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一种基于夏普利值及油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法

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电网技术 2024年第4期48卷 1752-1761,I0099页

作者：廖才波杨金鑫邱志斌胡雄曾清霖黄智勇南昌大学能源与电气工程系江西省南昌市330031 国网江西省电力有限公司赣州供电分公司江西省赣州市341000

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释... 详细信息

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法,采用树形夏普利加法解释(tree Shapely additive explanations,TreeSHAP)方法实现了基于树结构概率密度估计优化极端梯度提升(tree-structured parzen estimator-extreme gradient boosting,TPE-XGBoost)的变压器故障诊断模型的可解释性分析。首先,构建了涵盖油中溶解气体含量、比值及编码等多结构数据的24维故障特征集合,并筛选得到10个有效特征量。其次,提出了基于TPE-XGBoost算法的变压器故障诊断方法,采用树结构概率密度估计完成XGBoost模型的多参数同步优化,实现对故障类型的准确判断。最后,引入TreeSHAP理论开展变压器故障诊断模型的可解释性分析,实现了故障诊断决策过程及其影响因素的可视化,并获取了不同故障类型的关键特征量。研究表明,该文所述变压器故障诊断方法的平均准确率为90.23%,同时可反映特征量对模型决策的影响过程及程度。该方法具有较好的准确性、鲁棒性及可解释性,可为变压器运维检修提供针对性的指导建议。

关键词：变压器故障诊断树结构概率密度估计极端梯度提升可解释性夏普利值

1000 MW超超临界燃煤锅炉深度调峰研究

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发电技术 2024年第3期45卷 382-391页

作者：丁湧国能江西新能源产业有限公司江西省南昌市330029

【目的】燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要,而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1000MW等级燃煤锅炉深度调峰能力,选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究... 详细信息

【目的】燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要,而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1000MW等级燃煤锅炉深度调峰能力,选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。【方法】在机组深度调峰负荷为340 MW下,进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试,对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析,并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。【结果】1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力;选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝入口烟温基本在320~350℃,满足高于300℃的烟温要求;锅炉优化调整后,修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%),供电煤耗降低3.27 g/(kW·h);SCR脱硝入口NOx质量浓度基本在180~260 mg/m^(3)(降低约30 mg/m^(3)),满足低于300 mg/m^(3)的要求。【结论】研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

关键词：燃煤发电燃煤锅炉深度调峰低负荷稳燃试验燃烧优化调整超超临界机组

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实测车流作用下大跨悬索桥吊索疲劳性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 952-960页

作者：茅建校柯贤东苏迅赵楷林王浩宗海东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 南京公路发展(集团)有限公司南京210031

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下... 详细信息

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下的桥梁动力时程响应.在上述基础上,获取了大桥短吊索、长吊索和限位吊索3组典型吊索的应力时程,并采用名义应力法对其疲劳性能进行分析.结果表明:在随机车流作用下,大部分时间段内吊索应力波动较为平稳;各吊索应力变化趋势与车流量的变化密切相关,短吊索、长吊索以及限位吊索的最大应力幅分别为40、30和25 MPa;在车辆荷载的长期作用下,短吊索的疲劳可靠度显著低于长吊索与限位吊索.

关键词：悬索桥吊索疲劳性能动态称重系统随机车流动力响应

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某拱桥吊杆内温湿度分布及其锈蚀作用分析

公路 2024年第1期69卷 183-188页

作者：吴飞裴辉腾江西省交通工程集团有限公司南昌市330022 江西省交通设计研究院有限责任公司南昌市330000

为研究拱桥吊杆内部温湿度分布及其对吊杆钢丝的锈蚀作用,以王安石大桥为依托工程,结合建立的吊杆数值有限元模型,通过将吊杆内钢丝简化为多孔介质,模拟在外界温度作用下吊杆截面内的温湿度分布,进而分析温湿度耦合作用对吊杆钢丝造成... 详细信息

为研究拱桥吊杆内部温湿度分布及其对吊杆钢丝的锈蚀作用,以王安石大桥为依托工程,结合建立的吊杆数值有限元模型,通过将吊杆内钢丝简化为多孔介质,模拟在外界温度作用下吊杆截面内的温湿度分布,进而分析温湿度耦合作用对吊杆钢丝造成的锈蚀影响。研究结果表明:吊杆内温度的分布主要受侧面日光照射而影响,且吊杆圆周表面各方位温度变化存在明显相位差;随着温度的升高吊杆内的水由液态转化为水蒸气并分布在整个吊杆内,随着温度下降,吊杆内的水蒸气也逐渐冷凝成水;温湿度耦合作用下吊杆内的钢丝会产生一定程度的锈蚀,随着运营年限的不断增长,吊杆内的钢丝锈蚀程度逐渐增大,吊杆钢丝剩余直径逐渐减小。

关键词：系杆拱桥吊杆桥梁锈蚀温度湿度耦合作用

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基于振动速度与噪音的横梁动态特性优化

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 219-226页

作者：叶寒高艺刘军张军李莉刘旭波李诗晨董高翔姜乐付郭俊辉刘华南昌大学先进制造学院江西南昌330009 江西省佳时特数控有限公司江西南昌330052

针对某型小五轴高精密数控机床加工精度不高的问题,对其横梁的动态性能进行研究.采用锤击模态测试实验与有限元模拟计算相结合的方法,对横梁的固有频率进行研究;测量主轴不同转速下的振动速度和振动噪音,通过赋权处理,建立振动评价指标... 详细信息

针对某型小五轴高精密数控机床加工精度不高的问题,对其横梁的动态性能进行研究.采用锤击模态测试实验与有限元模拟计算相结合的方法,对横梁的固有频率进行研究;测量主轴不同转速下的振动速度和振动噪音,通过赋权处理,建立振动评价指标方程,得到优化目标;对所研究横梁进行形状优化.试验与仿真所得固有频率最大误差为5.76%;基于主轴振动情况确定83~117 Hz的频率范围,作为横梁设计时需要避开的低阶固有频率范围.经过形状优化后,横梁的一阶固有频率为139 Hz,相较于原横梁增加了约20.870%,横梁的动态性能得到改善.

关键词：动态性能模态测试实验有限元赋权处理振动评价指标

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基于声发射的钢桥面板焊接气孔缺陷在线识别

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 285-293页

作者：李丹陈燕秋王浩聂佳豪刘洋王建国东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学土木工程学院南京211189 中铁山桥(南通)有限公司南通226532

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况... 详细信息

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况信号的幅值、振铃计数、峰值频率和中心频率等参数重叠交叉严重、相关性不显著,而气孔缺陷信号的傅里叶频谱存在更多高频能量分布,因此以频谱为输入建立2种工况的径向基核支持向量机模型.实验结果表明,与朴素贝叶斯、随机森林和线性核支持向量机模型相比,径向基核支持向量机模型拥有更高的正确率(95.4%)和召回率(94.3%),能够用于焊接过程气孔缺陷的在线识别,具有较强的鲁棒性和实用性.

关键词：钢桥面板焊接缺陷在线识别声发射频谱分析支持向量机

基于改进贝叶斯更新方法的边坡参数概率反分析及可靠度评估

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岩土力学 2024年第3期45卷 835-845页

作者：胡鸿鹏蒋水华陈东黄劲松周创兵南昌大学工程建设学院江西南昌330031 江西省天然气集团有限公司管道分公司江西南昌330096

某一特定场地的岩土力学参数在地质作用下普遍呈现固有的不确定性,融合现场观测数据进行概率反分析可有效缩减这一不确定性。虽然基于子集模拟的贝叶斯更新(Bayesian Updating with Subset simulation,简称BUS)方法可以将等量场地信息... 详细信息

某一特定场地的岩土力学参数在地质作用下普遍呈现固有的不确定性,融合现场观测数据进行概率反分析可有效缩减这一不确定性。虽然基于子集模拟的贝叶斯更新(Bayesian Updating with Subset simulation,简称BUS)方法可以将等量场地信息的高维概率反分析问题转化为等效的结构可靠度问题,但是当现场观测数据增多时,构建的似然函数值会变得非常小,甚至低于计算机浮点运算精度,会严重影响概率反分析计算效率与精度。为此,提出了一种基于并联系统可靠度分析的改进BUS方法,从基于乔列斯基分解的中点法出发,将接受率低的总失效区域分解为多个接受率高的子失效区域,从而避免因融合大量现场观测数据引起的“维度灾难”问题,实现对边坡岩土力学参数的准确概率反分析。最后,通过一不排水饱和黏土边坡案例验证了提出方法的有效性,结果表明提出的方法能够融合大量钻孔数据和边坡服役状态等观测信息高效进行岩土力学参数概率反分析及边坡可靠度评估,为高维空间变异参数概率反分析和边坡可靠度评估提供了一种有效的工具。

关键词：边坡空间变异性似然函数分解贝叶斯更新概率反分析可靠度评估

考虑初支滞后性的软弱地层隧道进洞段管棚注浆加固效果研究

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公路 2024年第8期69卷 425-433页

作者：张小波荣耀张雕孙洋江西省交通科学研究院有限公司南昌市330200 南昌大学工程建设学院南昌市330031

依托江西遂大高速圆村隧道,建立了将管棚与加固区的支护作用分开研究,并考虑初支滞后效应的隧道开挖的三维数值模型,将模型分为注浆加固区与无注浆加固区,对比分析了隧道动态施工过程中隧道围岩及各支护结构的受力及变形特征,并结合依... 详细信息

依托江西遂大高速圆村隧道,建立了将管棚与加固区的支护作用分开研究,并考虑初支滞后效应的隧道开挖的三维数值模型,将模型分为注浆加固区与无注浆加固区,对比分析了隧道动态施工过程中隧道围岩及各支护结构的受力及变形特征,并结合依托工程的现场监测数据,对模型的合理性和可行性进行了验证。结果表明:隧道开挖后,管棚的受力与进洞距离有关。在刚进洞时,管棚根据受力的不同沿纵向可分为3段:套拱位置的受压区Ⅰ、掌子面前方的受拉区Ⅱ及最后的受压区Ⅲ。进洞一定距离后,根据受力的不同沿纵向可分为4段:套拱位置的受拉区Ⅰ、掌子面后方的受压区Ⅱ、掌子面前方受拉区Ⅲ及最后的受压区Ⅳ。当管棚支护区域全部开挖完成时,根据受力的不同沿纵向可分为两段:套拱前方的受拉区Ⅰ及掌子面后方的受压区Ⅱ。隧道进洞开挖时,会首先在仰坡坡脚形成塑性区,管棚注浆加固能抑制塑性区的产生和发展,防止仰坡发生失稳。

关键词：隧道进洞数值模拟管棚预支护变形监测受力机制

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预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 559-566页

作者：梁书亭王文康朱筱俊徐义威韩天成董俊东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 东南大学建筑设计研究院有限公司南京211189 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土... 详细信息

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

关键词：大跨度结构城市地下空间预应力技术预应力空心结构预应力型钢混凝土结构工程案例