长距离输水系统停泵水锤防护多目标优化研究北大核心CSCD

长距离有压输水系统中的水锤现象会导致管道系统振动或破裂,通常需增设水锤防护措施。为保障安全的同时降低水锤防护成本,针对长距离输水系统泵站停泵水锤过程中的水锤防护措施优化问题,提出基于随机森林(RF)算法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)协同的多目标优化方法。采用特征线法建立水力瞬变模型,构造期望样本集,利用RF算法拟合优化变量与优化目标间的映射关联。以最大水锤压力值、最大无量纲反转转速和水锤防护成本最小作为构建多目标优化模型目标函数,迭代搜索最优参数集。研究表明,该方法能在短时间内获得各目标均匀分布的停泵水锤防护优化方案集,所得方案满足规范中水锤防护要求,可为长距离输水系统停泵水锤的优化设计提供参考。     

复合绝缘子芯棒湿热条件下劣化特性研究北大核心CSCD

近年来,复合绝缘子酥朽断裂问题引起了学术界及工业界的高度重视,但断裂原因一直莫衷一是。研究表明了复合绝缘子酥朽断裂的原因可能包括湿气侵蚀、电蚀、酸性介质腐蚀等因素。针对湿气侵蚀因素,文中研究了复合绝缘子芯棒在湿热条件下的劣化过程。首先观察了芯棒湿热作用后芯棒的宏观形貌,发现芯棒呈现发黄发白的颜色,质地变得疏松,形如腐朽的木头。随后对芯棒在高湿环境下的发热情况进行了观测,发现劣化后芯棒的温升明显高于未劣化芯棒的温升。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)等实验分析了芯棒在湿热作用后的理化特性,发现芯棒的环氧树脂基体发生了酯基的水解反应和环氧大分子的分解反应,而玻璃纤维没有明显劣化现象但有排列错乱的情况。湿热作用后芯棒的理化特性和温升情况表明芯棒在运行条件下可能形成发热和劣化的正反馈循环。最后,将湿热劣化后的芯棒与现场酥朽断裂芯棒的宏观形貌和理化特性进行对比,揭示了湿热作用是导致复合绝缘子酥朽断裂的重要原因之一。     

稀疏随机森林下的用电侧异常行为模式检测EI北大核心CSCD

随着智能电网的不断推进与传感技术的高速发展,我国电网用电侧数据逐步呈现出高复杂度、高冗余度的幂指数增长态势。传统的用电行为模式检测技术已无法满足其分析处理需求。为此提出基于稀疏随机森林模型的用电侧异常行为模式检测方法。该方法首先利用时间窗函数与Bootstrap重采样,建立用电侧行为模式信息簇。其次,利用基于随机权网络的有监督学习得到随机森林模型。最后,对随机森林模型进行稀疏化,并依据异常积累量指标判定样本有无异常。仿真对比实验验证了提出的稀疏随机森林模型的精确性与高效性。此外,通过多种体量数据下的Hadoop分布式计算实验,验证了基于稀疏随机森林的用电侧行为模式检测方法对用电侧大数据的高效处理能力。     

电压互感器手车复合绝缘失效及电场分布的研究北大核心CSCD

复合绝缘是空气绝缘开关设备小型化设计的一种重要绝缘方式。复合绝缘结构的PT(电压互感器)柜运行情况表明,该类型产品的绝缘故障率较高,特别是在湿度和污秽联合影响下,因绝缘结构设计不当的产品很容易产生局部放电,进而引发相间短路。究其原因,绝缘隔板是相间短路的"桥梁"。文中对一起24 kV PT手车三相短路事故原因进行了详细分析,通过电场仿真结果可以看出:在复合绝缘结构中,高压对绝缘板之间的距离是复合绝缘结构设计的关键。文中的故障分析以及电场分析为新产品开发与故障诊断提供了有益的参考。     

基于时变结构可靠性理论的覆冰电网风险调度EI北大核心CSCD

冰雪灾害会严重影响电力系统的安全稳定运行。对降低覆冰期间电网的运行风险,研究覆冰线路的失效率建模与覆冰电网的调度方法有着重要的意义。在详细阐明应用静态结构可靠性理论进行覆冰线路时变失效率建模局限性的基础上,建立了基于时变结构可靠性理论的覆冰线路时变失效率模型,并研究了基于N-k场景筛选的覆冰电网风险调度方法。以IEEE RTS-79系统为例进行仿真研究,验证了所提模型与方法的有效性,分析了风险系数对调度结果的影响。仿真结果表明:静态结构可靠性与时变可靠性理论计算的覆冰线路可靠度存在较大差别;传统N-1预想故障调度方法风险较大;所提覆冰电网风险调度方法可以通过变更风险系数的取值,有效实现经济与风险的协调。     

地震作用下变压器侧壁套管的理论建模及摆动效应分析EI北大核心CSCD

变压器是变电站的重要设备,具有较高的地震易损性。为评估变压器侧壁套管的抗震性能,建立了变压器-套管体系简化计算理论模型,并通过一台220 kV变压器-套管体系振动台试验结果加以验证。分析了侧壁L形升高座根部法兰连接处箱体侧壁的面外摆动效应对套管地震响应的影响,并通过参数分析探讨了其地震响应机理。结果表明:箱体侧壁的摆动效应是侧壁L形升高座顶部加速度放大的主要原因;升高座根部箱体侧壁面外转动刚度以及升高座高长比对该种摆动效应有十分显著的影响。因此,应合理设计变压器箱体侧壁的面外刚度和L形升高座的高长比,降低摆动效应对套管地震响应的影响。     

大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响EI北大核心CSCD

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。     

基于IEGT的多串阀压装可靠性研究北大核心CSCD

随着直流配电网技术的发展,需开发新型配网直流断路器来快速切除或隔离短路故障,从而保证系统安全可靠运行。该文首先设计了一种多串阀结构的转移支路阀组,并对其核心模块进行介绍。在此基础上开展了阀串压装力、压装均匀性以及短路电流开断试验,不仅验证了多串阀压装的可靠性,而且进行了阀组压装可靠性优化研究,结果表明:优化润滑方式利于提高该多阀串压装结构的操作性;同时优化压装铜排表面质量和尺寸规格,有利于提高阀串器件压力均布性和降低器件关断过电压,从而提高多串阀结构和电气可靠性。     

高电场下ZnS:Cu 复合涂层的电致发光机理EI北大核心CSCD

输变电设备安装运行过程中不可避免产生各种绝缘缺陷,将电致发光材料引入绝缘系统,能够直观显示高电场区,进而实现绝缘缺陷的自检测。该文针对ZnS:Cu复合涂层在高电场下的电致发光机制进行研究,利用棒–板结构电极在变压器油与空气中的不同特点,通过发光分布、放电电流与表面电荷等特性的观测,分别考察在无放电和有放电情况下的电致发光特征。结果表明,ZnS:Cu复合涂层的电致发光来源于无放电时的电荷极化发光与高电场下的气体放电诱导发光,其中电荷极化发光分布与电场强度密切相关;放电起始后,气体放电沉积在涂层表面的正负电荷向ZnS:Cu迁移形成激子,进而以辐射跃迁的方式产生发光。实验获得了ZnS:Cu复合涂层的基本发光机制,对在电场分布定性表征与绝缘缺陷自诊断中的应用具有指导意义。     

基于随机森林与长短时记忆神经网络的真空接触器故障诊断方法研究北大核心CSCD

针对真空接触器的渐发性故障识别准确率不高的现状,提出了一种基于随机森林与长短时记忆神经网络的故障诊断方法。文中分析了某型号12 kV真空接触器在机械保持工作情况下合闸线圈电流信号的故障特征,构建了两层诊断模型,在初步诊断中利用随机森林分类器,识别特征明显的突发性故障,利用长短记忆神经网络模型发掘数据时序特征的特点,识别渐发性故障,在最终诊断中利用证据融合将两者结果融合。文中提出的故障诊断模型有效解决了传统故障诊断方法对渐发性故障识别困难的不足,实验表明,该方法对渐发性故障识别准确率达到了91.1%以上,整体故障识别的准确率达到93.3%以上,该方法具有一定的应用价值。     

Evaluation of microscopic structural randomness in SiO2 by analysis of photoluminescence decay profiles

Microscopic structural randomness in SiO₂, a typical electrical insulating material, was evaluated by observing the decay profile of the photoluminescence due to oxygen vacancies (≡Si-Si≡). As samples with different degrees of randomness, an ion-implanted thermal SiO₂ film, SiO₂ films formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition of tetraethoxysilane with and without doped fluorine, a buried oxide film prepared by SIMOX (separation by ion-implanted oxygen), and a bulk silica glass prepared by the soot-remelting method were tested. By analyzing the decay profile with a stretched exponential function, it was found that the deviation of the decay profile from a single exponential function is larger in the samples whose infrared absorption properties and HF etch rate suggest greater structural randomness. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 119 (3): 1–6, 1997     

结构体系可靠度分析中二维标准正态分布函数的近似计算

二维标准正态分布函数在结构体系可靠度分析中经常被用到,但它的计算一般涉及数值积分,工程不便应用。本文根据概率乘法定理,利用以条件数学期望和方差为参数的一维正态分布近似代替原来的条件分布,从而得出计算二维标准正态分布函数值的近似公式。通过数值积分结果比较表明,近似公式计算简单,应用方便,精度较好。