大规模复杂模型电场计算的快速精细化有限元数值建模

有限元法是电场数值计算中普遍采用的一种方法,当求解域内实体较多且结构复杂时,整体模型的区域离散往往难度较大。为此,基于模型的基本几何形态,提出一种针对复杂模型电场数值分析的快速建模剖分方法。以简单2维模型为例,介绍外包区域实体生成及相互位置关系判断算法,结合有限元电场计算时的网格剖分策略,参数化实现模型表面多层网格加密,剖分的效率及质量较高。将该方法应用于特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)阀厅设备表面电场计算中,计算结果表明:该方法较子模型法计算所得结果最大误差仅为3.80%,计算效率较子模型法大幅提高。该方法实现了大型复杂模型表面网格精细化控制,对大规模有限元电场计算的快速、准确建模具有一定指导意义。     

电机电磁场有限元仿真网格生成方法研究

为了完善上海电器科学研究院电机工业互联网云平台的电机协同设计功能,开发了一款基于有限元法的二维电磁场仿真软件,实现了电机电磁场的仿真计算。在软件前处理的网格生成环节,采用了三角形网格剖分,通过对已有网格算法的总结和研究,提出了一种适用于电机电磁场仿真的二维网格生成方法,具有网格剖分适应性强和计算速度快的特点。介绍的电机电磁场计算的网格剖分方法,已应用于“电机协同设计电磁场有限元仿真软件EMFTest V1.0”的软件开发中,验证了网格生成方法的可行性。     

拓扑有限元法的数据前处理特点

应用有限元法求解电工技术领域中的电磁场问题时,需要对求解场域离散化,这就使得剖分数据的自动生成具有重要意义。本文中,对于引进有向图的剖分网格进行了数据前处理研究,提出了有向图信息与剖分网格信息的自动生成办法,从而保证了斗算结果的数据可靠。本方法逻辑简单,使用方便,可应用于复杂的具有多种介质的场合,并可进行节点的松紧疏密安排,是求解平面电磁场问题的有力辅助工具。     

特高压直流输电系统阀厅金具表面电场精细求解

特高压直流输电系统阀厅内部结构复杂,采用有限元(FEM)法模拟计算其内部电场时剖分困难。为此,结合某±800 k V特高压换流站阀厅的3维全模型,基于模块化与独立化的思想,提出了实体模型区域化网格剖分方法。该方法克服了复杂模型下网格剖分困难、对计算机硬件要求高的问题,剖分后可获得质量较高的网格。针对模型单元数较多的情况,选用不完全Cholesky分解预处理共轭梯度法(ICCG)求解复杂模型的有限元方程组。最后结合区域网格剖分与子模型技术,实现了阀厅内局部区域电场强度的准确计算。结果表明:将求解域尺寸设置为内部模型尺寸的1.3倍以上时,所得到的切割边界符合子模型计算要求,此时边界上的最大计算误差≤2%,子模型电场计算精度满足要求。     

电机电磁场有限元参数化网格生成技术

提出了参数化网格技术自动生成电机电磁场有限元分析的二维网格,采用该技术能方便地对任意尺寸、槽数、极对数的各种电机进行二维有限元剖分,大大减少了有限元前处理的工作量。这一技术也适用于其它二维场计算的前处理,它的开发对促进电磁场数值计算在工程中的应用有积极的作用。     

铸件凝固数值模拟前处理的研究

铸件凝固数值模拟的前处理，对模拟系统能否在生产中应用至关重要。以ＰＣ机上的ＡｕｔｏＣＡＤ１２．０作为图形支撑，以ＤＸＦ为接口建立了三维网格自动剖分软件系统，该软件系统可完成复杂铸件的三维实体造型及有限差分网格自动剖分这一前处理工作。为铸件凝固数值模拟系统的应用提供了保证，同时还可作为其它领域数值模拟的前处理系统。     

铸件凝固数值模拟前处理的研究

铸件凝固数值模拟的前处理，对模拟系统能否在生产中应用至关重要。以ＰＣ机上的ＡｕｔｏＣＡＤ１２．０作为图形支撑，以ＤＸＦ为接口建立了三维网格自动剖分软件系统，该软件系统可完成复杂铸件的三维实体造型及有限差分网格自动剖分这一前处理工作。为铸件凝固数值模拟系统的应用提供了保证，同时还可作为其它领域数值模拟的前处理系统。     

平面有限元网格自动剖分法

提出了一套新的完整的平面有限元网格自动剖分方法,着重介绍网格自动剖分的基本原理、推导过程、程序设计思路以及其它计算数据的前处理.     

2DFE—通用二维磁场有限元分析计算软件包

1 前言本文所介绍的是通用二维稳态磁场有限元分析计算软件包,简称2DFE。对于一个给定的求解区域,有限元法计算的精度主要取决于网格单元的数目,也与网格单元的几何形状及疏密分布的合理性有关。为得到令人满意的计算精度,对求解区域必须剖分足够多的网格单元,这一点对于几何结构简单的求解对象是容易做到的,而象电机等几何结构错综复杂的求解对象,计算前的网格剖分和数据处理的工作量往往很大,需借助计算机自动进行。2DFE较好解决这个问题。 2DFE适用于各类电机、电器和电磁装置的稳定磁场的分析计算。它既是设计和优化上述各类新产品的有力工具,又是改进和评估老产品的实用工具。 2DFE主要由三个程序库组成:①网格自动     

基于波前推进法的高压换流变压器附加损耗计算程序

随着国家电网日新月异的发展建设,直流输变电系统对高压换流变压器的性能提出了更高的要求。采用有限元法分析计算换流变压器损耗时,剖分方法的选择将直接影响计算精度。文中提出有限元计算程序HG-2D计算高压换流变压器的附加损耗,HG-2D采用波前推进法实现网格自适应剖分,并对网格进行了加密和Laplace光滑处理。最后对高压换流变压器ZZDFPZ-278 MVA/500 kV进行有限元计算,在额定分接下计算了单侧绕组各次谐波涡流损耗,绕组基波涡流损耗与实测值的最大误差为3.28%,小于某商业软件的9.3%,证明了算法的正确性和可行性。     

一种新型拓扑结构的电阻层析成像有限元模型

为了提高电阻层析成像有限元计算精度,模拟相邻激励模式下敏感场内电流线的分布密度与分布形式,设计了一种新型拓扑结构的有限元模型。仿真与实际实验结果表明：相同实验条件下,新型拓扑结构的有限元模型与其他模型相比,提高了三角形有限元的质量,从而降低了有限元的形状误差,更有利于场域中场矢量变化的平稳过渡;降低了敏感场均匀分布时模型均方根值,提高了电阻层析成像正问题的计算精度;提高了对不同典型流型的反演效果。     

电器试验选相合闸自适应控制技术及其实现

结合高低压电器试验和研究中对选相合闸装置的实际需求,研究了跟踪输入电压信号频率的选相合闸自适应控制技术,即通过快速傅里叶算法得到输入电压的频率和初相位,并根据待合闸相位输出控制信号。系统设计了以ARM微处理器为控制核心的硬件电路,主要包括ARM中央控制单元、信号调理电路、隔离与电力开关模块、触摸屏等部分。分析了选相合闸装置在检测和数据处理方面产生误差的原因,并给出了解决办法。试验结果表明:选相合闸控制装置工作可靠,实际选相误差小于±1°,有一定的应用参考价值。     

石化企业内部电网频率变化分析

石化企业内部的电力系统大多有热电联产的发电机组接入.当与外电网解列形成小电网孤网运行时,因为有频率下降的快慢以及跟外电网重新同步的问题,使得小电网迅速稳定频率并逐步恢复至正常频率遇到阻碍.通过对孤网频率变化过程进行定性和定量分析,得出孤网系统频率变化的几个重要结论,并提出控制措施,即按频率切除部分负荷以稳定孤网系统频率.     

基于视电阻率数据的电网地磁感应电流计算方法

快速准确地计算地磁感应电流是利用电网调度预防地磁扰动(GMD)灾害的基础.基于大地电性结构模型利用有限元计算GMD地电场的方法,具有工作量大、耗时长的缺点,不能满足调度防灾的需求.提出对输电线路进行微元化处理,利用变异函数和滑动加权平均进行视电阻率估计,结合地磁台地磁场实测数据直接计算微元GMD地电场.仿真实验结果表明,与建立大范围大地电导率模型并采用有限元计算的方法相比,利用视电阻率计算GMD地电场的方法省略了复杂的大地建模过程,提高了计算精度,缩短了运算时间,可为电网调度防治GMD灾害提供基础算法.     

三维静电场等参元分析

采用等参元有限元法对真空接触器—熔断器组合电器静电场进行了数值计算,介绍了三维静电场等参元的分析方法,剖分单元为15节点五面体单元,场域自动剖分具有几何尺寸可变、单元疏密可调的特点。任意一点电场强度和任意一条电力线长度的计算,使三维静电场逆问题的求解成为现实,为了考核三维静电场数值计算准确度,分别求解两平行圆柱电极间电场的解析解与数值解,并进行了比较。     

分布式电源选址定容问题研究现状与分析

分布式电源的大量接入显著增强了配电系统规划与运行的复杂性,介绍了分布式电源接入电网带来的影响,从接入电网的形式着手,在优化目标与优化算法两个方面上对该领域国内外相关研究成果进行全面分析,指出了各类方法的基本内容与优缺点,并阐述了分布式电源选址定容问题的发展趋势和亟待解决的方面。     

飞机二次电源负载特性仿真计算与检测分析

二次电源设备是飞机直流电网的供电电源,也是飞机交流电网的用电设备,其交流侧负载特性反向影响了飞机交流电网质量,直流侧电源特性直接影响了飞机直流电网品质。基于Matlab/Simulink建立某飞机二次电源设备变压整流器的数学模型,并完成负载电流仿真计算。实验室搭建该设备的负载特性检测硬件平台,并开发LabVIEW虚拟仪器远程控制及数据分析软件平台,完成交流侧负载特性和直流侧电源特性的实测波形分析。仿真计算结果验证了实测平台的有效性,结合仿真计算和实测数据分析可知,设备工作向飞机电网引入较大奇数次谐波较易超出标准限制,其中第11次和13次谐波较为明显,3的倍数次谐波和偶数次谐波较小;直流侧纹波电流的引入值符合标准要求。典型机载二次电源设备的负载特性仿真计算和实验测量分析对飞机二次电源的进一步深入研究具有一定参考价值。     

±1100kV线路光纤复合绝缘子的电场仿真与优化设计

根据污耐压法提出了±1 100 kV直流棒形悬式复合绝缘子外绝缘设计的一种方案,并基于有限元法建立了棒形悬式复合绝缘子的仿真模型,确定了复合绝缘子均压环的结构参数。仿真结果表明,该均压环设计满足各部分电场强度均低于电晕起始电场强度的要求,有效地改善了复合绝缘子电位、电场分布,且均压环表面不会产生电晕。     

基于高光谱图像和卷积神经网络的燃煤热值估计算法

火力发电是中国主要的发电方式,煤质优劣直接决定着发电厂的安全生产、经济效益,而收到基低位发热量是煤质优劣的关键指标之一。针对目前煤炭发热量测量程序复杂、不易实时监测等问题,基于高光谱图像和卷积神经网络,提出一种方便、快速的热值估计算法。通过高光谱数据采集系统对煤样进行光谱成像,经过高斯低通滤波以及主成分分析,消除采集噪声以及光谱通道之间的数据冗余性;然后采用邻域均值化数据采集方法获得平滑的训练数据与测试数据,搭建7层的卷积神经网络;通过实验验证了所提方法的有效性,结果显示该方法具有较高的预测精度。     

电力网络事故排除应急预案算法的研究

文章以某实际电网为研究背景,分析了该电网中电力设备事故给电网造成的影响,重点研究了该电网的拓扑结构和事故模型及给定事故参数后如何生成相应事故应急预案的技术问题,并对系统故障区段判断与生成的预案的准确性与完整性算法进行了研究。通过对某电力公司历年电网事故的分析及算法验证,表明排除故障应急预案的算法具有普遍意义和实用价值。