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新能源大规模并网环境下变电站防孤岛技术研究

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 161-171页

作者：耿新马文恒武琼王临宁翟君毅赵建军国网河南省电力公司平顶山供电公司河南平顶山467000 河南平高通用电气有限公司河南平顶山467000

针对新能源规模化并网给变电站带来的孤岛运行风险,研究基于电网拓扑和纵向通信的全站孤岛识别技术及相关切机策略。针对现有变电站新能源联切回路错综复杂的现状,基于电网拓扑模型,设计以联切矩阵为主的回路优化策略,建立联切间隔与新... 详细信息

针对新能源规模化并网给变电站带来的孤岛运行风险,研究基于电网拓扑和纵向通信的全站孤岛识别技术及相关切机策略。针对现有变电站新能源联切回路错综复杂的现状,基于电网拓扑模型,设计以联切矩阵为主的回路优化策略,建立联切间隔与新能源间隔之间的映射关系,大幅降低新能源间隔扩建时电网在运设备配合传动频率及后期运维难度。针对区域孤岛问题,提出基于多站信息融合的孤岛广域判别技术。采集并分析开关量、功率突变等关键信息,结合就地电气量变化得出可靠判别结果,避免新能源出力与孤岛负荷大体平衡时因无法快速识别孤岛带来的备自投及重合闸误动风险。研究表明,以联切矩阵为主的回路优化策略能大幅降低现场新能源联切回路数量,基于多站信息融合的孤岛广域判别技术可解决新能源出力与孤岛负荷大体平衡时孤岛识别问题。结合电网侧过/欠压及过/欠频等判据,形成完备的电网侧变电站反孤岛解决方案。

关键词：新能源并网联切孤岛矩阵

应用多尺度融合策略和改进YOLOV5的道路病害无人机检测

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地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1991-2007页

作者：程传祥金飞林雨准王淑香左溪冰李军杰苏凯阳信息工程大学郑州450001 河南城建学院平顶山467036 平顶山学院平顶山467000

结合无人机和深度学习目标检测算法自动检测道路病害具有范围广、成本效益高等优势。然而,道路病害的形状和大小变化剧烈,很难完整检测它们。此外,受限于计算资源,通用的目标检测算法只适用于小尺寸影像(512像素×512像素或640像素×64... 详细信息

结合无人机和深度学习目标检测算法自动检测道路病害具有范围广、成本效益高等优势。然而,道路病害的形状和大小变化剧烈,很难完整检测它们。此外,受限于计算资源,通用的目标检测算法只适用于小尺寸影像(512像素×512像素或640像素×640像素),很难直接应用于大尺寸的无人机影像(5 472像素×3 648像素或7 952像素×5 304像素)。使用传统方法检测大尺寸影像中的多尺度目标会出现大尺寸目标切分、小尺寸目标漏检等问题。针对上述问题,本文提出了一种结合全局-局部多尺度融合策略和YOLOv5-RDD的创新解决方案。(1)构建了YOLOv5-RDD模型,在现有YOLOv5模型的基础上,设计多尺度C3(MSC3)模块和上下文特征金字塔网络(CFPN),增强了对多尺度目标的检测能力。(2)提出了一种全局-局部多尺度融合策略,利用下采样和切分手段获取大尺寸无人机影像的全局和局部信息,然后叠加全局和局部多尺度信息以获取整个大尺寸影像的多尺度信息,并采用中心非极大值抑制算法优化检测结果。(3)为验证所提方法的有效性,创建了一个专门用于无人机道路病害检测的UAV-RDD数据集。实验结果显示,与原始的YOLOv5模型相比,新模型YOLOv5-RDD在mAP上提升了5.8%,而全局-局部多尺度融合策略相比传统方法在mAP上提升了9.73%,充分证明了本文方法的有效性和优越性。

关键词：道路病害检测 YOLOv5 无人机影像目标检测大尺寸影像多尺度特征融合非极大值抑制

含动态二硫键与硅氧键的环氧树脂复合材料的制备与表征

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工程塑料应用 2024年第8期52卷 22-29页

作者：郭子健赵勋陈华义平煤神马集团工程塑料有限公司河南平顶山467000 神马实业股份有限公司河南平顶山467000

作为一类新兴的聚合物材料,类玻璃高分子(vitrimer)由于其交联网络中含有可动态交换的可逆共价键,可在外加刺激下展示出动态的特性而不影响交联网络的完整性,从而既具有热塑性材料的可加工性又具有热固性材料的交联结构,能够减少塑料废... 详细信息

作为一类新兴的聚合物材料,类玻璃高分子(vitrimer)由于其交联网络中含有可动态交换的可逆共价键,可在外加刺激下展示出动态的特性而不影响交联网络的完整性,从而既具有热塑性材料的可加工性又具有热固性材料的交联结构,能够减少塑料废弃造成的环境污染和资源浪费,因而备受关注。为了有效改善因热固性环氧树脂不可回收而造成的环境问题,通过一锅法将硅氧键和二硫键引入环氧树脂交联网络,制备了一系列含双重动态共价键的多壁碳纳米管(MWCNTs)/vitrimer复合材料(EPGCSLx)。研究了MWCNTs不同掺杂量下材料的导电性、热力学性能、自修复性能、再加工和可降解性。结果表明,EPGCSL5(MWCNTs质量分数为5%)具有良好的导电性(电导率为2.09 S/m)和力学性能(拉伸强度为8.12 MPa,断裂伸长率为84.67%)。EPGCSL5还具有可再加工性、可降解性和光热性能,充分结合了vitrimer和环氧树脂复合材料的优点。此外,EPGCSL5被制备成人体运动传感器,证明了其作为运动传感器的应用潜力。

关键词：类玻璃高分子二硫键硅氧键环氧树脂复合材料碳纳米管

基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策

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煤炭科学技术 2024年第1期52卷 221-231页

作者：李延河倪小明王保玉谭学斌平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 中国平煤神马控股集团有限公司河南平顶山467000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学煤系气资源高效开发研究院河南焦作454000

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高... 详细信息

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出“两场”演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策。结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出“波动-线性降低”的变化规律,位移呈现出“几乎未发生变化-类双曲线型”的变化规律。最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固。研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件。建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性。该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导。

关键词：采动井套管破断防控对策加强件上覆岩层组合

花岗岩劈裂破坏电磁-震动有效信号重构与混沌特征

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1375-1387页

作者：宋大钊童永军邱黎明韦梦菡王满郭明功北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 炼焦煤资源绿色开发全国重点实验室河南平顶山467036 平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467036

电磁辐射、震动监测技术广泛应用于地下工程动力灾害的监测预警,对地下工程的安全高效开发具重要意义。深入研究电磁-震动信号有助于推动岩体监测预警技术的发展,然而当前电磁辐射和震动信号(电磁-震动)分析主要集中于信号的相关性和时... 详细信息

电磁辐射、震动监测技术广泛应用于地下工程动力灾害的监测预警,对地下工程的安全高效开发具重要意义。深入研究电磁-震动信号有助于推动岩体监测预警技术的发展,然而当前电磁辐射和震动信号(电磁-震动)分析主要集中于信号的相关性和时频特征,对于花岗岩破裂电磁-震动信号的非线性动力特征研究较少,相关特征尚未明确。基于此,利用经验模态信号(EMD)重构和分形理论相结合的方法,分析了花岗岩劈裂破坏电磁-震动信号的混沌特征,揭示了电磁-震动信号非线性动力特征。研究结果表明:花岗岩劈裂破坏产生的电磁辐射与震动信号在时间上具有较好的一致性,劈裂破坏产生的电磁-震动信号频谱集中在中低频段;花岗岩破坏有效电磁辐射信号的盒维数D_(E)=1.600 6,有效震动信号的盒维数D_(A)=1.594 8,两者频率结构特征高度相似;利用EMD分解重构方法可以获得花岗岩破裂有效电磁辐射与震动信号,使用EMD分解重构去除了高频存在的干扰对花岗岩破裂电磁-震动信号中的混沌特征描述更为精准。有效电磁辐射与震动信号包含的低频、大能量信号比原始信号更多,更能表征微小裂纹扩展;重构后电磁-震动信号的不均匀度相较于初始信号整体有明显的上升,不同能量信号出现的频率关系整体出现下降,重构后的有效电磁-震动信号以低频、大能量信号为主,但震动信号的不均匀程度大于电磁辐射。

关键词：电磁-震动信号信号重构经验模态分解混沌分析分形维数

绝缘热管在大容量环保充气式开关柜应用可行性分析

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高压电器 2024年第6期60卷 10-18页

作者：费翔朱志豪孙河南郭锋卢留洋张庆飞平高集团有限公司河南平顶山467000

文中首先针对热管传热原理进行了研究,基于CFD建模和仿真探寻了热管内部液态和气态工作介质冷凝蒸发的相互作用过程,通过与铜棒对比相同边界条件下的冷热端温度差和热阻,验证了热管高导热性的特点。然后对大容量充气式开关柜的温升传热... 详细信息

文中首先针对热管传热原理进行了研究,基于CFD建模和仿真探寻了热管内部液态和气态工作介质冷凝蒸发的相互作用过程,通过与铜棒对比相同边界条件下的冷热端温度差和热阻,验证了热管高导热性的特点。然后对大容量充气式开关柜的温升传热过程进行了分析,对采用了热管结构的充气柜,在进行温度场仿真分析时将热管模型进行等效处理,忽略内部较为复杂的相变传热过程,可大幅提高计算效率,并通过试验验证了与气流场仿真结果的偏差在10%以内。最后提出了一种提高热管工作效率的绝缘热管结构,通过合理设计内部腔体、铜管嵌件和冷热段传热基座,并选用合适的工作液介质,使其同时满足绝缘和传热的要求,应用在12 kV/4000 A环保充气柜上,顺利通过了绝缘和1.1倍温升试验考核。

关键词：绝缘热管大容量充气式开关柜散热设计工质热传导系数相变传热热阻

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一种断路器分闸时间调整优化分析方法

高压电器 2024年第10期60卷 206-211,220页

作者：宋广民段晓辉惠勇锋刘宇李新刚李美荣郭良超平高集团有限公司河南平顶山467001

文中提出了一种断路器用弹簧操动机构分闸时间调整方法,该方法可以在不改变断路器操作电压和运动速度的工况下,实现断路器分闸时间的调整,并通过仿真优化和实际样机试验测试,验证了调节分闸时间的有效性,为后续断路器弹簧操动机构的设... 详细信息

文中提出了一种断路器用弹簧操动机构分闸时间调整方法,该方法可以在不改变断路器操作电压和运动速度的工况下,实现断路器分闸时间的调整,并通过仿真优化和实际样机试验测试,验证了调节分闸时间的有效性,为后续断路器弹簧操动机构的设计、运维检修以及变电站保护时间调整等工作提供优化参考,具有一定的指导意义。

关键词：断路器弹簧操动机构分闸时间优化设计

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定向深孔探放水技术在平煤五矿的应用

煤炭工程 2024年第5期56卷 63-68页

作者：王猛刘军亮和平张影朱景佩平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467091

为了解决平煤五矿上层煤采空区积水威胁到下层煤开采的问题,对当前采空区积水空间位置及积水量进行分析,从经济性、合理性以及时间效应三个方面对三种排水方案进行比选,分析了定向深孔探放水技术相较于常规钻孔探放水技术具有的优势,最... 详细信息

为了解决平煤五矿上层煤采空区积水威胁到下层煤开采的问题,对当前采空区积水空间位置及积水量进行分析,从经济性、合理性以及时间效应三个方面对三种排水方案进行比选,分析了定向深孔探放水技术相较于常规钻孔探放水技术具有的优势,最终确定定向深孔探放水技术为最优方案。基于此,研究了定向深孔探放水技术的设计方案及施工工艺,并进行现场应用试验,同时采用了固安特封孔技术,与传统水泥浆封孔技术相比缩短了88%的封孔时间,累计排放采空区积水量近30000 m^(3),解决了己_(15)-32020采空区水害问题,掩护了巷道安全掘进。

关键词：探放水定向钻探矿井水害封孔工艺

弹簧机构分闸锁扣系统对高压断路器分闸时间影响研究

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高压电器 2024年第8期60卷 37-42页

作者：惠勇锋段晓辉郭良超马琰刘宇何保营宋广民李美荣许家源牛平凯赵莉平高集团有限公司河南平顶山467001

高压断路器是电力系统中重要的保护和控制设备。高压断路器可以采用弹簧机构来执行分闸动作,断路器分闸时间是指处于合闸位置的断路器,从弹簧机构分闸脱扣器带电时刻到所有各极弧触头分离时刻的时间间隔。弹簧机构分闸脱扣器动作时间在... 详细信息

高压断路器是电力系统中重要的保护和控制设备。高压断路器可以采用弹簧机构来执行分闸动作,断路器分闸时间是指处于合闸位置的断路器,从弹簧机构分闸脱扣器带电时刻到所有各极弧触头分离时刻的时间间隔。弹簧机构分闸脱扣器动作时间在断路器分闸时间中占比50%左右,通过改变弹簧机构分闸锁扣器动作时间是调整断路器分闸时间关键因素。为有效调整断路器分闸时间,文中根据断路器分闸动作的原理,以高压断路器用弹簧机构分闸锁扣系统为研究对象,采用机械动力学仿真计算分析方法,分析分闸锁扣系统对断路器分闸时间的影响,并采用KOCOS机械特性测试仪和Phantom高速摄像机进行试验验证,并据此进行优化分析。结果表明,改变分闸锁扣系统中分闸一级锁闩结构对调整高压断路器分闸时间效果显著。对其他断路器或电气设备机械特性优化有一定的借鉴作用。

关键词：高压断路器弹簧机构分闸时间仿真计算