离子速度对霍尔推力器壁面鞘层特性的影响

为进一步探索霍尔推力器通道内等离子体鞘层的物理机制,针对霍尔推力器等离子体鞘层区域建立二维物理模型,采用二维粒子模拟方法研究了二次电子发射系数、鞘层电子数密度、鞘层电势以及电场随离子入射速度的变化规律,分析了模拟区域径向尺度大小对鞘层稳定性的影响。结果表明:壁面二次电子发射系数随离子入射速度的增大有少许增大,变化在10-3数量级;随着离子入射速度的增大,电子数密度、鞘层电势降及径向电场都减小,而轴向电场几乎不变;在相同的边界条件下,模拟区域径向尺度的增大会导致壁面电势随时间的振荡加剧,鞘层稳定性降低。     

大气压射频微等离子体放电结构演化的粒子模拟

大气压射频微等离子体放电具有较大的潜在应用价值,但实验研究较困难。为此借助于粒子模拟的方法,在给定的放电间隙下,研究了电流密度及二次电子发射系数(SEEC)对射频微等离子体的放电结构的影响。模拟结果表明,随着输入电流密度的增大,放电空间逐渐由鞘层主导的结构转变为辉光放电结构,电子密度也会随之增大,鞘层电场逐渐增强,同时电子能量概率函数(EEPF)曲线会随之整体向上偏移;而在给定的电流密度下,随着SEEC的增大,放电结构也会逐渐由鞘层主导的结构转变为辉光放电的结构,电子密度会随之增大,同时鞘层电场会逐渐变小,高能电子(20 eV)比例也随之减小。最后分析了在大间隙下出现鞘层主导结构的可能性。     

霍尔推力器变电压下电子能量平衡机制

在磁场不变的情况下,随着霍尔(Hall)推力器放电电压的提高,其通道内的最大电子温度会在一定的电压区间内出现"饱和"现象。为进一步理解这一现象,在完成了变电压不变磁场PIC(Particle in cell)模拟的基础上,首先分析了电子能量的平衡机制的构成要素和最大电子温度的影响因素,进而对各个影响因素在变电压下的变化趋势进行了研究。结果显示:最大电子温度点上游区域的电场加热效应是最大电子温度变化的主导因素,而上游区域的电子与壁面碰撞效应对最大电子温度的变化起到一定的调节作用。在高电压下,由于磁场无法有效束缚电子,上游区域的电子数密度急剧降低,导致电子壁面碰撞能量损失大幅降低,使得碰撞损失对最大电子温度的影响变得较为微弱。进一步指出了磁场在霍尔推力器变电压运行中的核心地位,并提出了高电压放电优化的2个方向:增大放电磁场以及更换二次电子发射系数更高的陶瓷壁面。     

金属材料二次电子发射系数的复合半经验模型

二次电子发射模型的精度对精确预测空间大功率微波部件微放电阈值有很大影响。针对现有二次电子发射唯象模型的不足，采用分段函数的思想建立了一种计算金属材料二次电子发射系数(secondary electron yield, SEY)的复合半经验模型。该模型以Vaughan模型计算入射能量E_ppm(二次电子发射系数最大值所对应的入射电子能量)时材料的二次电子发射系数，以文中建立的半经验模型计算入射能量E_p≥E_pm时材料的二次电子发射系数，并利用钼和银两种材料二次电子发射系数的测试结果对复合半经验模型进行了验证。模拟结果表明，复合半经验模型能够对溅射清洗前后及不同入射极角条件下的SEY进行精确表征，相对误差的平均值和均方差明显低于Vaughan模型和半经验模型，且在不同入射极角条件下该模型具有较好的稳定性，在很大程度上提高了二次电子发射模型与实验数据拟合的准确性。该模型有望应用于空间大功率微波部件的微放电功率阈值的模拟。     

H2O吸附对Cu表面二次电子发射特性的影响

H₂O吸附引起的二次电子发射增强是导致真空微波器件与设备异常放电的关键因素。为了研究H₂O吸附对金属表面二次电子发射特性的影响规律，该文考虑电子-H₂O分子碰撞的7种散射类型，采用Monte Carlo方法模拟电子-H₂O吸附分子的散射过程，同时考虑功函数变化对电子出射概率的影响，建立了一种H₂O吸附Cu表面的二次电子发射模型，统计二次电子的最终状态，并对二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY)和二次电子能谱(secondary electron spectrum,SES)的变化规律进行分析。结果表明，H₂O吸附能够降低表面功函数，且产生更多电离电子，导致SEY增大；但当吸附厚度大于100 nm时，SEY不再继续增大，这是由于吸附层较厚时，电子无法进入Cu基底，仅在吸附层内散射。SES的谱峰随着吸附厚度的增加而增强，表明H₂O能够促使更多的低能电子出射，这是造成二次电子发射增强的重要因素。该文的模型...     

氮化硼复合陶瓷表面二次电子发射抑制

二次电子产额δ是影响霍尔推进器鞘层的关键参数之一。为了降低推进器通道壁面常用材料BN-SiO₂复合陶瓷的表面δ，通过激光刻蚀工艺和表面镀层技术对表面δ进行了调控。使用脉冲红外光纤激光器在材料表面构造微阵列结构，使用激光扫描显微镜对表面结构表征，表面δ测试方法采用收集极法。δ测试结果表明：激光功率10 W且扫描周期50时，样品表面形成的周期性微阵列结构δ抑制效果较为理想，两种不同质量配比的复合陶瓷表面δ峰值分别由2.62和2.38降低至1.55和1.46。使用磁控溅射在上述微结构表面沉积一层Ti N薄膜，δ得到进一步抑制。使用扫描电子显微镜对薄膜表面表征，表面颗粒呈现三棱锥结构。结果表明：溅射功率100 W且时长90 min时，TiN膜厚约为246 nm，镀覆该厚度TiN薄膜的两组微结构样品δ峰值分别由1.55和1.46降低至0.82和0.76，相比原始表面大幅降低。该研究通过表面刻蚀和薄膜沉积工艺，大幅降低了BN-SiO₂复合陶瓷表面的δ，研究工作对于特定工作场景中开展低δ表面处理工艺研究具有工程应用价值。     

均匀磁场中磁种聚并脱除燃煤PM10实验研究

在均匀磁场中，通过添加Fe3O4磁种对东胜烟煤燃烧产生的0.023-9.314 mm粒径范围内飞灰粒子进行了聚并实验，研究了磁种对飞灰粒子聚并的形态以及粒径、磁感应强度、质量浓度、停留时间和磁种添加比例对聚并的影响。实验结果表明：磁种与多个飞灰粒子聚并，将飞灰粒子连接在一起；添加磁种可提高所有粒径飞灰粒子的聚并脱除效率，其中对小粒子更为明显；磁种对飞灰粒子的聚并可通过增大磁感应强度、粒子质量浓度、粒子在磁场中停留时间以及磁种的添加质量比来加强，从而提高粒子的聚并总脱除效率；在粒子达到饱和磁化时，磁感应强度的增大对聚并无作用；在磁种添加比例不变时，粒子数目中位直径随总聚并脱除效率的提高而降低；在其它条件不变而增大磁种添加质量比时，粒子数目中位直径增大。数值模拟结果表明，当飞灰粒子质量浓度为40g×m-3时，聚并总脱除效率可达80%，数目中位直径从初始的0.151 mm减小到0.098 mm。     

金属蒸气作用下弧后等离子体扩散过程的二维粒子模拟

研究弧后阶段等离子体扩散过程是研究真空断路器弧后介质绝缘恢复的基础,有助于提高真空断路器的开断性能。该文通过建立二维蒙特卡洛粒子仿真模型,模拟真空断路器燃弧过程中的剩余等离子体在弧后瞬态恢复电压作用下的扩散过程,仿真过程中考虑了等离子体与金属蒸气的碰撞。另外,分析金属蒸气密度对弧后等离子体扩散过程的影响。结果表明,金属蒸气密度越高,等离子体扩散速度越慢,鞘层内电场越强,但带电粒子速度降低;与无金属蒸气情况相比,金属蒸气作用下,等离子体扩散过程中不再出现密度整体下降、鞘层发展速度迅速增加等特征,弧后电流随时间下降平缓,但当金属蒸气密度较低时,等离子体扩散过程又表现出与无金属蒸气时类似的特征。     

亥姆霍兹线圈磁场对锂离子电池性能的影响

将锂离子电池置于不同磁感应强度(3.95 mT、19.75 mT和39.50 mT)的亥姆霍兹线圈磁场中进行充放电实验,研究磁场对充放电性能的影响.电池的充放电容量随着磁感应强度的增加而增加,在1/3 C倍率下,当磁感应强度增加至3.95 mT、19.75 mT和39.50 mT时,与不放置在磁场中相比,放电容量分别增加了2.03％、8.13％和17.48％,且磁感应强度与充放电容量近似呈线性关系.随着磁感应强度的增加,电池的充放电能量增大,放电时的端电压提高.     

离子推进器中离子束中和及推进过程的全粒子数值模拟

为优化离子推进器结构,对离子推进器中和过程中的离子–电子耦合及电中性等离子体形成过程的物理机制进行了研究。采用2维轴对称全粒子质点网格法对离子束中和过程和近场羽流进行了数值模拟。结果表明,在靠近推进器出口处的离子束中会形成1个较高的正电势,且该正电势会随着时间逐渐增大。推进器出口处的高电势与周围环境之间形成的势阱能够限制电子的逃逸并加速离子,最终使得2者的速度趋于一致,完成离子–电子的耦合过程,即离子束的中和过程。在以上过程中,沿着等离子体束推进方向的电子和离子的动能增加,电子的热能降低。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

1 000 kV特高压南阳站3/2主接线不平衡环流分析

特高压变电站1 000 kV系统采用3/2主接线,由于导电主回路电阻不平衡度较大及特高压变电站输送容量大,导致3/2主接线系统存在较大幅值的不平衡环流,极端情况下个别断路器相电流有过零甚至反相现象。结合特高压南阳站,从理论上分析不平衡环流中零序分量及其产生原因;论述了大负荷运行期间零序环流给站内二次系统带来的显著问题和严重后果;提出保护装置采用两断路器合流、单断路器最小相电流制动零序电流元件和两断路器合流制动单断路器零序电流元件的几种解决方案。以期后续交流特高压工程对此有足够的重视,供设计、施工和运行维护借鉴。     

基于改进动态灵敏度的配电网无功优化规划

目前配电网无功优化规划多采用网损灵敏度分析等方法来确定配电网候选无功补偿点,可能选择虚假高灵敏度节点,选点分布较集中。提出一种基于改进动态灵敏度选点的配电网无功优化方法,对灵敏度和负荷阻抗矩进行修正结合并进行层次聚类,避免选择虚假高灵敏度节点,使得选点分布均匀。通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性,并对几种灵敏度选点方法进行了比较研究,得出了一些有益的结论。     

智能变电站电缆局部放电在线监测系统的研究

介绍了一种遵从于IEC 61850通信规约的智能变电站电缆局部放电在线监测系统。首先分析了电缆局部放电的检测原理及检测方法;然后设计了基于光纤同步触发和组网的监测硬件系统,以及基于用户数据报协议（user datagram protocol,UDP）和生产者/消费者模式的高速采集,并经过专家系统判别分析后能将监测结果通过IEC 61850规约实现共享的软件系统。最后用2种不同电极结构的局部放电类型,通过模拟实验对监测系统进行了检验。结果显示设备运行良好,监控平台能够准确地监视局部放电信号,能够识别出放电类型,并能通过IEC 61850通信规约将监测结果共享。