• 六苯氧基环三磷腈泡沫硅胶阻燃特性探究

    邓军;庞青涛;

    为提高泡沫硅胶阻燃性能,拓宽泡沫硅胶的应用领域,以液体硅胶为基材,含氢硅油为交联剂,六苯氧基环三磷腈(HPCTP)为阻燃剂,炔醇为抑制剂,采用硅氢加成法制备了HPCTP阻燃泡沫硅胶材料。通过极限氧指数仪、垂直燃烧仪、锥形量热仪对阻燃泡沫硅胶的阻燃性能进行了评价,结果表明HPCTP有助于提升泡沫硅胶的阻燃性能,氧指数较空白样26%提高15.4%,达到30%,垂直燃烧从V-2级提高到V-0级,点火时间从94 s延迟到525 s,延迟458.5%,总热释放量和单位质量产热率较空白试样27.26 MJ/m~2和30.5 kJ/kg,分别降低57.4%和80.2%,达到11.6 MJ/m~2和6 kJ/kg.采用TG-DTG对泡沫硅胶热稳定性进行了评价,T_(1max)和T_(2max)最大失重速率对应的温度较空白样367℃和476℃分别提高21℃和43℃,延缓了泡沫硅胶的分解。SEM研究了HPCTP对泡沫硅胶泡孔结构的影响,发现HPCTP对泡孔结构无影响,有助于改善泡孔的均一性。综上,HPCTP添加可有效改善泡沫硅胶的阻燃性能,尤其对点火时间和最大热失重分解温度有显著提高,总热释放量、单位质量产热率有较大改善。

    2020年02期 v.40;No.172 187-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 2057K]
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  • 凉水井矿综采工作面粉尘运移规律数值仿真

    王建国;周侗柱;戚斐文;张亚平;

    为研究凉水井矿42112综采工作面粉尘运移规律,基于Fluent数值仿真软件,选用标准k-epsilon湍流模型以及DPM计算模型建立了气-固两相流的粉尘运移数学和物理模型。用数值仿真及现场实测的方法研究了凉水井矿综采工作面风流运动情况,以及在移架和割煤时粉尘的运移规律和悬浮时间。研究表明:风流沿工作面在速度上表现出"小-大-小"的规律,速率和湍流强度在采煤机附近达到最大,在人行道空间有一定的低值区域。移架产生的粉尘一部分随风流运动,另一部分因粒径不同沉降到巷道底板不同位置。采煤机割煤产生的大粒径粉尘在重力作用下逐渐沉降,小粒径粉尘随气流继续运动,粉尘浓度最大处为前后滚筒附近及后滚筒下风向10 m左右靠近煤壁一侧区域,但扩散性不大,随着粉尘团向后移动,影响范围不断扩大,直至向整个工作面弥散。综采工作面粉尘在距底板1 m处粉尘浓度最高且分布范围最广,在巷道上部空间,直径大于100μm的粉尘粒子迅速沉降,而随着粒径减小,粉尘悬浮时间也逐渐延长。本研究可为综采工作面除尘、抑尘提供参考。

    2020年02期 v.40;No.172 195-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 4243K]
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  • 三维物理模型模拟深部巨厚砾岩下综放开采地表移动

    柴敬;雷武林;李昊;袁强;张丁丁;张吉;

    为了研究深部开采巨厚砾岩关键层对矿山地表移动变形的影响机理。以千秋煤矿为背景,采用三维物理模型试验,利用压力传感器、多点位移计、分布式光纤传感等多种手段监测了覆岩及地表移动变形动态演化过程,对采动巨厚砾岩与矿山地表移动变形的内在联系机理进行了研究。结果表明,分布式光纤可准确监测到关键层和地表的移动变形量,巨厚砾岩作为主关键层,控制着地表移动变形,并有效减缓了覆岩变形由下向上传递给地表,且由于煤层埋藏深度大,主关键层未破断,地表下沉量和变形值都较小;预测随着工作面继续推进,巨厚砾岩主关键层将会达到极限跨距而破断失稳,采场将发生强矿压动力显现现象,地表出现台阶性下沉,甚至会产生地表裂缝。

    2020年02期 v.40;No.172 204-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 5256K]
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  • 大倾角多区段开采顶板运移及其采空区充填规律实验研究

    解盘石;段建杰;皇甫靖宇;田双奇;

    为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采,下区段采动导致上区段采场倾向中、上部垮落顶板出现二次下沉和滑移,顶板运移曲线呈现沿倾斜方向"上大下小"的双峰特点,垮落顶板非均匀充填导致采空区底板应力沿倾向呈现出中部>下部>上部,下区段采动导致上区段采空区中部底板应力显著增加。下区段开采致使区段煤柱上、下两侧非对称受载并发生破坏,引发了煤柱-上区段采场煤岩体的连锁运动;区段煤柱支承压力从上区段开采时的"W"型分布变为下区段开采时的"V"型分布,增载系数达到4.9.研究可为大倾角煤层多区段围岩控制提供了理论指导。

    2020年02期 v.40;No.172 212-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 6889K]
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  • 急倾斜水平分段综放面强矿压致灾机理及其防治

    杨文化;来兴平;王宁波;艾小斐;

    急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的强矿压致灾日益突出,严重制约矿井的安全生产。以乌东煤矿北采区45#特厚煤层为研究背景,构建物理相似模型,揭示了采场覆岩垮冒结构特征,理论分析综放面覆岩应力传递特征;通过FLAC3D软件建立三维数值计算模型,分析了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采后覆岩的应力场及塑性区的变化特征。结果表明:急斜煤层赋存环境复杂,顶板不易垮落,易在采空区形成悬空顶板;+600水平分段煤层开采后,覆岩应力重新分布,在+575水平工作面沿煤层倾向距顶板巷6~45 m的采场煤岩体内,形成轮廓为"三角形"的应力集中区;随开采水平不断向深部延伸,应力集中程度不断增加,矿压显现也随之增剧。针对覆岩垮冒结构及应力特征,进行超前预裂爆破弱化技术,综放工作面支架压力和电磁辐射监测表明:支架压力下降了5~10 MPa,煤岩体平均电磁辐射强度由35.5 mV下降为14.4 mV,明显减缓了工作面强矿压显现,实现了安全生产。这对类似矿井安全开采提供了值得借鉴依据。

    2020年02期 v.40;No.172 221-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 4802K]
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  • 基于数字图像的试样表面应力估算及应用

    张磊;李树刚;申凯;潘红宇;张天军;

    为获得试样破坏过程中的表面应力分布特征,提出了基于数字图像的试样表面应力估算方法。开展了含孔试样破坏的应力场演化观测试验,利用数字图像相关技术获得试样破坏过程中的图像序列,采用VIC-3D软件计算试样的表面变形场及应变场。结合所得应变场数据及应力估算方法,计算得到试样表面应力。采用虚拟场理论建立了表面应力与轴向应力的关系,且据此评估了3种弹性模量及5种泊松比的估算效果,优选了最佳应力估算参数组合。最后将应力估算方法应用于试样破坏过程中的应力场演化分析,对比验证了应力估算准确性。结果表明:弹性模量仅影响应力估算的峰值大小,不改变应力的分布,由数字图像计算得到的平均泊松比μ_3在估算时稳定性较好;采用平均弹性模量E_(av)以及平均泊松比μ_3估算加载中期的应力较为准确;估算所得表面应力能够完整的反应试样破坏过程,表面应力集中与裂纹萌生存在对应关系。数字图像相关方法的应力估算能够量化表面应力,研究可为实验力学中的表面应力分析提供参考。

    2020年02期 v.40;No.172 229-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 3054K]
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  • 东荣矿区煤样氧化反应动力学热分析

    赵维国;李经文;张辛亥;卢苗苗;林清松;张家亮;

    东荣矿区煤层自燃现象较为严重,煤的氧化动力学参数是反映煤自燃倾向性的重要指标,为防治东荣矿区煤层自燃,在不同升温速率条件下的基础上,应用热重分析实验,研究了东荣煤样升温氧化过程中质量变化的规律,同时结合15种气固反应机理函数,运用?atava法对煤样进行动力学分析,确定了煤氧化机理函数,及活化能、指前因子及反应级数等动力学参数,并应用Ozawa法对得到的动力学参数结果进行了验证。实验表明:不同升温速率下煤样氧化自燃总反应历程相似,热分析曲线的变化规律相同,但随着升温速度的加大,曲线有向右平移的趋势。计算得到煤样高温剧烈氧化时的反应级数为1级,反应动力学模式为一级化学反应,其表观活化能为174.588 kJ/mol,指前因子为5.729×10~(10).

    2020年02期 v.40;No.172 238-243页 [查看摘要][在线阅读][下载 1729K]
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  • 泾阳南塬黄土滑坡冲击阶地易侵蚀层过程模拟

    王念秦;张宁;段钊;

    为探讨泾阳南塬地区黄土滑坡的高速远程的运动特征以及在运动过程中对阶地易侵蚀基层破坏迹象的产生机理。以泾阳南塬西庙店滑坡为研究对象,通过野外调查、勘探查明其运动特征,运用颗粒流离散元法模拟滑坡运动过程、机理。结果表明:滑坡运动过程中,滑体对阶地易侵蚀基层的冲击刮铲作用显著,宏观上表现为滑坡前缘地层隆起与逆冲剪断。滑坡滑动产生的振动作用使阶地粉土发生液化,液化后的粉土在超孔隙水压力作用下沿上覆土体导水通道涌出,形成显著的"涌砂"现象。滑坡运动全过程历时84 s,滑体颗粒最大运动速度36.2 m/s,最大运动距离253.2 m,具有典型的"高速"、"远程"特征。分析得到2点结论:①泾阳南塬典型高速远程黄土滑坡运动过程可分为3个阶段,即,冲击置换的加速阶段(0~2.9 s)、滑覆铲刮的减速阶段(2.9~5.7s)与堆积推覆的慢速波动阶段(5.7~84 s);②滑体速度场变化特征明显,也可划分为3个阶段,即,加速阶段(0~2.9 s)、减速阶段(2.9~5.7 s)以及慢速波动阶段(5.7~84 s)。

    2020年02期 v.40;No.172 244-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 6309K]
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  • 泾阳Q_2黄土剪切带微观结构研究

    高红灵;李昊;李晓军;李卫珂;唐皓;陈伟;

    黄土地区滑带土剪切过程中的微观结构特性研究是黄土滑坡滑动机制的研究重点。针对目前研究中滑带土微观分析尺度单一且对剪切过程中的土体矿物组分分析研究几乎没有的现状。文中基于自主研发的分离式环刀纯剪切仪,采用剪切试验和扫描电镜试验相结合的方式,开展了47.5μm剪切位移下黄土剪切带的多尺度(微米级到毫米级)结构的微观结构与矿物特性表征。结果表明:在仅施加47.5μm位移下,剪切缝已完全贯穿,最大缝宽155.95μm,最小缝宽11.5μm,形成了良好的导水通道。剪切缝中的矿物在剪切作用下,矿物颗粒脱离原来的位置并且在剪切缝中被挤压,揉搓,剪破,变成更小的矿物颗粒;摩擦作用使得剪切缝两侧剪切面的微小矿物颗粒被揉搓脱落,剪切缝宽变大,在剪切缝两侧颗粒的矿物属性无法对应。剪切缝中有团聚体形成骨架支撑的现象,显示剪切缝在形成过程中不仅仅存着滑动摩擦,还存在着颗粒的滚动摩擦。文中所观察到的颗粒的滚动摩擦现象为解释滑坡,如远程高速滑坡的滑动机制提供了新思路。

    2020年02期 v.40;No.172 253-258页 [查看摘要][在线阅读][下载 4142K]
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  • 加权确定性系数模型的滑坡易发性评价

    乔德京;王念秦;郭有金;杨盼盼;

    针对传统的滑坡灾害易发性评价中仅考虑评价因子间的一级指标权重或者因子各分级状态的二级指标权重,未能考虑各评价因子各分级状态的综合权重,从而导致评价结果缺乏一定适应性问题。文中提出了将随机森林模型(Random Forest,RF)和确定性系数模型(Certainty Factor,CF)相耦合的加权确定性系数评价模型(Weighted Certainty Factor,WCF)。该模型通过CF模型计算二级指标因子权重,并利用RF模型计算出一级指标因子权重,然后通过将所有指标因子的易发性指数进行加权求和,获得多种因素耦合下的滑坡灾害易发性程度。以陕西省西安市周至县为研究区,在对研究区的地质环境、人类活动情况、滑坡分布特征及形成条件进行了综合分析的基础上,选取了14类与滑坡发生相关的指示因子,结合GIS的空间分析功能,分别采用CF,RF和WCF模型对研究区内滑坡灾害易发性进行区划,各模型的评价结果采用Kappa系数进行对比验证。研究结果表明:研究区内的滑坡主要受高程、地貌类型、与断层距离因子的影响,各因子所占权重分别为0.27,0.12,0.11;改进后的WCF模型区划结果的准确性相对于RF和CF模型提高了5.2%和9.9%.由此表明,WCF模型更适用于研究区的滑坡易发性评价,评价结果可为研究区的滑坡灾害防治规划提供重要的参考价值。

    2020年02期 v.40;No.172 259-267页 [查看摘要][在线阅读][下载 9442K]
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  • 大跨度现浇连续箱梁满堂支架结构稳定性分析及评价

    熊咸玉;戴俊;

    为了对满堂支架进行具体的设计和简化验算,以西安地铁五号线大跨度现浇连续箱梁施工为例,采用经典结构力学理论对满堂支架结构进行稳定性分析,其中箱梁梁体及其上部荷载计算单元运用切割法进行划分,并采用Midas的数值模拟验证切割计算方法的准确性,进一步提出满堂支架施工的控制要点。结果表明:满堂支架竹胶板、纵横向方木强度、刚度、立杆稳定性及地基承载力均在允许范围之内,其横向方木的最大应力为1.164~1.49 MPa,最大挠度为0.011~0.023 mm,纵向方木的最大应力为5.567~5.57 MPa,最大挠度为0.025~0.026 mm,立杆的最大应力值为102.278~115.98 MPa,满堂支架的整体抗倾覆系数为11.2~37.5,满足规范的要求,且数值模拟的结果与理论分析基本吻合,说明满堂支架具有较好稳定性,切割计算方法较为准确,具有计算快捷、计算灵活等优点,可为类似工程支架设计、验算及施工提供参考和借鉴。

    2020年02期 v.40;No.172 268-274页 [查看摘要][在线阅读][下载 2990K]
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  • 西北五省地区民居被动式建筑设计策略模拟

    丁育陶;夏博;韩靖;赵敬源;

    在城镇及乡村建筑设计之初,气候经验与现代化样式自然成为民居建筑设计的基本依据与遵循标准,西北五省地区也不例外。调研结果显示,在西北五省地区新建与改建的乡村民居住宅中,室内居住热环境与建筑节能效果并不明显,不太符合环保节能与绿色发展的要求。因此,如何在保证经济性与热舒适性的同时,最大限度地降低建筑能耗,便成了乡村民居被动式设计策略选择上的一大问题。文中结合当地气候数据,利用Climate Consultant气候分析软件对焓湿图、当地温度与太阳辐射量进行分析对比,得出适用于当地建筑的被动式设计策略,并通过Design Builder对其进行模拟验证。结果表明,合理设置建筑窗墙比与阳光间、外围护结构传热系数参数以及增设南侧窗户遮阳,可有效降低乡村民居建筑能耗。同时针对不同被动式建筑设计策略与组合式被动式设计策略对降低建筑能耗效果的对比,为当地在改建或新建民居选择设计方案时提供参考与借鉴。

    2020年02期 v.40;No.172 275-283页 [查看摘要][在线阅读][下载 5355K]
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  • 基于未确知测度理论的岩溶隧道塌方风险预警

    王天瑜;屈丽娜;倪利智;沈丹红;宁世强;

    为准确地判定岩溶隧道开挖过程中的塌方风险,应用未确知测度理论,建立塌方风险预警模型。首先,根据隧道塌方的影响因素分析,建立隧道开挖塌方风险预警的三级指标体系,选取年平均降雨量、单轴抗压强度、围岩渗透系数、岩溶直径、隧道埋深、开挖工法等18项指标作为预警指标,包括9个定量指标和9个定性指标,划分5个预警等级。其次,构建各定量指标和定性指标的分级标准,构造各定量指标的未确知测度函数,利用信息熵理论计算各指标权重,依照置信度识别准则进行塌方风险预警等级判定。最后,选取某岩溶区隧道工程为实例,验证该预警模型的适用性。结果表明:该隧道开挖塌方风险预警等级为Ⅲ级,即为橙色预警等级,该结果与实际情况较吻合,说明隧道开挖过程中存在较大坍塌危险,隧道内应配备专职地质灾害安全员,并对地质灾害进行不间断监测。该预警方法能够为提前采取塌方风险防范措施和编制应急预案提供理论依据,也为隧道塌方风险预警提供新的思路。

    2020年02期 v.40;No.172 284-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
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  • 优化n型接触极钝化多晶硅太阳能电池的硼扩散工艺

    李琛;Udo R■mer;Alison Lennon;

    光伏产业对高效率和低成本太阳能电池的需求促进了太阳能电池制造工艺的不断优化。在制造过程中,控制硅晶片尺寸和硅中杂质浓度的需求变得越来越重要。目前,太阳能电池的标准化生产线包括采用柴可拉斯基工艺制作硅锭,将硅锭切块,晶圆切片,纹理化,发射极扩散,边缘隔离,抗反射涂层,丝网印刷,退火以及最终测试。该生产线的每个步骤都可以分别进行优化,以提高太阳能电池的效率。文中主要研究n型接触极钝化多晶硅太阳能电池的硼扩散过程,研究扩散曲线对太阳能电池效率的影响。首先,使用EDNA2进行仿真模拟以确定重掺杂区的参数,进而使用Quokka软件进行进一步模拟,从而获得光伏参数开路电压(V_(OC))和填充因数(FF),并确定最佳扩散温度和时间,为后续的实验节省大量时间并提供指导方案。通过对扩散温度和氧化时间的分析,优化扩散过程中的相关参数,提高太阳能电池的性能。最终将实验结果与模拟结果相对应,判断工艺优化是否有效,符合预期结果。

    2020年02期 v.40;No.172 298-303页 [查看摘要][在线阅读][下载 2648K]
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  • 哈日凹陷巴音戈壁组碎屑岩储层及微观孔喉特征

    郑立巍;董书宁;唐胜利;王东辉;王志伟;常志仁;蔡秦秦;

    通过对银根-额济纳旗盆地哈日凹陷巴音戈壁组13块岩心样品的恒速压汞测试,结合扫描电镜观测、显微组分鉴定,对储层岩石学特征、孔隙发育情况及微观孔喉特征进行了研究。结果表明,岩石以粉砂质泥岩、岩屑石英砂岩为主,孔隙主要发育晶间孔、粒间缝、粒间溶孔和粒内溶孔,孔隙度在0.1%~3.4%之间,渗透率在0.004~1.327×10~(-3)μm~2之间。孔喉主要为片状和弯片状吼道,喉道普遍狭窄,孔喉大小分布不集中,半径分布在0.004~0.066μm之间,连通性差,储层最大孔喉半径、平均孔喉半径与孔隙度、渗透率之间具有较好的相关性。毛细管压力曲线特征为中排驱压力-微细喉道型和高排驱压力型-微喉道型,特低渗透碎屑岩储层孔隙结构具有孔喉连通性差及孔喉性质差异大的特点,哈日凹陷巴音戈壁组特低渗透碎屑岩储层性质主要由喉道控制,喉道控制储层渗透性,进而决定开发难度和开发效果。

    2020年02期 v.40;No.172 304-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 6372K]
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  • 基于FDS的高层居民楼火灾模拟

    王炜罡;文虎;贾勇锋;

    当前高层建筑火灾形势严峻、严重威胁人身安全,造成财产损失。而高层居民楼与居民的生活息息相关,高层居民楼发生火灾更是对人民生命财产安全的沉重打击。针对当今社会高层居民楼火灾频发的现实问题,通过调查研究国内高层居民楼火灾事故,分析高层居民楼火灾的特点,利用FDS火灾模拟软件,以某社区的一栋居民楼为研究对象,结合定性分析和火灾动态模拟,全面的对高层居民楼火灾应急管理进行分析,从CO浓度分布图、能见度分布图、烟气分布图总结出高层居民楼发生火灾时的直接、间接原因以及一系列环境参数的变化规律。建议加强消防基础建设和消防设备的研发改进,提高消防设备的实用性和功能性,研究出专门适合高层建筑的消防设备和防火保护设施,同时加强高层居民楼火灾应急演练和消防救援的教育,让居民能够深入了解在发生火灾时应做的事情。

    2020年02期 v.40;No.172 314-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K]
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  • 高雷诺数下不同湍流润滑模型对水润滑橡胶轴承润滑特性的影响

    杜媛英;李明;任兴星;

    为研究高雷诺数运行工况下的水润滑橡胶轴承的润滑特性,采用4种不同的湍流润滑数学模型,利用有限差分法,首先分析了4种不同湍流模型下的雷诺数,水膜厚度,衬层变形及水膜压力分布规律;然后对不同湍流润滑模型下的雷诺数随偏心率的变化规律进行了研究;最后讨论了4种湍流润滑模型下的承载力和最大膜压随偏心率、转速和间隙比的变化。结果表明:4种湍流润滑模型下的衬层变形和最大膜压均大于层流润滑,其大小顺序为:青木弘-原田正躬模型>Ng-Pan湍流模型>Constantinescu湍流模型>Hirs湍流模型;不同润滑模型下偏心率对雷诺数的影响不大。采用湍流润滑模型计算的承载力和膜压远大于层流润滑,层流假设不再适用高雷诺数下水润滑橡胶轴承的实际运行工况,同时在此工况下采用青木弘-原田正躬湍流润滑模型比其他3种润滑模型更为合理。随着偏心率的增大,承载力和最大膜压非线性增大;随着转速的增大,承载力和膜压近似线性增大;随着间隙比的增大,承载力非线性减小,膜压近似线性增大。

    2020年02期 v.40;No.172 321-329页 [查看摘要][在线阅读][下载 5500K]
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  • 基于压缩感知的小电流接地系统故障选线方法

    郝帅;范文璐;付周兴;马旭;

    针对电力系统故障选线中存在故障信号幅值小、噪声干扰大、波形不稳定等造成故障选线不准确的问题,在压缩感知理论框架下提出了基于压缩感知的小电流接地故障选线新方法。首先,利用Simulink搭建了10 kV电压等级的小电流接地模型,在其基础上通过设置故障相,提取各条线路中的零序电流;然后利用压缩感知算法对所提取的零序电流进行压缩,从而得到压缩零序电流特征;接着通过调整线路参数得到大量正常线路以及故障线路中经过压缩的零序电流特征样本;最后利用径向基神经网络构造了小电流接地故障选线模型。实验结果表明所提出的小电流接地故障选线方法不仅具有较高的精度,而且有较强的鲁棒性。

    2020年02期 v.40;No.172 330-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 2363K]
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  • 变压器绕组累积形变模拟与仿真

    吴伟丽;于昌隆;

    随着现代电力系统的建设与发展,短路电流水平不断攀升,甚至超过了有些变压器耐受水平。对变压器进行校核可以及时发现绕组缺陷,有利于电力部门维修进而避免电力事故的发生。为此,提出了考虑短路电动力累积效应的变压器校核方法。首先,分析了变压器绕组形变累积效应与短路电流冲击次数的关系;其次,利用有限元方法和有限元软件,搭建了模拟了短路情况下变压器漏磁场-电动力冲击-绕组形变的累积效应仿真模型;最后,在已构建仿真模型的基础上,对实际运行变压器绕组形变情况进行了模拟分析。研究结果可作为变压器校核提供参考,具有较重要的理论参考意义。

    2020年02期 v.40;No.172 336-341+368页 [查看摘要][在线阅读][下载 1504K]
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  • 基于改进PSO-SVM的燃煤电厂烟气含氧量软测量

    苏涛;潘红光;黄向东;邵小强;马彪;

    针对燃煤电厂烟气含氧量测量成本高、使用过程复杂且精度低等问题,应用软测量的方法来代替氧量传感器估计锅炉烟气含氧量。首先分析烟气含氧量的化学原理和锅炉工艺,初步选取合理的辅助变量,同时引入邓氏关联度分析法对燃煤电厂数据做降维处理,利用支持向量机建立辅助变量与烟气含氧量之间的软测量模型。其次,针对软测量模型参数优化问题,提出一种改进的粒子群优化算法,并对模型中的惩罚参数和核函数参数进行优化,进而利用算法得到的优化值构建改进的烟气含氧量软测量模型。最后,通过仿真验证改进的粒子群优化算法的有效性,并与传统方法进行了对比研究,发现该方法较传统方法预测精度更高、泛化性更好,烟气含氧量预测值的相对误差范围从[0,0.07]降至[0,0.02],均方根误差RMSE为0.060 4.结果表明:所建立的烟气氧含量软测量模型能够满足燃煤电厂对于烟气氧含量测量的精度需求,可以很好地解决烟气含氧量软测量精度低的问题,在燃煤电厂热效率提升和锅炉控制系统性能优化方面具有指导意义。

    2020年02期 v.40;No.172 342-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K]
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  • 结合退火优化和遗传重采样的RBPF算法

    孙弋;张笑笑;

    RBPF是一种有效解决同时定位和建图的算法。传统的RBPF算法使用的粒子数目多并且频繁地执行重采样,导致粒子退化且估计能力下降,从而构建的栅格地图精度不高。针对上述缺点,对RBPF提出优化,首先将机器人的运动模型与观测模型结合作为其混合提议分布,同时利用退火参数优化混合提议分布,调控两者在提议分布中的比例,使其更加精确;其次在重采样过程中根据粒子的权值对其进行分类,对高权重以及低权重粒子引入自适应遗传算法变异交叉操作,减少了重采样次数,有效维持了粒子多样性。在MATLAB上进行仿真验证,同时结合了Kobuki运动底盘在机器人操作系统(ROS)上进行实际验证。实验结果表明,与传统的RBPF算法相比,算法能够使用更少的粒子精确估计出机器人的位姿及路标,能够建立精度更高的栅格地图,并且具有更低的均方根误差和计算时间。

    2020年02期 v.40;No.172 349-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 1864K]
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  • 矿山井下超宽带无线定位算法研究

    朱代先;孙小婷;郭明香;张威虎;郭苹;

    针对矿山井下环境复杂,存在非视距(NLOS)传播以及多径现象,以及对人员和设备的定位精度要求高等现象,而传统的基于距离的无线传感网络定位技术,如RFID射频识别技术、WiFi定位技术等存在传输距离短、抗多径效应差、定位精度低等问题。在对现有的矿山井下目标定位技术系统分析的基础上,提出了一种基于超宽带技术的矿山井下联合无线定位方法。在发射与接收台之间采用超宽带UWB技术,采用粒子滤波算法进行位置估计,并用TDOA/RSS联合技术获得的观测信号对位置进行修正。实验结果表明,与传统单一的井下定位技术相比,基于粒子滤波的TDOA/RSS联合定位技术降低了多径和NLOS对井下目标定位精度的影响,提高了井下定位精度。本联合技术在具有更低成本、易实现的情况下,能够达到更高的定位精度。

    2020年02期 v.40;No.172 356-362页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K]
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  • 基于PSO-Adam-GRU的煤矿瓦斯浓度预测模型

    马莉;潘少波;代新冠;宋爽;石新莉;

    煤矿瓦斯浓度的精准预测是矿井瓦斯防治的关键。为了准确可靠地预测工作面瓦斯浓度,提出了一种基于门控循环单元方法的工作面瓦斯浓度预测模型。采用邻近均值法对数据缺失值和异常值进行补全,采用MinMaxScaler方法对实验数据进行归一化处理,为了提高模型精度和稳定性,采用粒子群算法和Adam算法对GRU超参数进行优化,从而构建了基于PSO-Adam-GRU的工作面瓦斯浓度预测模型。以崔家沟煤矿生产监测数据为样本数据进行模型训练,采用平均绝对误差、均方根误差、运行时间3种评价指标对预测模型性能进行评估,并将预测结果与BPNN和LSTM进行对比。结果表明:PSO-Adam-GRU较BPNN和LSTM具有更高的精度和稳定性,在预测过程中MAE可降低到0.058,RMSE可降低到0.005.结果表明,基于PSO-Adam-GRU的瓦斯浓度预测模型和参数优选方法可有效预测出瓦斯浓度,该模型在瓦斯浓度时间序列预测方面具有更高的准确性和鲁棒性,可为矿井瓦斯治理提供一定指导意见。

    2020年02期 v.40;No.172 363-368页 [查看摘要][在线阅读][下载 2172K]
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  • 采用曲率扩散和边缘重建的深度图像空洞修复

    牟琦;夏蕾;李占利;李洪安;

    传统的深度图像空洞修复算法,针对离散空洞和物体内部及背景中的空洞修复效果较好,但当物体边缘处存在较大面积空洞时,采用传统的修复方法,会出现物体边缘过填充或欠填充现象,造成边缘几何失真、边界模糊等问题。采用曲率扩散和边缘重建的深度图像空洞修复方法。首先获取深度图像空洞掩膜,确定空洞区域;然后使用曲率扩散模型填充空洞,并使用二值分割滤波获取边缘信息,得到待重建的像素;最后,通过马尔科夫随机场模型重建深度图像中的物体边缘纹理,去除模糊现象。曲率扩散模型将深度图像视为一个流体扩散方程,利用等照度线和曲率分布确定扩散强度,将局部结构从空洞的外部向内部扩散,能够准确的填充较大面积的空洞结构;马尔科夫随机场模型利用邻域系和连通系的能量函数表示结构信息,能够有效重建修复后的深度图像边缘纹理,从而去除物体边缘模糊。实验结果表明,相比传统的深度图像修复方法,采用文中方法修复后深度图像的平均梯度指标提高了10%-25%,可以有效地实现对深度图像中物体边缘处较大面积空洞的修复,得到结构完整、边缘纹理清晰的深度图像。

    2020年02期 v.40;No.172 369-376页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K]
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