入气隙磁阻,并通过定量分析与仿真实现对取能线圈的结构、铁心材料、绕组匝数、气隙长度等参数的合理匹配,从而在电源最前端解决了现有技术存在的问题。基于此取能线圈研制的电源,经整体测试表明,能在导线电流正常变化范围内工作于非饱和、低热耗状态,并提供稳定的输出。对线路出现异常大电流可能给电源可靠性产生影响的问题进行了分析,并提出提高电源工作可靠性的具体措施。短路和冲击试验表明,这些措施可抑制异常大电流导致的电动力及过电压的破坏作用。

光伏并网系统中直流注入问题最新进展及发展趋势

限制光伏发电系统并入大电网时直流电流的含量是光伏并网的重要需求。国内外相关标准对光伏并网电流中直流分量的大小有所规定。随着非隔离型光伏并网逆变系统的推广,目前直流注入问题日益受到重视。结合相关文献介绍了直流注入产生的原因及所带来的不利影响,从解决直流注入问题的原理出发,将目前已提出的解决方法归纳为三类:采用可抑制直流注入的逆变器、检测补偿法以及电容隔直法。通过理论分析对各类方法的原理进行了介绍,说明了各自存在的优点和不足,通过相互比较进一步总结了各类方法的特点。最后,对光伏并网系统中直流注入问题解决方法的发展前景作了展望。

采用ZigBee PRO无线网络技术的导线舞动多点监测系统设计

为实时监测输电导线的舞动状态,在ZigBee Pro Feature set(ZigBee PRO)无线通信技术的基础上提出了导线舞动多点监测系统的设计思想。分析了ZigBee PRO技术在导线舞动监测应用中所需要解决的关键问题,该系统采用分布式测量系统构架,对系统中用于构建无线网络的协调器节点和用于监测舞动的传感器子节点在硬件和软件方面进行了分析与设计,利用三轴加速度传感器实现了对导线舞动轨迹的多点同步监测,为导线张力变化的计算打下了基础。在实验室环境下,针对加速度数据采集精度和通信质量等方面进行了实验,实验结果表明,设计开发的系统软硬件运行正常,组网和传输性能良好,能够满足实时导线舞动监测应用的基本要求。

小电流接地系统单相接地故障选线新方法

为改进小电流接地系统单相接地故障选线方法,结合数字信号处理中的相关分析技术与小波包分解技术,利用db小波包以适当频带宽度分解了这种故障后的暂态零序电流,自适应地选出各条线路上故障能量最大的特征频段。两两相关分析各线路故障特征频段对应小波包分解系数的波形,获得相关矩阵,并求出各线路的综合相关系数,最终给出按接地故障发生可能性大小排列的选线结果。理论分析及大量MATLAB仿真结果表明:该法不受故障条件的影响,可准确、可靠地实现配电网单相接地故障选线,适于中性点不接地或经消弧线圈接地系统。

配电变压器短路和开路损耗在线测量系统

针对配电变压器短路损耗和空载损耗离线测量影响供电连续性的问题,提出一种新的变压器损耗在线测量方法并设计了在线测量系统。依据变压器等效电路模型建立变压器短路阻抗与其一、二次侧电压、电流的关系,并推导出了短路阻抗与空载和短路损耗之间的关系。采用线性拟合方法拟合在线采集到的配电变压器相电压和相电流值来实现短路电阻的在线测量,进而实现变压器短路和空载损耗的在线测量。给出一种新的变压器损耗在线测量方法,建立一套变压器损耗在线检测系统,并在Matlab/SIMULINK仿真平台上进行仿真研究。结果显示,使用该方法计算出的空载损耗和短路损耗分别小于或等于0.4%和2.12%,验证了该方法的有效性和准确性。

新能源并网对配电网影响的正负效应综合评估

随着新能源发电的推广和应用,须对其可能给配电网带来的影响进行综合评估。结合新能源并网发电的特点,提出其对配电网影响的正负效应指标体系。该体系针对不完全信息群体赋权采用证据理论层次分析法确定指标常权,通过惩罚型和激励型均衡函数分别对正效应和负效应指标权重进行变权综合,再利用灰色关联分析法得到新能源并网对配电网影响的正负效应综合评估结果。采用接入10 kV配电网的2 MW并网光伏发电站实际监测数据,在Matlab仿真软件中验证提出的正负效应综合评估模型的有效性。

高压脉冲循环冷却水灭菌系统的研制与实验研究

高压脉冲灭菌是一项新型的非热处理灭菌技术,其实质是利用高强度脉冲电场瞬时破坏细菌的细胞膜从而导致细菌死亡。针对细菌在其生命周期内的排泄物吸附水中杂质而产生的生物粘泥对循环冷却水系统造成的危害,设计了一套基于Marx电路的高压脉冲灭菌装置,并构建了微型的模拟循环水系统。通过电磁场仿真软件对处理腔内部电场分布进行了仿真和分析,最后利用该高压脉冲处理系统进行灭菌实验。实验结果表明:该系统的灭菌效果很好,且该高压脉冲灭菌技术有望通过进一步的研究推广应用于发电厂循环冷却水系统的灭菌阻垢中。

大功率高频电磁阻垢系统的设计及实验研究

高频电磁阻垢技术作为一种环保的循环冷却水阻垢方法受到了广泛的研究,其阻垢机理是高频电磁场能改变水垢的主要成分——碳酸钙的晶体形成速度和晶体大小,从而达到阻垢效果。根据高频电磁阻垢技术的要求,设计了较大功率高频电磁阻垢系统,其输出频率为10-1×103 kHz连续可调,输出功率可达200 W。设计了1套微型循环水装置,并进行实验研究。经扫描电镜观察,经电磁处理后碳酸钙晶体的形状和大小有明显变化,表明高频电磁处理产生了明显的阻垢效果。

不可逆电穿孔治疗技术的临床前大动物实验研究

不可逆电穿孔(IRE)治疗技术是一种治疗肿瘤的新方法。前期研究已经证实该方法的有效性及其广阔的应用前景。为推进不可逆电穿孔技术的临床化进程,在已有细胞及小动物实验的基础上,选择与人体更为接近的大型动物—家猪为实验对象,分别从对生物体本身生命体征的影响、对靶向组织周围正常组织的损伤以及靶向组织术后恢复3个方面,对IRE治疗技术的安全性进行了实验研究。实验结果表明,治疗过程中动物生命体征平稳,治疗后靶向杀伤组织与周围正常组织的边界轮廓清晰。治疗后21天靶向组织已出现再生迹象。初步证实了IRE方法的安全性,为IRE进一步的临床应用提供了大动物实验依据。同时探讨了如何解决治疗过程中出现的生物体肌肉收缩问题。

基于三频率法的配电网电容电流测量新方法

基于三频率法的研究分析,本文提出了一种更加安全、简单且快捷的配电网电容电流测量新方法。文章首先对所提新方法的测量原理进行了详细推导。在此基础上,深入分析了频率选取对电容值测量结果的影响。最后,通过实验验证了所提配电网电容电流测量新方法在较宽范围内电容值测量计算的可行性和准确性。

基于GSM通信的配电变压器远程监控系统设计

配电变压器是配电网络中最重要的电力设备,其运行状态关系着配电网络的稳定。配电变压器监测终端(TTU)是配电自动化系统中的重要部分,保障配电系统的可靠运行。针对配电变压器运行状态的远程实时监控需要,依据GSM的通信协议,设计了基于单片机MSP430F449和GSM短信平台的配电变压器远程监控系统。经过模拟运行表明,该系统建网方便、无需布线和几乎不受区域限制,一次性投资少,日常运行费用低,能够准确测量出配电变压器的各种电参数,实现监控终端与上位机之间准确的数据传输,运行稳定。

配电变压器谐波附加损耗在线监测系统研究

配电变压器谐波损耗在线监测是指导高损耗变压器判定以及保障变压器经济运行的重要手段。引入Γ型电路模型对变压器谐波附加损耗模型进行改进,并利用绕组损耗与涡流损耗的比例关系,补偿谐波对变压器铁芯造成的损耗,有效提高了该算法的精确性。基于此方法设计了变压器谐波附加损耗在线监测系统,系统硬件主控制器为DSP2812,实现模拟量检测,并通过串口与上位机通信,为监测变压器谐波附加损耗提供实时数据,系统软件采用VisualC++6.0开发,包括:数据显示模块、串口操作模块和变压器参数设置模块。试验分析表明了监测系统计算结果的正确性。

复合控制技术在独立光伏并联发电系统中的应用研究

独立光伏发电系统采用环链结构,实现单相光伏逆变器并联供电,以提升系统容量。考虑特定负载对输出电压波形的质量要求较高,采用重复控制器作为电压外环调节器,逆变侧电感电流反馈作为内环调节器。内环电流指令限幅前后的差值作为环链传输信号,实现自动主从控制,提高系统供电的可靠性。重复控制受限于动态性能,将其与PI控制器并联作为电压环,实现复合控制。引入T型滤波器,增强逆变输出高频衰减的能力和各逆变器之间的环流抑制能力。仿真验证了采用复合控制技术的独立光伏并联发电系统具有稳暂态性能好、可靠性高的优点。

应用Silverlight 2.0和WCF技术构建电网主接线图形编辑系统

为实现电网企业在电网经济运行中对电网设备进行图形化编辑、数据准备与显示等功能,利用最新软件技术构建了面向服务的浏览器/服务器(B/S)模式电网主接线图形编辑系统。采用Silverlight 2.0技术实现了电网设备矢量图形元件的绘制和图形在客户端浏览器中的编辑功能,服务器端采用分层架构并在后台数据库中存储设备图形业务数据。客户端通过调用服务器端的Window通信基础(WCF)服务数据访问接口,实现了设备图形数据在Silverlight程序与服务器端之间的远程数据通信。系统在满足电网企业业务需求的同时,解决了图形多用户环境下的数据共享问题,面向服务的系统架构降低了系统的耦合性,改善了传统的基于客户/服务器(C/S)模式架构的图形编辑系统在安装、部署和维护升级等方面的不足,提高了电网企业的工作效率。

一种新颖的无传感器异步电动机直接转矩控制系统

磁链的准确估计是无传感器直接转矩控制系统的关键,本文提出了新型改进低通滤波器和PLL锁相环技术相结合的磁链估计新方法。该方法提高了定子磁链的估计精度,改善了无传感器异步电动机直接转矩控制系统的动静态性能。仿真结果和实验结果表明了基于新方法的无传感器直接转矩控制系统的良好动静态性能及其对定子电阻的鲁棒性。

基于电磁脉冲成形技术的电缆接头压接装置的研制及实验研究

电缆接头压接质量直接决定着电缆线路的安全运行。然而,现有的液压压接方式受限于机械工艺、技工经验等因素,难以确保电缆接头的可靠压接。为此,尝试将电磁脉冲成形技术引入电缆接头的压接,成功研制出一套新型电缆接头压接装置,其最大放电能量为28 kJ、最大工作电压为20 kV。在此基础上,开展70 mm^2电缆与接头的压接实验,分别从接头的力学性能和电学性能两个方面对电磁脉冲成形技术与现有液压技术进行对比分析,同时还探讨了充电电压对压接电缆接头性能的影响规律。结果显示:电磁脉冲成形技术可实现电缆接头的有效压接。在一定充电电压(12 kV)下,相较于液压压接方式,电磁脉冲成形技术所压接的电缆接头拉伸强度至少提升35%,而接头处电阻降低则达36.15%。实验还发现,压接接头的拉伸强度和接触电阻与充电电压存在一定依赖关系,随着充电电压的提高,压接接头的拉伸强度随之增强,接触电阻则随之减少。此外,还通过仿真研究对上述现象予以解释。

逆变器并联系统控制技术及环流抑制综述

主要阐述了分散逻辑控制、下垂特性控制以及具有输出阻抗调节功能的下垂特性控制、基于网络通信控制等几种近年来处于研究发展的并联控制方法,对比分析了各种方法的利弊,得出实际系统应根据系统功率等级、实现方法的复杂程度、经济成本、环境等因素选择合适的控制方法。最后介绍了逆变器并联系统的环流问题,并对该类控制技术的发展趋势进行展望。