检索结果-南通市图书馆

作者：张梓豪东北电力大学

学位级别：硕士

电力作业涉及高压、强电,操作不当或监管不严易引发严重事故。目前,电力作业违章管控侧重于安全帽和安全带等个人防护用品的检测,但对于作业现场接吸烟、翻越围栏等违章行为的检测仍显不足。本文基于电力作业现场视频监控数据,通过提取... 详细信息

电力作业涉及高压、强电,操作不当或监管不严易引发严重事故。目前,电力作业违章管控侧重于安全帽和安全带等个人防护用品的检测,但对于作业现场接吸烟、翻越围栏等违章行为的检测仍显不足。本文基于电力作业现场视频监控数据,通过提取时序连贯的人体骨骼关键点作为行为特征,进行了符合实际电力作业现场环境的作业人员违章行为识别方法研究,主要研究内容如下:(1)当阴天或夜晚光线不足时,室外电力作业的图像呈现出弱光状态,骨骼关键点的识别精度降低。更为复杂的是,有时由于光源分布不均,弱光中还会夹杂着局部强光,这种复杂的光线条件进一步加剧了行为识别的难度。针对该问题,本文提出了一种考虑强光抑制的电力作业现场弱光图像增强方法,首先通过滑动窗口搜索强光强,然后利用光效分解网络剔除光效层,合成背景层,最后输入基于核选择模块的Zero-DCE弱光增强网络,提高图像质量。实验表明,该方法有效提升了弱光环境下电力作业现场的图像质量,为骨骼关键点提取奠定了良好的图像基础。(2)复杂的人体骨骼关键点检测网络伴随着庞大的参数量和计算量,影响电力作业违章行为识别的效率。针对该问题,本文提出了一种基于通道空间加权的轻量级人体骨骼关键点检测网络Lite CSW-HRNet,该网络的条件通道加权模块分别沿通道和空间维度独立并行计算权重图,使用最大池化和平均池化充分保留原有特征;在通道权重计算中引入自适应一维卷积来聚合相邻通道间的信息,避免了通道降维的不利影响;在空间权重计算中,使用7×7卷积来增加感受野以聚合更广的空间上下文信息。实验表明,该网络的性能优于其他轻量级人体骨骼关键点检测网络。(3)传统图卷积忽略了手和脚的关联性,影响攀爬设备和翻越围栏违章行为的识别;固定感受野的时间卷积在识别打电话和吸烟等相似行为时准确率低。针对以上问题,本文提出了一种基于双流结构的增强时空图卷积电力作业人员违章行为识别方法。首先以安全帽和安全带为特征使用YOLOv5对人员进行检测,确定是否为电力作业人员;然后设计了一种增强时空图卷积特征提取网络,其中空间上的自适应图卷积,加强了非直接相连关节的关联性;时序上的基于通道注意力机制的多尺度时间卷积,充分提取了行为的全过程特征;最后用关节流和骨骼流构建了双流结构的行为识别模型。实验表明,该方法能识别电力作业人员攀爬设备、翻越围栏、吸烟、踩踏设备、打电话的违章行为,识别精度达到94.1%。

关键词：电力作业违章行为识别弱光图像增强关键点检测深度学习

基于博弈论的工业园区多元可控负荷集群划分与协同优化研究

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基于博弈论的工业园区多元可控负荷集群划分与协同优化研究

作者：王惠锋东北电力大学

学位级别：硕士

作为需求侧管理(Demand Side Management,DSM)的衍生手段之一,需求响应(Demand Response,DR)通过经济利益上的刺激以改善用户的用电行为模式,在降低负荷峰谷差方面效果显著,能够有效达到削峰填谷的作用。随着我国电力市场化改革进程的... 详细信息

作为需求侧管理(Demand Side Management,DSM)的衍生手段之一,需求响应(Demand Response,DR)通过经济利益上的刺激以改善用户的用电行为模式,在降低负荷峰谷差方面效果显著,能够有效达到削峰填谷的作用。随着我国电力市场化改革进程的推进与发展,在工业园区层面下,如何攫取各响应主体最大利润以引导用户积极参与需求响应成为亟待解决的新问题。本课题基于响应流程中市场信息披露有限且工业园区内用户与负荷聚合商(Load Aggregator,LA)能够自由缔结合约的情形,在电力需求响应市场环境下针对激励型需求响应构建了双层博弈模型,提出了以聚合商为视角的最佳博弈策略以及针对用户的收益分配方式,验证了采用所提博弈架构能够有效提高用户收益,并将用户不满意度限制在较低水平,随后对比分析了采取不同典型收益分配策略下负荷聚合商名下合作用户的变化趋势;在此部分研究的基础上,又提出了一种工业园区层面下的电-碳联合需求响应交易机制,并引入园区内碳配额拍卖从而构建了负荷聚合商间的双重非合作博弈,通过算例分析验证了采取该博弈结构有助于各市场主体经济收益的提高。主要的具体研究工作如下:(1)通过博弈论的角度阐述了基于博弈利益关系的工业园区负荷集群划分方法,宏观层面上分析了激励型需求响应基本交易流程及工业园区层面下需求响应的物理及信息交互结构;微观层面上介绍了由于负荷数据多维化、海量化所造成的必须对负荷进行降维聚类处理的基于谱聚类算法的负荷集群划分方法,以及具体的负荷聚类流程和该方法中信息熵分段聚合近似原理,为接下来两章的研究内容打下基础。(2)考虑工业园区内用户的利益关系,建立以不完全信息贝叶斯博弈作为上层、以合作博弈作为下层的多主体双层博弈架构;其次以最大化自身利益为目标,采用改进的虚拟遗憾最小化(Counterfactual Regret Minimization,CFR)思想结合启发式算法求解博弈均衡,达成园区内的稳定合作关系;最后通过算例进行验证,分别设置了不同场景下申报策略和收益分配两方面的多个对比模型,结果表明所提方法得出的策略能够提高用户收益,且利益分配机制的合理选择能够在提高用户需求响应积极性方面起到促进作用。(3)基于现行碳配额市场交易情况,丰富并完善了一种电-碳联合需求响应交易机制,以碳配额的奖惩作为手段间接促进需求响应行为的参与积极性;随后引入园区内碳配额拍卖机制构建了负荷聚合商间的双重非合作博弈,通过算例分析验证了所提机制的有效性,以及采取该博弈架构有助于碳配额在园区内的有效流动带来各个市场主体的经济收益增加。

关键词：多主体需求响应贝叶斯博弈非合作博弈电力市场电-碳市场工业园区不完全信息

基于知识图谱的大田作物病虫害知识库研究与应用

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基于知识图谱的大田作物病虫害知识库研究与应用

作者：迟新妍东北电力大学

学位级别：硕士

病虫害是农作物生长的重大危害,进行科学的防治是降低病虫害危害和粮食损失的关键环节。如何防、何时防、怎么治需要具备一定的大田作物病虫害防治知识。互联网的发展已经让病虫害的数据信息虽易于获取,但这些数据资源处于离散、孤立的... 详细信息

病虫害是农作物生长的重大危害,进行科学的防治是降低病虫害危害和粮食损失的关键环节。如何防、何时防、怎么治需要具备一定的大田作物病虫害防治知识。互联网的发展已经让病虫害的数据信息虽易于获取,但这些数据资源处于离散、孤立的分散状态,增加了相关从业人员获取有效信息的难度。如何整合相关的信息,形成一个统一的、全面的知识体系,充分挖掘隐含在文本中的意图,为农作物病虫害的科学防治提供服务具有重要现实意义。本课题的主要研究内容如下:(1)提出基于多特征嵌入的大田作物病虫害命名实体识别模型。考虑到农业领域文本的特点,如汉字的复杂性、缺乏明确的分隔符号以及病虫害命名在不同作物中的多样表现,本研究设计了一个基于多特征嵌入的模型。该模型利用字级和词级向量以及汉字的字形特征,结合双向长短期记忆网络(Bi LSTM)和自注意力机制,通过条件随机场(CRF)实现对大田作物病虫害实体的细粒度识别。此方法有效克服了传统方法在复杂农业文本上的限制,该模型相较于原有传统模型提升了11.67%,提高了实体识别的鲁棒性。(2)提出基于Casrel的大田作物病虫害实体关系联合抽取模型。针对大田作物病虫害领域缺乏公开的语料库和标注数据等问题,且该领域文本存在句子长度差异大、短句信息不完备以及关系重叠等问题,模型融合了Ro Berta-wwm预训练模型和Casrel标注器,利用特定关系尾实体解码器,识别所有可能存在的预设的关系和尾实体,实现了紧凑编码和语义丰富的特征向量获取,解决了处理复杂关系模式的挑战,增强对实体间错综复杂关系的理解能力。该模型特别适用于处理文本中的长短句、关系重叠等问题,相较于原有传统模型提升了7.22%,显著提升模型的稳健性和准确性。(3)提出基于多任务学习的意图识别与槽位填充联合模型,旨在从用户查询中精确捕捉意图,并据此填充知识图谱中的相应槽位,实现高效的知识问答功能。模型采用共享主干网络处理输入,针对各任务设计独立输出层,编码阶段融合嵌入层、Bi LSTM和多头注意力机制,后者有效提取多层次语义特征,增强上下文信息利用。此外,模型整合意图识别与槽位填充,相较于原有传统模型提升了2.79%,提升了模型整体识别准确性,不仅提升了对用户查询的理解能力,也增强了知识问答系统的准确性。综上所述,本文通过对改进大田作物病虫害命名实体识别模型和大田作物病虫害实体关系联合抽取模型更精确的抽取相关大田作物病虫害知识,完善该领域知识图谱,将抽取的知识构建更全面的知识库,利用改进意图识别与槽位填充联合模型,更精准理解用户查询意图和关键信息,从语义层面理解用户意图,更高效的利用农作物病虫害知识库,有效提升对农业领域病害虫害防治信息的理解和处理效率。

关键词：深度学习大田作物病虫害知识图谱意图识别与槽位填充

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基于内燃燃烧器出口火焰图像研究

基于内燃燃烧器出口火焰图像研究

作者：宋悦东北电力大学

学位级别：硕士

我国人口众多,用电量在快速增加,只靠新型发电是远远不够的,目前火力发电接近七成,依旧占据主导位置。随着“双碳”战略发展目标提出后,火电机组越来越承担起了电网调峰的任务。如何有效帮助操作人员及时调整风粉比、回热风参数、温度... 详细信息

我国人口众多,用电量在快速增加,只靠新型发电是远远不够的,目前火力发电接近七成,依旧占据主导位置。随着“双碳”战略发展目标提出后,火电机组越来越承担起了电网调峰的任务。如何有效帮助操作人员及时调整风粉比、回热风参数、温度和流量等运行参数是有待解决的问题,通过调整燃烧策略控制锅炉稳定燃烧,提高燃烧利用率,避免锅炉在点火阶段发生危险。本文主要工作是以华北某电厂的600MW锅炉的新型低氮燃烧器为研究对象,分析和研究该内燃燃烧器出口火焰图像燃烧情况好坏,通过判断出口火焰燃烧情况可以及时调整运行参数,这对于保证锅炉正常运行来说是至关重要的。使用Python和Matlab软件建立了该实验平台的多个数学模型,创新点在于利用Otsu-K-means分割算法对火焰图片进行分割,以及利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和随机森林算法(Random Forest,RF)对提取的特征值进行火焰燃烧情况分类并用两种算法做对比,为现场内燃燃烧器稳定运行提供有效的控制策略。最终成功建立能够以高准确率算出未知出口火焰燃烧情况正常与否的模型。主要研究内容如下:首先,查阅相关参考文献,按照图像处理的基本思想,分析图像处理初步阶段所进行的预处理方案,将所获取的现场出口火焰视频处理成去掉边缘和干扰的可用图像,对其进行灰度化和滤波的预处理。经过上述步骤后就能够更加有效地去除其中的干扰噪声,进一步改善图像质量,提高了后续处理步骤的稳定性和准确性。其次,确定建立本研究内燃燃烧器出口模型所需的数学控制方程,建立600MW试验平台的Otsu-K-means分割算法数学模型,通过单独的Otsu阈值分割算法和K-means算法进行对比实验,验证了Otsu-K-means分割算法模型的准确性,更有效的提取图像优质特征,并利用形态学对分割后的出口火焰图片进行处理,更方便观察分割前后的图片效果。最后,基于Otsu-K-means仿真结果,利用SVM进行二分类,将火焰燃烧情况大体分为正常和不正常,然后采取多种手段进行优化,包括基于核函数选择的参数调优、基于KCV的模型优化和基于特征工程的优化,优化后提高了准确度。后又利用一种分类算法随机森林算法对仿真结果进行分类处理,最后选择最优的随机森林分类算法。结合机器学习和控制算法,建立内燃燃烧器出口火焰情况分析模型,更好帮助操作人员及时调整运行参数,为该实验运行提供了优秀方案及策略。

关键词：图像处理技术燃烧控制火焰图像分割低NOx排放 Matlab仿真

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降低储能寿命衰减的火储联合调频控制策略

降低储能寿命衰减的火储联合调频控制策略

作者：王晓龙东北电力大学

学位级别：硕士

随着我国电力体制改革的不断深入,能源清洁化转型进入攻坚时期,电力系统呈现出“高新能源渗透率”、“高电力电子化”等新型特征。虽然新能源的大规模应用能有效缓解环境问题和能源危机,但是相较于可控电源较多的传统电力系统,高比例新... 详细信息

随着我国电力体制改革的不断深入,能源清洁化转型进入攻坚时期,电力系统呈现出“高新能源渗透率”、“高电力电子化”等新型特征。虽然新能源的大规模应用能有效缓解环境问题和能源危机,但是相较于可控电源较多的传统电力系统,高比例新能源渗透率的新型电力系统可控性差、运行风险和频率波动大,电力系统安全稳定难以保证。随着新型储能的大规模应用,电力系统频率调节能力明显提升。但新型电力系统下的火电机组磨损大,电池储能寿命衰减快等问题依然严峻,为推动储能技术在电力系统调频领域的应用,本文针对储能辅助参与联合系统调频的控制策略进行研究。本文从新型电力系统发展现状出发,对我国新型电力系统调频的形式进行简要说明,引出储能调频的发展,分析了我国储能装机规模以及新型储能的优势,同时对火储联合调频与混合储能调频控制策略进行述评,总结出当前研究的不足。本文首先由火电机组与储能的响应特性进行储能调频的必要性分析,设置算例分析在阶跃扰动与连续自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)指令下火储调频响应效果与调频性能比较,构建同功率储能和火电机组调频系统,利用替代指标对仿真结果进行分析,验证了储能对火电机组的高替代能力。综合考虑火电机组与储能运行上造成的设备损耗与寿命衰减,为后续储能联合系统控制策略的设计提供依据。针对火电调频能力不足与火储调频损耗严重的问题,提出计及调频损耗成本与调频性能的火储联合调频多重约束控制策略。首先对火电与储能调频损耗分析,构建火电磨损简化模型与基于充放电功率与可用容量的储能寿命衰减模型,在此基础上提出基于火储联合调频损耗成本的双层模型优化控制,功率优化层以火储调频响应时间与精度为决策因子,构建火储调频抗拒系数,与调频成本共同构成目标函数,根据火储电站的调频成本和剩余调频能力实现调频功率优化分配;荷电状态(State of Charge,SOC)优化层引入SOC权重以恢复储能单元SOC为目标对调频功率优化结果进行再分配。最后通过算例验证所提策略的经济性和有效性。针对能量型储能寿命衰减与功率型储能容量不足的问题,提出基于混合储能寿命状态的经济性表征与调频极限分区双层控制策略,该策略包括状态优化层与极限分区控制层:在状态优化层通过SOC监测,提出电池寿命评估方法,引入SOC动态均衡与各储能性能表征系数,与调频收益共同构成目标函数;在储能调频极限分区控制层,以飞轮储能为调频极限标准,构建以频率安全与电池寿命为不同目标下的约束条件,制定混合储能满功率补偿火电机组下信号的功率响应方案,实现调频策略。最后基于实际AGC数据对所提模型进行验证。

关键词：机组损耗储能寿命衰减调频性能调频成本混和储能

槽式聚光太阳能分频PVT系统设计与运行性能研究

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槽式聚光太阳能分频PVT系统设计与运行性能研究

作者：张震东北电力大学

学位级别：硕士

太阳能作为一种重要的可再生能源,由于其丰富的来源和灵活的应用方式,可以在能源转型中发挥重要作用。单一的太阳能光伏利用会导致太阳能总体的利用效率较低,这主要是由于太阳能光伏(PV)电池具有特定的光谱响应区间,响应区间之外的太阳... 详细信息

太阳能作为一种重要的可再生能源,由于其丰富的来源和灵活的应用方式,可以在能源转型中发挥重要作用。单一的太阳能光伏利用会导致太阳能总体的利用效率较低,这主要是由于太阳能光伏(PV)电池具有特定的光谱响应区间,响应区间之外的太阳辐射会导致PV电池的温度过高,从而降低PV电池的光电转化效率和使用寿命。而常规的太阳能光伏光热(PVT)联合利用系统的光电转化效率也相对较低,且只能输出较低品位的热能。本文针对此问题,提出了一种槽式聚光太阳能分频PVT系统,并开展了相关的系统性能评估,主要完成的研究工作和分析结果包括以下几个方面:首先,提出了一种新型的槽式聚光分频PVT系统,对PVT系统进行了设计,并给出了其工作原理。该PVT系统中的聚光器采用槽式聚光器,分频器为乙二醇/氧化铟锡(ITO)纳米流体。对该纳米流体光谱分频器进行了实验制备和测试,并对加入不同质量ITO的纳米流体进行了分频性能分析。选定的纳米流体在250～2500 nm波长范围内的平均透射率和平均吸收率分别为69.1%和30.9%。其次,对槽式聚光分频PVT系统进行了光学性能分析。利用光线追踪的方法模拟了该PVT系统的运行过程,结果表明,纳米流道和PV电池表面上的能流密度均呈单峰形状。对不同太阳跟踪误差下该PVT系统光学特性的变化规律进行了研究,结果显示,当跟踪误差增至0.2°时,纳米流道和PV电池表面上的能流密度均由对称分布变成不对称分布,但光学效率仍能保持在93.673%,这说明该PVT系统对太阳跟踪误差具有较好的适应性。接下来,分析了PVT系统结构参数和光学参数之间的影响关系,结果表明,当不改变聚光器深度时,焦距和几何聚光比呈正相关,而与相对孔径呈负相关;当焦距不变时,聚光器深度与几何聚光比和相对孔径均呈正相关。随着纳米流道放置高度的增加,纳米流道表面的能流密度逐渐增大,而PV电池表面的能流密度逐渐减小。当槽式聚光器长度增加时,PV电池表面和纳米流道表面的能流密度分布变化规律相似,均由多峰状变为双峰状,最后变为单峰状。最后,对槽式聚光分频PVT系统进行了运行性能分析。给出了PVT系统热力学分析的理论计算公式,并通过理论计算和CFD模拟的方法,确定了定参数条件下PV子系统、光热子系统和槽式聚光分频PVT系统的运行性能。结果表明,PVT系统中PV组件的输出电功率为1287.8 W,PV子系统的光电转换效率为29.1%。PVT系统的热效率为25.9%。变参数分析结果表明,PV电池的温度和光电转化效率呈负相关,可以通过适当增大纳米流体进口流速、增大环境温度、适当减小纳米流体进口温度和降低纳米流体流道表面与空气间的对流换热系数来提高PVT系统的热效率。

关键词：纳米流体光谱分频槽式聚光器光伏光热太阳能

几类具对数源项变系数波方程的全局解及渐近行为

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几类具对数源项变系数波方程的全局解及渐近行为

作者：杜文萱东北电力大学

学位级别：硕士

波方程作为一类典型的双曲型方程,主要用于描述自然界中的各类波动现象,例如水波、声波、地震波,在物理学、流体力学等领域中有着广泛的应用.关于波方程解的存在性及其长时间行为的研究,一直是波方程研究领域的重点之一,受到了众多学者... 详细信息

波方程作为一类典型的双曲型方程,主要用于描述自然界中的各类波动现象,例如水波、声波、地震波,在物理学、流体力学等领域中有着广泛的应用.关于波方程解的存在性及其长时间行为的研究,一直是波方程研究领域的重点之一,受到了众多学者的广泛关注.大部分文献主要考虑常系数波方程的稳定性,并得到了许多优秀的结果.但是,目前就我们所知,关于变系数波方程,尤其是变系数既依赖于时间也依赖于空间的问题,相关结论还比较少.变系数波方程可用于描绘波在非齐次介质中的传播,能够更加准确地描述实际问题,变系数的出现,也使得方程的动力学结构更为复杂,对其稳定性的研究,具有理论和实际意义.因此,本文研究了具与时空相关的变系数波方程解的全局存在唯一性以及长时间行为,着重考虑对数源项、阻尼项和粘弹性项在此类方程解的稳定性研究中所发挥的作用.本文内容共分为四章.第一章是绪论,主要介绍了所研究问题的背景及研究的目的和意义,并且对本文的主要研究内容进行了阐述.第二章中介绍了与本文相关的基本概念和记号以及基本不等式及引理.第三章中研究了具有对数源项变系数波方程解的全局存在唯一性、渐近稳定性和不稳定性.利用Faedo-Galerkin法和能量方法,证明了弱解的全局存在唯一性.在此基础上,通过构造辅助泛函的方法,分别给出了系统能量指数衰减和方程解以指数形式增长的充分条件.在第四章中,我们将第三章的结论推广到具有对数源项和粘弹性项的变系数波方程,证明了解的全局存在唯一性、渐近稳定性和不稳定性.利用第三章的方法,证明了弱解的全局存在唯一性.此外,通过选取适当的初值,利用乘子法并且运用积分形式的Gronwall不等式得到了能量的指数衰减,以及通过引入一个辅助泛函得到了解的指数增长.

关键词：对数波方程变系数粘弹性全局存在唯一性能量衰减指数增长

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自治孤岛微电网分层协同控制方法研究

自治孤岛微电网分层协同控制方法研究

作者：高延玲东北电力大学

学位级别：硕士

随着人类环保意识的增强和新能源技术的飞速发展,分布式能源在电力系统中受到广泛关注。整合了分布式微源（Distributed Generation,DG）、储能设备、负载和转换器的微电网正逐步成为实现新能源高效利用的焦点话题。电力电子设备作为连... 详细信息

随着人类环保意识的增强和新能源技术的飞速发展,分布式能源在电力系统中受到广泛关注。整合了分布式微源（Distributed Generation,DG）、储能设备、负载和转换器的微电网正逐步成为实现新能源高效利用的焦点话题。电力电子设备作为连接和管理分布式能源以实现微电网灵活运行的关键,占据较大比重。尤其是在多逆变器并联的微电网中,如何保证母线电压质量是亟待解决的问题。微电网的分层控制是目前研究的热点,本文在前人研究的基础上关注一次和二次控制策略,主要工作内容如下:首先,作为一次控制,提出积分滑模（Integral Sliding Mode,ISM）和H∞相结合的逆变器双环控制策略。在分析基于传统PI双闭环控制结构的基础上,指出其存在的不足以及混合ISM和∞双闭环结构控制的优势,分别对电压外环和电流内环进行系统建模并设计相应的鲁棒控制器。基于ISM和H∞相结合的双环控制策略具有较高的稳态控制精度和快速的动态响应性能,同时该策略在遇到外界干扰、非线性和不平衡负载时表现出良好的鲁棒性。使用MATLAB\Simulink对所设计的一次控制策略与传统的控制策略进行仿真对比,验证其优越性。其次,作为二次控制,提出基于多智能体一致性的改进分布式二次控制策略,用于解决传统的下垂控制导致各逆变器机组电压幅值和频率不一致的问题。基于多智能体系统,设计能够进行频率补偿的分布式协同二次频率控制器,通过一致性算法将各逆变器机组频率状态趋于一致并恢复到标称值。针对阻抗不一致时无功均分与电压幅值恢复之间的矛盾问题,基于平均电压观测器,设计分布式滑模二次电压控制器,实现电压幅值的恢复和无功功率的均分。在MATLAB\Simulink上进行仿真实验对所提出的控制策略进行有效性验证。最后,针对各分布式微源之间信息交互产生大量冗余数据造成通信资源浪费问题,提出基于事件触发的分布式二次频率控制策略。针对不同的控制目标设计事件触发函数,基于事件触发的分布式一致性算法,设计分布式频率事件触发控制器和有功功率分配事件触发控制器。只有当满足事件触发条件时本地DG与其相邻单元才会更新状态,否则将沿用上一时刻的信号,通过优化上层通信次数实现频率恢复和有功功率分配。同时对控制器的稳定性和非Zeno现象进行论证。在MATLAB\Simulink上进行仿真实验对所提方案的有效性进行验证。

关键词：微电网鲁棒控制二次控制分布式事件触发

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某双截球形气膜风致干扰效应研究

某双截球形气膜风致干扰效应研究

作者：崔广颖东北电力大学

学位级别：硕士

截球形气膜结构因其低成本、大空间、密闭性好等特点被广泛应用。近年来,两个同形状截球形气膜并列放置的实际工程应用越来越多,结构的风荷载和风振响应与单独布置时有明显的区别,目前尚无相关研究。。为此,本文以某双球形气膜结构并列... 详细信息

截球形气膜结构因其低成本、大空间、密闭性好等特点被广泛应用。近年来,两个同形状截球形气膜并列放置的实际工程应用越来越多,结构的风荷载和风振响应与单独布置时有明显的区别,目前尚无相关研究。。为此,本文以某双球形气膜结构并列布置为工程背景,通过气弹模型风洞试验,测得不同风速和风向角下单个截球形气膜结构和两个同形状截球形气膜结构并列放置时的全场动态位移和应变响应,总结截球形气膜结构的风致振动规律,研究风致干扰效应,探讨风致干扰机理。具体研究内容如下:(1)气弹模型风洞试验设计研究。在相似理论分析的基础上,设计制作了气弹模型,探讨了气承式膜结构的加工制作方法,基于数字图像相关技术,利用两台高速相机,透过风洞玻璃窗,通过多机位测量实现了对气膜结构全场动态位移应变的测量。双目系统测得的位移和应变时程与预期的试验要求相符,其精度、稳定性和重复性均通过了统计验证。(2)截球形气膜结构风致干扰效应研究。通过对气膜结构全场动态位移及应变求均值及极值,确定了气膜结构位移及应变极值分布规律;通过比较不同风向角下受扰气膜位移及应变统计结果,确定了干扰最不利风向角;定义了响应干扰因子,探讨了干扰效应。研究结果表明:1)单个截球形气膜结构位移极值一般出现在结构顶点,并列放置时受扰结构位移极值点出现转移;2)干扰时最不利风向角为45度;3)考虑干扰时,0度风向角分区位移干扰因子1.28～1.39,应变干扰因子1.21～1.35;45°风向角时,位移干扰因子1.31～1.43,应变干扰因子1.27～1.38;90°风向角时,位移干扰因子1.24～1.35,应变干扰因子1.23～1.34。(3)截球形气膜结构风致干扰机理研究。通过有限元软件,模拟两个球形气膜并列放置时的响应和流场变化,与气弹模型风洞试验中观察到的干扰效应进行对比,确定结构发生最大变形的位置及原因,揭示了截球形气膜结构的干扰效应机理。提出了考虑风致干扰的抗风设计方法,计算了风振系数,单个截球形气膜结构各分区位移分区风振系数在1.1～1.3之间,应力分区风振系数也在1.1～1.3之间;考虑干扰效应的情况下,双截球形气膜0°风向角下位移和应力风振系数在1.3～1.4之间;45°风向角下位移和应力风振系数在1.3～1.4之间;90°风向角下位移和应力风振系数在1.3～1.4之间,风振系数基本呈对称分布。

关键词：截球形气膜结构气弹模型风洞试验干扰效应

基于OpenFOAM的汽轮机相变区湿蒸汽非均质凝结流动特性研究

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基于OpenFOAM的汽轮机相变区湿蒸汽非均质凝结流动特性研究

作者：梁琦东北电力大学

学位级别：硕士

非平衡冷凝会导致汽轮机内的热力学损失,并可能造成叶片腐蚀。在汽轮机运行过程中,蒸汽携带外来颗粒,这可能会影响非平衡凝结。然而,关于这些颗粒对凝结过程的具体影响还缺乏系统的研究。此外,目前的商业软件在代码的兼容性和可维护性... 详细信息

非平衡冷凝会导致汽轮机内的热力学损失,并可能造成叶片腐蚀。在汽轮机运行过程中,蒸汽携带外来颗粒,这可能会影响非平衡凝结。然而,关于这些颗粒对凝结过程的具体影响还缺乏系统的研究。此外,目前的商业软件在代码的兼容性和可维护性方面受到限制,湿蒸汽复杂两相流方面的计算精度也不太理想,而OpenFOAM通过采用模块化的编程策略,构建了高效的结构体系,有效减少了代码冗余,显著提升了整体效能,因此基于OpenFOAM进行二次编程开发,深入探究湿蒸汽非均质凝结流动特性对优化汽轮机性能及保障其安全性具有重要意义。首先,结合液滴成核与液滴生长理论,考虑NaCl颗粒溶解的影响,对表面张力,饱和压力,液滴生长速率进行修正。依托现有的有限体积求解器、k-ωSST湍流模型和PIMPLE混合算法,根据湿蒸汽非均质凝结的数学模型,在OpenFOAM源代码上进行拓展开发,并通过实验数据在Laval喷管和Dykas叶栅上验证了模型的准确性。然后,利用二次开发后的模型,研究了均质和非均质凝结的相互作用规律,以及NaCl颗粒浓度和半径对Laval喷嘴和Dykas叶栅中非均质冷凝过程的影响。结果表明,喷管入口处的初始颗粒显著影响了凝结过程,随着初始粒径的减小与浓度的增大,压力阶跃削弱,过冷度峰值降低,成核率减少,但是浓度变化对湿度的影响并不是呈现线性关系,而是先减小后增大,当喷管内颗粒半径为3×10-9m并且浓度为1015kg-1时,湿度减小22.8%,能有效地控制凝结产生的湿汽损失。在Dykas叶栅中,随着初始浓度的增大,过冷度峰值降低,成核率减少,液滴数减少,湿度增加。和浓度不同,随着初始粒径的减小,过冷度峰值降低,成核率减少,液滴数减少,湿度减小。当叶栅内颗粒半径为1×10-9m并且浓度为1014kg-1时,该方案较均质凝结动能增加2.93%,冷凝损失降低22.91%,湿度降低23.64%。最后,对汽轮机某低压级进行研究,具体探讨了三维静叶栅内不同杂质颗粒浓度和半径时液相参数沿叶高方向的变化规律,以及整级内均质和非均质凝结特性。结果如下,在汽轮机某低压级内,动叶的旋转会使得静叶中压力阶跃后的压力减小,成核区域增大,液滴数相应增加约0.1个量级,静叶出口的湿度增加约0.53%。对于均质凝结,静叶栅内压力阶跃程度随叶高的增加而减小,成核区域较非均质凝结明显变大且峰值有所提升,不过约在80%叶高处,成核现象未发生,也没有液滴数。对于非均质凝结,静叶喉部都发生成核,但成核率、液滴数和湿度均小于均质凝结。

关键词：汽轮机非均质凝结颗粒浓度颗粒半径 OpenFOAM