高压绝缘子泄漏电流的分形特征

在电网电压等级的提高和各类污染的加剧,绝缘子污闪事故日益严重的情况下,通过有关特征量提取来实现绝缘子表面状态的监测是预防污闪、提高电网可靠性的关键。为此,以分形理论为基础研究了高压污秽绝缘子泄漏电流的盒维数、功率谱维数和小波分维数。应用不同算法提取了高压绝缘子闪络过程中泄漏电流的分形特征。研究结果表明,小波分维数比之盒维数和功率谱维数能够更好的表征泄漏电流信号中的电弧放电信息,并为绝缘子的污闪判别提供了有效的特征量。     

复合绝缘子泄漏电流波形分形特征研究

绝缘子泄漏电流能够综合体现绝缘子电压水平、污秽状态,贯穿于绝缘子的整个闪络发展过程,提取绝缘子泄漏电流特征量对预测绝缘子闪络事故的发生尤为重要。在人工污秽试验的基础上,利用分形理论提取了复合绝缘子泄漏电流分形维数特征量,分析了闪络发展过程中泄漏电流不同区段波形和分形维数的变化特征,对比了3种不同污秽度水平下泄漏电流波形的分形特征。结果表明,在污闪发展过程中,泄漏电流波形的分形维数呈整体下降的趋势;污秽程度不同,泄漏电流波形分形特征存在微小的差异。实验分析证明,泄漏电流波形分形维数能够直接反映其波形特征,能够为绝缘子污闪提供有效预警。     

绝缘子放电区段划分及污秽预测的泄漏电流分形维数研究

污秽放电的极端结果是污闪,为提取反映绝缘子污秽放电发展的有效特征量,在实验室反复试验研究的基础上,利用分形理论中的变换法提取绝缘子污秽放电过程中泄漏电流波形的分形维数,分析不同污秽度下安全区、预报区和危险区 3 个区段内泄漏电流分形维数的差异,提取预报区分形维数的均值和标准差米预测污秽度.得出污秽放电不同阶段分形维数的变化特征明显,且不同污秽度的分形维数人小不同.试验证明泄漏电流分形维数的变化规律能有效预测污秽放电发展趋势及污闪的发生,分形维数的大小能有效判断绝缘子污秽的轻重,为污闪预警提供了新方法和新特征量.     

冲击荷载作用下钙质砂破碎与变形特性研究

在钙质砂地基打桩、夯实,碾压等加固过程中常遇到颗粒破碎的问题,会对其物理力学性质产生显著影响。因此,本研究对钙质砂进行了冲击荷载试验,并采用级配相同的石英砂进行了对比分析。试验结果表明,钙质砂和石英砂初期的破碎模式都以破碎、研磨为主,后期石英砂仅存在微小的研磨,而钙质砂依然存在较明显的破碎;从分形维数上看,累积能量较低时,钙质砂的分形维数大于石英砂,而随着能量的逐渐增加,石英砂的分形维数将逐渐超过钙质砂,二者分形维数与破碎率的拟合曲线均成线性关系;试验过程中石英砂体变与破碎率的比值达到了稳定状态,出现分形分布。在本试验条件下,钙质砂和石英砂的体积以及破碎率的数值变化随输入能量的不同而有所差异。     

基于振动信号分形维数的变压器松动诊断方法

基于变压器松动前后振动信号非线性特性的改变,提出采用振动信号时域波形的分形维数作为铁心、绕组松动诊断特征量。文中探讨了分形维数应用于变压器振动信号分析的可行性,根据分形理论,针对变压器振动模拟信号与实测信号分别进行了分形盒维数计算。结果表明,正常状态下不同变压器绕组振动信号分形盒维数集中于1.19,不同变压器铁心振动信号分形盒维数不同,但对于同一台变压器,其铁心振动信号分形盒维数具有稳定值。变压器松动故障后,铁心和绕组振动信号的分形维数均明显增大,分形维数能准确反映变压器正常与松动状态。     

基于关联维数与小波包-AR谱的串联故障电弧特征研究

供配电系统的电气连接点常因接触松动、机械振动等原因产生串联型故障电弧,串联型故障电弧易引起电气火灾等电气安全事故,影响供电的可靠性。为进一步研究串联故障电弧的特征,在实验室开展了接触松动和机械振动两种生弧条件下的串联故障电弧实验,提出了基于分形理论和小波包-自回归(AR)谱分析的串联型故障电弧特征提取方法。首先对实验电流信号进行分形特征分析,计算各种工作状态下电流信号的关联维数;然后对信号进行小波包分解及重构,对重构后的各频段信号进行AR谱分析,研究不同频段信号AR谱能量在燃弧前后的变化规律,构建以关联维数和E3,0频带能量比例系数为特征量的特征向量。分析结果表明,分形关联维数和小波包-AR谱能量能够有效的描述各类型负载在两种生弧方式下的串联型故障电弧,可用于诊断因接触松动及机械振动原因引起的串联故障电弧。     

局部放电信号三维图谱的分形特征研究

研究了局部放电信号三维图谱随机分形曲面的形态 ,建立了曲面统计量的相关函数和分形维数 ,基于数学分形理论探讨了局部放电信号三维图谱的分形特征 ,认为局放信号的随机分形曲面具有自相似性和分数维数的分形特征 ,研究其变化规律可有效剔除噪声干扰。     

用于绝缘子污秽度预测的泄漏电流分形特征

污秽放电的极端结果是污闪,为提取反映绝缘子污秽放电发展的有效特征量,在实验室反复试验的基础上,利用分形理论提取绝缘子污秽放电过程中泄漏电流波形的分形维数和多重分形特征量,分析了4种不同污秽度下泄漏电流分形维数和多重分形谱的变化特性.结果表明污秽放电过程中分形维数的变化特征明显,分形维数的大小随污秽的加重呈整体下降的趋势...     

绝缘子污秽放电泄漏电流的多重分形特征研究

泄漏电流信号中含有丰富的体现绝缘子污秽放电发展的特征量。论文在反复实验研究的基础上,利用分形理论提取了绝缘子污秽放电发展过程中泄漏电流的多重分形特征,分析了4种污秽度及不同污秽放电发展区段中多重分形特征量的变化规律:得出不同污秽度下广义分形维数减小速度不同,多重分形谱的谱宽随污秽度的增大而增大;不同污秽放电区段多重分形谱的形状和谱宽差异明显;结果表明:泄漏电流波形的广义分形维数和多重分形谱宽能有效预测污秽放电的发展趋势,为污闪预警提供了一种新方法。     

分形分析方法在电树枝结构研究中的应用

聚合物绝缘材料中电树枝结构复杂多样,不同结构电树枝具有不同的分形维数。本文利用Matlab编程,采用计盒维数法对不同结构形状电树枝图像的分形进行了分析计算。计算结果表明电树枝形状越复杂,其计盒分形维数和局部分形维数越大。在二维平面上,电树枝的计盒分形维数越小,其发展空间越大,发展速度越快。不同结构电树枝的稳定局部分形维数分布在一定的范围内,因此可以从分形维数理论上对不同结构形状的电树枝进一步进行分类。本文基于所提出的方法,分别对聚乙烯及聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料中不同生长阶段和复杂结构的电树枝进行了分析计算。     

考虑围岩传热的深埋引水隧洞TBM施工通风模拟

深埋引水隧洞的储热作用及TBM施工过程中的围岩散热导致通风降温除尘十分困难。相关研究仅考虑了隧洞壁面与风流的热交换作用，而忽略了围岩内部热传导的影响；同时，目前有关围岩温度场的研究大多将岩石导热系数视为围岩导热系数，忽略了裂隙填充介质对围岩传热的影响。针对以上两方面的问题，提出基于多边形离散裂隙网络模型的围岩等效导热系数分形分析方法；进而建立综合考虑围岩内部热传导和隧洞壁面与风流的对流热交换的深埋引水隧洞TBM施工通风Euler-Lagrange两相流数学模型。结合实际工程的分析表明该工程围岩等效导热系数为0.47 W/(m?K)，远低于岩石导热系数3 W/(m?K)。将本模型和传统模型的模拟结果与实测数据进行对比，验证了本模型的准确性、一致性和有效性。研究结果可为相关深埋引水隧洞TBM施工通风提供理论指导。     

基于雷达坐标及膨胀系数的负荷预测新方法

以分形理论为依据，在雷达坐标中对电力系统负荷序列的分形维数、膨胀系数等参数进行了计算。雷达坐标的引入使负荷曲线呈现拟椭圆形状，这有利于从整体上把握负荷预测。虽然负荷曲线满足自相似性，但是还存在由随机负荷分量所引起的差别。对此，为了减小其影响，首先进行负荷数据的预处理。然后根据分形维数将负荷曲线分为若干段。同时，为了提高预测精度而引入了膨胀系数。最后利用这些参数对经过平滑处理的负荷曲线进行预测。实际的预测结果表明，此方法为一种有效的电力系统短期负荷预测方法。     

A new method for short-term load forecasting based on fractal interpretation and wavelet analysis

Load forecasting based on fractal interpolation is a very important method. However, traditional methods exists several disadvantages such as vertical scale factor difficult to calculate, low-precision, difficult to use. Therefore, a method is proposed combined with self-similarity theory and fractal interpolation theory to solve the above problems. In this paper, the self-similarity of electrical load historical data is analyzed using multi-resolution wavelet firstly, then use the Hurst parameter values to calculate vertical scaling factors in Iterative Function Systems (IFS) based on the values of Hurst parameter. The vertical scaling factors can be used to get the other parameters of IFS affine transformation. Then the electrical load forecasting curve was generated by the iterations system. According to the actual needs of electricity production, this algorithm was used to forecast electrical load from two aspects: fractal interpolation and fractal extrapolation, and the average relative errors are only 2.303% and 2.296%, in the case of only six interpolation points for the entire set of forecast data. The result shows this algorithm has advantages of high-precision, less-sample demands, less-interpolation points and easy to use.     

深埋水电隧道TBM施工中的软岩变形分析

通过对山西省引黄工程联接段7#隧洞TBM施工中掘进机被箍及相应区段部分衬砌片出现裂缝的事故分析及测试,得出软岩变形速率对深埋隧道TBM施工影响很大的结论,相应采取的处理措施证明是有效合理的。     

岩石地区掏挖式基础成型控制方法

岩石地区开挖铁塔基础比较困难,有时利用人工开挖难以实施,在实际施工中抛掷爆破施工方法难以控制.文章通过介绍"松动爆破结合人工开挖"方法,阐述此方法在岩石地区掏挖式基础成型控制中的应用.     

岩质高边坡弯曲倾倒变形分析和破坏机理研究

弯曲倾倒常发生在反倾层状岩质边坡中,岩体表现出类似于“叠合悬臂梁”的破坏特征,呈此类破坏模式的边坡有可能会演化成为大型滑坡。以厄瓜多尔德尔西水电站左岸边坡为例,详细介绍了其地质、地貌特征,分析了施工过程中的相关监测数据。典型的反向陡倾岩体结构和特殊的岩性组成（薄层片麻岩）是该边坡发生弯曲倾倒的先决条件,而工程开挖、强降雨等外界因素触发并加剧了岩层的变形。基于离散元的数值模拟结果显示,边坡1493 m高程以下的岩体开挖会导致整个边坡发生深层的弯曲倾倒失稳。岩层变形表现出较为明显的柔性特征,倾倒体内部会发育出反向屈曲的二次折断面。边坡内塑性区的演化能够反映岩体破损区域的发展过程,最大剪应变和拉应力分布均显示倾倒破坏面呈倾角为21°的近似直线型。最后,控制边坡底部高程的开挖高度和角度能够有效降低倾倒变形的程度。     

分形学描述平面气体放电的改进方法

介绍了气体二维击穿模型ＤＢＭ,在此基础上建立了可能发生穿点的模糊集合,形成了描述平面气体击穿模型（ＤＢＭ）的改进型,即分形模糊平面敢体击穿模型,详细地介绍了该算法及处理结果,利用模糊集合处理平面气体的放电的描述问题可以将放电的先验知识,实验参数合理地加入到处理之中,得到较好的处理结果。     

Discrimination of walking patterns using wavelet-based fractal analysis

In this paper, we attempted to classify the acceleration signals for walking along a corridor and on stairs by using the wavelet-based fractal analysis method. In addition, the wavelet-based fractal analysis method was used to evaluate the gait of elderly subjects and patients with Parkinson's disease. The triaxial acceleration signals were measured close to the center of gravity of the body while the subject walked along a corridor and up and down stairs continuously. Signal measurements were recorded from 10 healthy young subjects and 11 elderly subjects. For comparison, two patients with Parkinson's disease participated in the level walking. The acceleration signal in each direction was decomposed to seven detailed signals at different wavelet scales by using the discrete wavelet transform. The variances of detailed signals at scales 7 to 1 were calculated. The fractal dimension of the acceleration signal was then estimated from the slope of the variance progression. The fractal dimensions were significantly different among the three types of walking for individual subjects (p < 0.01) and showed a high reproducibility. Our results suggest that the fractal dimensions are effective for classifying the walking types. Moreover, the fractal dimensions were significantly higher for the elderly subjects than for the young subjects (p < 0.01). For the patients with Parkinson's disease, the fractal dimensions tended to be higher than those of healthy subjects. These results suggest that the acceleration signals change into a more complex pattern with aging and with Parkinson's disease, and the fractal dimension can be used to evaluate the gait of elderly subjects and patients with Parkinson's disease.     

PEMFC扩散层微结构的分形维

采用分形理论中的重要参数分形维对质子交换膜燃料电池(PEMFC)扩散层的微结构特征进行描述。通过扫描电子显微镜(SEM)采集了TGP-H-060型碳纤维纸和聚四氟乙烯(PTFE)处理过的TGP-H-060型碳纤维纸的平面图像。采用盒维法分别测定了扩散层不同结构特征体:固体骨架、孔隙及两者间界面的分形维。结合盒维法计算原理,研究了三个特征体分形维之间的关系。研究结果表明,当试样孔隙率大于0.5时,孔隙的盒维数大于固体骨架的盒维数,大于两者间界面的盒维数。通过分析可知,用分形维来刻画扩散层(多孔介质)的微结构特征是合理的。可以考虑将分形理论应用到质子交换膜燃料电池建模过程中,使得仿真计算结果更接近实际情况。     

370m高塔基础静态爆破掏挖工艺的应用

舟山与大陆联网工程螺头水道大跨越2基370m高塔均位于海岛,基础坑底四侧采用掏挖嵌固形式,基础具有基坑深度大、掏挖净深大、开挖方量大等特点。为避免坑底掏挖对上部坑壁岩体产生破坏造成塌方,确保基坑成型质量及施工过程中的人身安全,结合基坑地质条件及成形特点,采用静态爆破掏挖施工工艺对这2基370m高塔基础坑底进行施工。