基于线型腔光纤激光器的变压器局部放电长距离检测技术EI北大核心CSCD

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且其体积微小,敏感单元与解调系统相互独立,可有效解决传统光纤声波传感器所面临的上述问题。该文提出并研制基于线型腔光纤激光器技术的局部放电声波检测系统。为解决LCFL光源本征特性在局部放电长距离检测应用中引入的外部光反馈噪声问题,利用半导体激光器外部光反馈理论确定光隔离器的安装位置,使LCFL工作于外部光反馈系数A区(0~200.6m)对系统进行优化,将系统长距离条件下的平均噪声幅值降低了87.49%。在80kVA油浸式变压器绕组长距离传导光纤局部放电检测平台开展实验,结果表明:所研究的LCFL局部放电检测系统在最大超声衰减情况下可有效应用于局部放电长距离检测。在相同超声激励源下,LCFL系统平均最大响应幅值比压电陶瓷传感器(piezoelectric transducer,PZT)高1354%,且稳定性优于PZT。     

模块化多电平变换器的电容电压卡尔曼滤波预测方法EI北大核心CSCD

为避免子模块电压互感器发生故障对直流配电网模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)安全可靠运行造成威胁,需为MMC配置备用测量装置。工程上通常为所有子模块配置备用电压互感器以保证高可靠测量,但使得硬件结构较为复杂。为此,文中提出一种适用于中高压MMC测量系统备用模式的电容电压卡尔曼滤波预测方法,并融合快速模型预测控制(fast model predictive control,FMPC)策略提升电能变换稳定性。首先,为各桥臂仅配置一个电流互感器,无需任何电压互感器,并构建卡尔曼滤波观测器,提出卡尔曼滤波预测方法;进而根据电容电压预测值建立FMPC目标优化函数,确定桥臂最优电平数和子模块投切情况,在保证MMC输出电流和环流跟踪性能及电容电压预测准确性的前提下,显著简化测量系统硬件结构。最后,搭建21电平仿真模型和三电平实验平台,通过多个算例和工况验证所提方法的可行性和实用性。     

用于光场成像的超构衍射光栅阵列优化

为提高矢量光场显示亮度和视角均匀性,提出了一种应用于圆偏振光场成像的超构光栅结构。利用严格耦合波分析,逐像素对超构光栅结构进行仿真,研究了入射光偏振状态、光栅结构、入射角度对-1级光衍射效率的影响规律。仿真结果表明,圆偏振光显示可以使得光栅衍射效率稳定高效,当光栅周期为500 nm时,与基于TE和TM设计的光栅结构相比,圆偏振光设计的光栅结构衍射效率提高了18.5%和2.6%;光栅高度和占空比对衍射效率具有明显的影响。综合考虑光栅制备难度、衍射效率和视角均匀性,设计了一种高度为0.6μm,占空比为0.4的光栅阵列结构应用于圆偏振光场显示,系统衍射效率可以达到40%以上,具有较优的综合性能,对超构光栅设计制备和裸眼3D显示具有一定指导意义。     

基于边缘信息融合的输电线路防外破监测系统研究与应用

针对大型工程车辆施工过程中误碰高压输电线路造成电网事故和人员事故的问题,基于边缘计算对工频电场传感器、激光雷达、双目视觉测距系统进行数据融合,研制了输电线路防外破监测装置,开发了输电线路防外破监控平台和移动终端应用程序,并进行了现场应用验证。该系统为输电线路防外破提供了新的技术手段,能够有效提高输电线路安全管控的智能化水平,具有很高的应用价值和良好的社会推广价值。     

Himawari-8气溶胶变分同化对PM2.5污染模拟的改进

利用地球静止轨道卫星Himawari-8 气溶胶光学厚度 (AOD) 产品能够估算空间覆盖范围广、时间分辨率高的 近地表 PM2.5 浓度。基于三维变分同化系统将AOD估算得到的 PM2.5 资料同化进入WRF-Chem大气化学模式中, 通过 控制实验与同化实验的对比与分析, 探讨了AOD估算得到的PM2.5资料同化对 PM2.5 污染模拟的改进作用。实验结果 表明： (1) AOD估算得到的 PM2.5 资料同化能够改进 PM2.5 污染模拟效果;(2) PM2.5 污染模拟改进效果存在时空差异。 此外, 与其他研究中使用AOD观测算子直接同化AOD的方法相比, 该方法的操作更加简单。     

基于计算机视觉的高速路面状态检测方法

路面状态检测技术是辅助高速公路监管部门及时发现结冰、积雪等不良路况的重要手段。针对传统基于硬件设备的路面状态检测技术存在成本较高、检测范围受局限等问题,提出了一种基于计算机视觉的高速路面状态检测方法。该方法首先将融合了空间注意力机制和通道注意力机制的Attention模块与具有高分割精度的U-Net网络相结合,对路面区域图像进行分割提取;之后实现了一种基于循环生成对抗网络的路面阴影消除算法,对已经提取的路面图像进行阴影消除;最后基于残差结构构建了路面状态分类器,实现高准确率的路面状态检测。实验结果表明,采用该方法可以消除路面状态检测过程中高速公路两侧景物和路面阴影对状态检测带来的干扰,实现了对路面干燥、积雪、积水和结冰4类状态的准确识别。基于高速公路监控视频进行测试时,识别率可达97.9%。     

考虑电热柔性负荷与氢能精细化建模的综合能源系统低碳运行

在能源转型及“碳达峰、碳中和”目标背景下,构建以氢能为能量转换媒介的综合能源系统(integratedenergy system with hydrogen energy,H2-IES)具有减少环境污染、提高能效水平的重要意义。为充分发挥氢能在综合能源系统中的效用,提出一种考虑电热柔性负荷及氢能精细化建模的H2-IES低碳运行方法。首先,分析了氢能利用机理,建立了氢能利用的精细化模型;其次,考虑电/热负荷柔性用能特征,及柔性负荷参与负荷调节对系统优化运行的影响,建立了电/热柔性负荷模型;最后,综合考虑系统外购能、运维、碳惩罚、柔性负荷调节补偿成本,以总运行成本最低为目标,提出H2-IES低碳优化运行模型。算例结果证明,相对于传统线性化建模及热电联产供能方式,所提H2-IES优化模型及策略能够有效降低运行成本、减少碳排放,具有较高的经济性与环保性。     

考虑储能备用的电动汽车负荷连续追踪弃风曲线优化模型

在大力推动高比例可再生能源并网的背景下,风电的强随机波动特征导致的大量弃风问题给电力系统的经济可靠运行带来了挑战,而电动汽车、储能等作为需求侧的灵活性资源参与曲线追踪交易为弃风问题带来了解决方案。首先,分析了电动汽车消纳风电的可行性;然后,对电动汽车聚合负荷消纳风电的交易模式进行了梳理,聚焦连续曲线追踪交易,在充分考虑电动汽车聚合的物理经济约束下建立了混合整数线性规划模型以求解聚合调用方案。由于电动汽车的移动储能能力与追踪效果有限,引入储能系统进行联合优化,采用逐步搜索法在降低聚合成本的同时,得到储能的最优容量与功率配置以及同时优化物理弃风电量与经济成本的聚合方案。算例分析结果表明：考虑储能备用的聚合方法能够提高风电曲线的追踪精度,减小聚合成本,验证了所建模型在连续曲线追踪中的可行性与适用性,可为曲线追踪交易市场的完善与新型电力系统的建设提供借鉴。     

焊后热处理对7A04铝合金水下搅拌摩擦焊接接头组织性能的影响

对7A04铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW),并对焊接接头进行焊后热处理(Post Weld Heat Treatments,PWHT),研究焊后热处理对接头组织性能的影响。结果表明:焊后热处理接头呈现出弥散分布的细小析出相形貌,明显优于SFSW接头呈现出的少量析出相分散分布的特征。与SFSW接头相比,焊后热处理明显改善接头的力学性能。接头焊核区的平均硬度值提高了39.7HV,抗拉强度提高了67MPa,达到母材抗拉强度的96.1%,接头的应变硬化能力增强,拉伸断口呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

小型滚动轴承疲劳寿命试验机

针对实际工况下小型滚动轴承疲劳寿命测试的需要,研制了一台模拟实际应用工况的小型滚动轴承疲劳寿命试验机。该试验机主要由驱动系统、加载系统及测控系统几部分组成,满足了客户针对不同特定使用工况下测定小型滚动轴承疲劳寿命的需要,具有较好的测试柔性和简便性,通过重复性试验,验证了研制的试验机具有较高的可靠性和稳定性,这一工作可以有效地评价各种小型滚动轴承在实际应用环境下的使用效能。