基于电化学机理模型的锂离子电池早期内短路电热特征研究

锂离子电池的内短路故障是诱发其热失控的主要原因之一,早期内短路特征研究能够为电池管理系统的故障诊断和安全预警提供支撑,对提高电动汽车的安全性具有重要意义。构建了锂离子电池内短路电化学机理模型,实现了不同内短路阻值下的锂枝晶内短路故障模拟。结果表明,由锂枝晶导致的电池内短路产热98%以上来源于正负极产生的焦耳热,早期内短路过程中正负极集流体表面的温升小于1.5 K,不显著的外部热特征无法用于早期内短路故障诊断。与正常电池相比,内短路故障将使得电池充电速度变慢,放电速度变快,端电压异常下降,上述电特征可以为构建早期内短路故障诊断方法提供依据。     

基于相位差的轴向磁通无铁心电机早期轻微匝间短路故障诊断

针对轴向磁通定子无铁心电机早期匝间短路故障问题,提出一种基于零序分量和定子电流分量相位差的轴向磁通定子无铁心电机的早期匝间短路故障诊断和定位方法。首先,根据定子绕组电感极小的特点建立了匝间短路故障数学模型;其次,对故障前后的短路电流、相电流、零序分量等进行了傅里叶分析,通过零序电压基波幅值变化对匝间短路故障进行识别;最后,通过对比零序电压基波与定子三相电流初相位差来进行故障相定位。结果表明,匝间短路故障相的相电流基波初始相位与零序电压基波初相位差的绝对值近似180°,而健康相的相位差与180°相差较大。基于相位差可以实现轴向磁通无铁心电机早期匝间短路故障的诊断与定位,为永磁电机的匝间短路故障诊断提供了参考。     

基于面积差异等效建模的电液比例位置系统FMAPID控制

公路边坡护坡骨架施工车是聚焦于公路边坡土壤开槽和水泥混凝土滑模的工程机械装备。 针对公路边坡护坡骨架施工车旋转臂在边坡环境的运动控制问题,设计一种基于模糊多参数自适应比例积分微分(proportional integral derivative, PID)的位置反馈控制策略。 考虑到非对称液压缸两腔的差异,采用面积差异等效建模法建立阀控非对称液压缸的线性数学模型。 通过定义模糊子集、选取隶属函数、建立模糊规则,使用模糊多参数自适应PID控制算法,实现旋转臂非对称液压缸位置控制。 仿真和试验结果表明,基于面积差异等效数学模型的模糊多参数自适应PID能够有效地提高液压缸位置跟踪控制精度,验证了所提控制算法的有效性。     

干式空心并联电抗器绕组绝缘状态在线监测方法

干式空心并联电抗器用于无功补偿与抑制工频过电压,在电网中的数量和容量日益增加,事故率却高居不下,其中,绕组匝间绝缘故障占比高居首位,亟需有效的绕组绝缘状态在线监测手段。本文利用有限元软件对干式空心并联电抗器进行“场-路”耦合仿真,通过分析其绕组异匝和同匝股间短路的电、磁、力变化特征,研究绕组匝间短路故障的发展过程、形成机理,探求便于故障监测的敏感状态量,提出基于有功功率损耗变化率的绕组绝缘状态在线监测方法。研究结果表明：绕组异匝股间短路对电抗器电、磁、力等物理参量的影响大于相同位置同匝股间短路工况,且异匝股间短路发生在电抗器绕组端部的影响最大。有功功率损耗对电抗器绕组绝缘故障发展的过程反应敏感、易于监测,可通过选择合适的绝缘故障预警值和绝缘失效值,基于有功功率损耗变化率进行状态判断,能够实时发现电抗器绕组绝缘故障,便于及时采取措施,阻止故障蔓延。     

35 kV干式空心电抗器烧毁故障原因分析及保护配置探讨

匝间短路故障是干式空心电抗器最常见的故障,严重时会引起电抗器绝缘损坏、起火,甚至烧毁。及早诊断电抗器匝间短路故障,发出有效预警对电力系统安全运行具有重要意义。该文提出一种基于磁场检测的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法：独立于电抗器本体,上下安装与电抗器绕组同轴的检测线圈,通过检测线圈感应电压的变化,采用基于数理统计的准确识别匝间短路过程的3σ判据模型和算法,判断电抗器匝间短路故障并进行预警和报警。基于有限元数值计算软件,以一台型号为BKGKL-20000-35干式空心电抗器为研究对象,仿真分析了电抗器在不同位置发生匝间短路故障时检测线圈的感应电压变化规律,验证所提出方法的有效性。最后通过对试制样机的现场试验,验证了该方法实用可靠,可推广应用于实际电力系统中。

     

面向功能分区的大型商场建筑冷负荷预测方法

针对大型商场面向建筑整体冷负荷预测不能为商场各区域按需供冷提供合理控制策略的问题,通过研究商场不同区域冷负荷特点,采用灰色关联度分析法筛选影响商场不同区域冷负荷的关键影响因素,针对实际情况中各输入特征对冷负荷影响程度的不稳定性,提出了基于双重注意力机制和LSTM的短期分区冷负荷预测模型。LSTM网络充分考虑空调冷负荷与相关特征变量之间的非线性关系,特征注意力自主分析历史信息和输入变量之间的关系,提取重要特征,时序注意力选取LSTM网络关键时刻的历史信息,提升较长时间段预测效果的稳定性。以西安某大型商场建筑的冷负荷数据集为实验数据,实验结果表明所提模型相比于LSTM模型、CNN-LSTM模型和Attention-LSTM模型,误差指标MAPE和RMSE均有显著降低,R2明显增加且稳定0.99以上,具有较好的泛化能力和较强的稳定性。     

变压器匝间短路故障电-磁-热多物理场协同分析

电力变压器是电力系统的关键核心设备,变压器的运行状态直接影响供电的可靠性。针对实际实验中变压器匝间短路系列故障设置困难问题,采用有限元仿真软件建立与实际变压器一致的电磁场仿真模型,分析了变压器空载时电流电压特性,验证了模型的准确性;建立了变压器低压侧匝间短路故障仿真模型和电路模型,得到了匝间短路时绕组电流变化趋势和电磁关系变化方程。研究了短路匝数不同对变压器绕组电流和电磁参数的影响,从短路4匝到16匝,短路电流最大值从14.5 kA降到4.2 kA,磁场的最大值为正常值的20多倍;建立了变压器三维温度场模型,对比了变压器正常和不同匝间短路故障工况时的温度场分布,发生4匝短路故障时,匝间短路绕组部分温度达到500 ℃,并且随着短路匝数的增加短路绕组部分温度上升,而其他部分温度变化在100 ℃以内,结果表明匝间短路故障会严重影响短路绕组部分温度场分布,而对其它部分影响较小     

基于主成分分析和长短期记忆网络的滑坡地表位移监测数据缺失插补算法

在滑坡地表位移监测过程中,由于设备工作异常或恶劣气候的干扰,原始数据会随机出现长时间序列的缺失,这类数据对滑坡的预警和预测有很大的影响。针对上述问题,提出了一种基于主成分分析(principal component analysis, PCA)和长短期记忆网络(long-short term memory, LSTM)的数据插补方法。首先利用PCA实现滑坡监测数据的降维和特征提取,消除数据间的相关性,然后建立基于LSTM的地表位移监测数据插补模型,对缺失数据进行插补。实验结果表明：该模型与BP(back propagation)神经网络等其他几种机器学习插补模型相比,平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.523、1.233和0.009,均优于其他几种模型;该模型能够较好地解决地表位移长时间序列数据缺失的问题。     

面向变向交通组织的信号控制 交叉口进口短车道设置方法

为解决城市交通流的潮汐特性造成道路资源利用不合理的问题. 引入了交叉口进口道短车道的概念,探讨了有交叉口存在的城市道路变向交通组织方法,以可变车道短车道长度为自变量建立交叉口进口道通行能力模型,并利用VISSIM进行交通仿真检验该模型. 研究结果表明,文中建立的模型具有可行性,同时确定了模型中排队车辆车头间距的最优取值,分析模型可知可变车道长度在一定范围内增加时可以提高交叉口进口道的通行能力.     

电极移动速度对电容短路火花放电特性的影响

研究电极移动速度对低压火花放电特性的影响是揭示本质安全型电容短路火花放电机理的关键方法,对推广本安型电气设备在煤矿、化工等危险性环境下的应用具有重要意义。以IEC安全火花试验装置的移动电极为研究对象。基于Fowler-Nordheim理论,推导分析电极移动速度对微间隙场致发射电场强度及电流密度的影响变化,并通过电极不同移动速度下的火花试验进行验证。根据一次放电火花电压变化特性,建立放电电压指数模型,推导火花功率与初始电压、放电电阻、放电时间的函数关系。考虑在定参量条件下,放电时间是关于电极移动速度的函数,通过所建模型分析获得电极移动速度对火花功率的影响规律。结果表明:随着电极移动速度增加,极间场强、放电电流、火花功率增大,放电时间减小,且移动速度越快在越短的时间内越易达到较高功率。此外,由火花功率对时间的积分推导出火花能量的表达式,进而得到火花能量极值,为进一步研究火花放电对引燃能力的影响提供理论参考。