无线隧道施工监控系统瞬时故障恢复控制

隧道施工中采用无线监控技术具有减少网络布线、增加系统灵活性的优点,但是现场施工环境的复杂多变性及传感器节点软硬件不稳定性会导致监控系统瞬时故障而引发安全事故。针对瞬时故障,从保障系统功能出发,建立瞬时故障层次模型,提出了一种多层次故障恢复控制策略,对现场数据监测层、数据传输层、安全防护层、应急响应层四层瞬时故障进行处理。模拟实验表明,该恢复控制策略能提高监控系统对灾害的检测准确率和应急响应动作的执行有效率,有利于保障隧道施工人员安全。     

基于流固耦合的大功率IGBT模块散热结构设计

由温度过高引起的IGBT器件失效率高达55％,提高散热器的散热效率是保证IGBT器件安全可靠运行的基础.通过对IGBT模块水冷散热进行理论分析,提出基于流场-温度场耦合的温升计算方法,并利用仿真软件对IGBT模块进行流场-温度场耦合计算,之后搭建温升试验平台,用小电流饱和压降法测量芯片温度,与仿真结果进行对比,误差在5...     

柔性直流输电换流阀用IGBT模块焊料层疲劳寿命研究

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为柔性直流输电交直流变换的关键部件,其可靠性直接决定柔性直流输电系统的稳定运行。在换流阀运行过程中IGBT模块会受到各种不同的故障影响,导致电流急剧上升,从而造成IGBT模块温度升高使焊料层产生一定的损伤,最终导致焊料层疲劳失效。为此,以柔性直流输电换流阀用IGBT模块为研究对象对其进行功率循环条件下电磁-热-机械应力耦合分析。再利用基于应变的疲劳寿命模型,根据Coffin-Manson公式,以焊料层单个功率循环产生的非弹性应变增量为条件,对焊料层进行寿命预测。最后设计了10 kW/1 000 A功率循环试验平台,对仿真分析得出的电、热特性以及焊料层疲劳寿命进行验证。结果表明上焊料层温度分布与键合线键合点位置分布相关,下焊料层温度分布与芯片位置分布有关;焊料层温度分布不均、温差较大引起的热应力是导致焊料层疲劳失效的主要原因,且上焊料层疲劳寿命小于下焊料层。     

输电线路国家级实验教学示范中心建设研究

三峡大学于2016年获批输电线路工程国家级实验教学中心,这是推进本专业实验教学内容、方法、技术、手段、队伍、管理及实验教学模式改革与创新等研究工作的起点.重视实验优质教学资源整合与共享和进一步加强示范中心建设,对推动高等学校实验教学改革与创新具有重要意义,开展了多元化和开放性建设,进一步提升了示范中心软实力,促进实验与实践教学技术、方法、手段和管理的创新.     

瞬态电磁-温度场耦合计算中自适应时间步长研究

瞬态温度场响应时间比电磁场长,在采用有限元法求解瞬态电磁-温度场顺序耦合时,若采用统一计算时间步长会导致温度场求解次数过多而增加计算时间。该文提出自适应时间步长耦合方法,采用指数平滑法预测电磁-温度场耦合时间间隔,并在两个相邻的耦合时间节点间,根据响应特征值和预测-校正法计算电磁场、温度场最佳离散步长。与传统等步长耦合方法对比,电磁、温度场均使用最佳的离散步长,同时避免了温度场的过频计算,减少了计算时间。最后,以通电铜导环为例,采用自适应时间步长耦合计算铜导体在交流电流作用下的瞬态温升,与传统等步长耦合方法相比,计算相对误差在1%以内,总计算时间减少26.6%,证明了该方法的有效性。     

基于电磁场—流场—温度场耦合分析的电缆支架温升计算及实验验证

随着大长度大截面的电力电缆在隧道的普及,电缆支架因涡流损耗造成的线损、以及发热产生温升形变等问题也日益严重。文中采用有限元数值计算方法,以110 kV单相电缆及其钢支架为研究对象,进行了电磁场—流场—温度场耦合计算。将电磁场计算得到的涡流损耗作为温度场计算的热源载荷,同时考虑空气自然对流的散热方式,从而计算出电缆支架的温度分布。最后进行电缆支架温升实验,将仿真得到数据和实验数据进行对比,验证电缆支架温升计算的准确性和有效性。     

线控转向系统瞬时故障容错控制

针对车辆线控转向系统(steer by wire,SBW),提出了一种基于系统模型的瞬时故障层次化容错控制方法,用于提高线控转向控制的可靠性。首先分析了SBW系统结构特点和工作原理,然后给出了SBW系统的系统模型,提出了瞬时故障容锚控制框架,详细设计了SBW系统节点级和系统级的瞬时故障容错控制机制,最后利用AADL(Architecture Analysis and Design Language)-Ocarina搭建了SBW仿真系统,对提出的容错方法进行仿真验证。仿真结果表明,本文提出的层次化容错控制方法能够有效地检测SBW系统瞬时故障,实现容错控制,提高系统运行可靠性。     

改进复合材料杆塔多波阻抗模型及其仿真计算

针对目前复合材料杆塔耐雷性能仿真分析中多采用传统多波阻抗模型,雷击过电压仿真计算结果偏大的情况,考虑导线对地电容影响,提出了改进的多波阻抗模型,根据110 kV复合材料杆塔结构与接地方式,计算各部分波阻抗;建立复合杆塔三维模型,利用有限元法计算导线对地等效电容;利用改进多波阻抗模型计算分析不同塔型、不同接地引下线方式的复合材料杆塔耐雷特性,并与传统模型计算结果进行对比。结果表明,考虑电容时杆塔上的过电压下降了38%,更接近实际值;采用沿线路方向内侧竖直悬垂接地引下的方式可使复合材料杆塔的耐雷水平最大化。     

临近带电体作业设备报警装置研制

电力领域施工中,检修设备需与带电体保持一定安全距离。目前安全距离的保障依赖于人员观察,由于松懈、视角受阻等原因,会出现误判,从而导致设备损坏及人员损伤等事故。针对此临近电位作业距离实时测量及保障需求,基于高精度超声波传感器,以STM32单片机为核心控制部件,设计了用于临近带电体作业距离测量系统。通过无线网络通信WiFi方式,解决装置处在临近带电状态下布线困难问题。此装置在南荆线1000kV特高压变电站500kV机组进行了现场测试,测试结果表明该装置在临近带电体施工时能告示带电体的带电状态,并准确测量与带电体的距离参数以及实现警示动作,有效地提高了维护工作人员和设备的安全性。     

基于多层次模糊综合评价法的微电网风险评估

针对微电网风险评估,建立了微电网风险指标体系,该体系包括结构安全、运行安全和技术安全等各方面的一级指标及相应的子指标。将层次分析法与模糊评价法进行综合,获得了各层指标的权重和综合风险评估矩阵。结合实例对微电网总体风险情况进行评估,分析结果直观显示了微电网中三大主要风险的重要性程度,且得到了其相应子指标的重要程度排序。