传统数字设计与FPGA融合的教学改革与实践

本文以兼顾传统逻辑设计和可编程逻辑设计为教学目标,将FPGA融入到数字电子技术实验课程中。通过对课程教学体系和实验教学内容的改革,让学生不仅能对传统基础理论知识进行验证和巩固,并能体会到可编程逻辑器件的灵活性和并行性等特点。实践表明,该教学模式能够较好地解决目前电子技术实验教学体系与行业届的实际应用具有较大偏差的问题,并能有效提高学生的学习兴趣。     

恒定磁场阻垢除垢的分子动力学模拟

磁场的阻垢除垢机理研究不足阻碍了该法的实际应用。为了进一步认识恒定磁场的阻垢除垢机理,研究了不同磁感应强度、不同温度下的阻垢除垢效果。建立模型A和模型B,其中模型A是含少量钙离子和碳酸根离-子的水溶液,模型B是包含方解石(110)晶面与水接触的混合体系。用分子动力学软件Material Explorer 5.0研究在改变磁感应强度和体系温度下,模型A、B分别表现出的阻垢除垢效果。结果表明:对于模型A,只有温度323 K时,磁场的作用下才能表现出阻垢效果,而且磁感应强度与模型温度的不同组合会导致3种趋势:阻垢、促垢、无变化。对于模型B,在磁感应强度与温度改变多次组合后,并未发现有导致水垢被溶解的情形。由此可得恒定磁场的除垢效果缺乏机理的支撑。     

10kV干式变压器温度在线监测与评价系统

干式变压器的安全、可靠运行很大程度上取决于变压器绕组的绝缘安全,绕组温度超过绝缘材料的耐受温度是造成干式变压器绝缘损坏的主要因素之一。设计和开发了一套10kV干式变压器温度在线监测系统,硬件采用基于ZigBee的无线温度传感器,实时获取干式变压器各相温度等相关数据,通过IEC60870-5-104传输规约将数据传输至监控中心。利用LabVIEW软件编制干式变压器温度在线监测系统软件,对干式变压器运行状态进行评价,实现温度报警与故障预警等功能。通过现场测试及联网运行,证实系统具有良好的可靠性和实时性。     

方波脉冲电场杀灭微藻的实验研究EI北大核心CSCD

循环冷却水中的微藻繁殖会造成微生物污垢滋生,可采用电磁脉冲进行灭藻。为此,首先提出了一种基于Marx发生器和H桥固态调制器的高压脉冲源拓扑,并研制了一台多参数可调高压脉冲发生器,输出的方波脉冲的脉冲频率为1~1 000 s-1,脉冲电压0~6 k V,脉宽1~5μs,最大瞬时输出电流为12 A。同时,针对电场强度、脉宽、频率和处理时间这4个参量设计了正交实验方案,开展脉冲电场对蛋白核小球藻和铜绿微囊藻的灭藻实验。结果表明,脉冲电场处理对微藻生长具有显著抑制作用,且电场强度为抑制实验微藻生长的最重要因素,提高电场强度可以显著增强对微藻生长的抑制效果。此外,正交设计方案有助于以少量实验频次推测获得最佳的电磁脉冲处理参数,实验证实此脉冲源的最佳电参数组合分别为5 k V、5μs、800 Hz、5 min和5 k V、5μs、800 Hz、10 min,对应的藻细胞密度下降率分别为86.2%和94.1%。     

基于OpenMP的电力系统并行故障计算实现

故障计算是电力系统最基本的计算。随着电网规模与电力节点数日益增大,计算需要花费的时间越来越长。传统的串行计算方法已不太可能在计算速度上获得实质性进展,多核并行计算正引领着软件的研发方向。介绍了Open MP编程技术和故障计算原理,并基于Open MP编写故障计算程序,提出并行故障计算方法。通过用串行和并行两种方式对系统进行故障计算测试,仿真结果发现并行计算的时间明显低于串行计算,的确是一种低成本、高效率的解决方案。     

高压脉冲循环冷却水灭菌系统的研制与实验研究

高压脉冲灭菌是一项新型的非热处理灭菌技术,其实质是利用高强度脉冲电场瞬时破坏细菌的细胞膜从而导致细菌死亡。针对细菌在其生命周期内的排泄物吸附水中杂质而产生的生物粘泥对循环冷却水系统造成的危害,设计了一套基于Marx电路的高压脉冲灭菌装置,并构建了微型的模拟循环水系统。通过电磁场仿真软件对处理腔内部电场分布进行了仿真和分析,最后利用该高压脉冲处理系统进行灭菌实验。实验结果表明:该系统的灭菌效果很好,且该高压脉冲灭菌技术有望通过进一步的研究推广应用于发电厂循环冷却水系统的灭菌阻垢中。     

结合超级电容与锂电池的CT取能电源研究

分析对比输电线路在线监测设备的供能方式,针对课题组现有电流互感器(CT)取能电源存在的效率低、铁芯易饱和、输出电压不稳定、存在供电死区等缺陷,提出了一种结合超级电容与锂电池的CT取能电源。利用穿心式铁芯作为取能CT,将大容量超级电容接于整流电路之后,通过分析电容电压与CT取能效率之间的关系,选择合适的电容电压达到最高效率。另外,通过处理电路和锂电池,使CT在不同的输电线电流下工作在断续取能或者全时取能状态,实现一次电流在很小至较大范围波动时电源能够为负载提供稳定的直流电压。测试数据表明,研制的CT取能电源输出功率足够满足要求,能有效防止CT饱和,工作稳定可靠,无供电死区,并具有较大的瞬时功率。     

基于业务重要度的电力通信路由系统可靠性分析

电力通信网络业务过度集中于某几条路径而产生了一定的传输风险,为了描述对该传输风险的分散能力,提出了应用基于重要度的电力通信业务路由分配算法(SIBTRA)路由系统可靠性,该方法不仅可以衡量业务路由选择方法的可行性,而且对业务过度集中的风险问题提供了解决的理论依据。建立了传输网络中评估各种业务的性能指标体系,通过三角模糊层次分析法计算各电力通信业务的重要度值,并运用模糊加权平均法对重要度值进行排序;通过SIBTRA方法选择合理的业务路由,再运用所求的业务重要度值,并辅助网络中各站点和链路的可靠性,求解出了电力通信网络的路由系统可靠性。另外,对计算方法进行了简化分析,以提高计算速度,降低计算复杂度。     

反时限过流保护模型优化与曲线交叉研究

反时限过流保护在我国一些电力设备以及低压电网中逐步得到应用,但是反时限过流保护在待定参数的设置和保护配合等方面整定较为复杂。针对实际使用情况,文中补充了反时限特性曲线模型的表达。考虑到现有整定优化模型存在的缺陷,在现有计算模型的基础上,通过确定优化目标权重系数,对计算模型进行适当优化,IEEE5节点计算证明新的优化模型能减少总体保护的动作时间,缩短重要线路的保护时间,加长普通线路的保护时间,提高系统的可靠性。对于配合曲线存在交叉的情况,提出一种比较简单的处理方法,为后续研究提供计算和编程的思路。