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基于激光诱导击穿光谱的页岩与砂岩多元素定量分析

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中国激光 2024年第8期51卷 244-252页

作者：时铭鑫吴坚吴迪李京徽邱岩郭歆宇周颖宋自远陈民鑫西安交通大学电气工程学院电气绝缘与电力设备国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室陕西西安710049

面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求,笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统,并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异,形成了流程化... 详细信息

面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求,笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统,并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异,形成了流程化的包括光谱数据提取、筛选、校正、归一化的预处理方法,有效降低了单一样本与样本间光谱不确定度。基于偏最小二乘回归,形成了模型输入参数优化流程,避免了模型过拟合与欠拟合,提高了定量预测准确度。对岩石中的Si、Ca、Fe、Al、Mg等元素进行了定量分析,多数样本的平均预测均方根误差小于1%。本研究为天然岩石的矿物组分分析与岩性识别提供了技术支持。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱页岩砂岩光谱预处理元素定量分析

基于多元定标法的矿物铀元素光纤式激光诱导击穿光谱定量分析

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中国激光 2024年第8期51卷 234-243页

作者：郭歆宇吴坚时铭鑫朱欣欣邱岩李京徽吴迪宋自远西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室陕西西安710049 中国原子能科学研究院北京102413 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室陕西西安710049

针对核工业辐照环境下铀等元素组分远程测量的需求,基于光纤式激光诱导击穿光谱系统,研究了铀矿石样品中铀元素谱线强度的影响因素及其定量测量方法。在实验中,采用光纤传输30 mJ脉冲激光并将其聚焦在铀矿石粉末压片上产生激光诱导等离... 详细信息

针对核工业辐照环境下铀等元素组分远程测量的需求,基于光纤式激光诱导击穿光谱系统,研究了铀矿石样品中铀元素谱线强度的影响因素及其定量测量方法。在实验中,采用光纤传输30 mJ脉冲激光并将其聚焦在铀矿石粉末压片上产生激光诱导等离子体,然后通过同轴光纤回传等离子体自发光。首先,研究了气氛环境对铀元素谱线的影响。结果显示:氦气气氛下铀质量分数为0.425%的样本的U II 409.013 nm谱线的信噪比相比空气气氛下提高了1.37倍,同时,氦气气氛下铀质量分数为0.0726%的样本的U II 409.013 nm谱线的信噪比达到了8.9。其次,根据谱线信噪比、信背比和净强度将系统的探测延时优化至1000 ns。最后,提出了一种基于内标法原理的多元线性定标方法,通过引入基质元素与铀的谱线比值进行回归,使得铀的检测限达到142 mg/kg,定量限达到426 mg/kg。与基于谱线峰值的单变量回归方法相比,所提多元线性定标方法将铀元素的定标决定系数R2从0.9711提升到0.9984,均方根误差从0.200%减小到0.0404%。本文方法和研究结果可为铀元素含量的测量提供技术支撑。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱铀矿元素检测多元定标法

支路开关自放电对大型多路并联FLTD脉冲源可靠性的影响

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4986-4997,I0032页

作者：王振宇吴坚姜志远陈紫维赵一鸣姜晓峰王志国孙凤举李兴文邱爱慈电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所) 陕西省西安市710024

快脉冲直线型变压器驱动源(fast linear transformer driver,FLTD)是建设下一代大型Z箍缩装置最有前景的技术路线之一。大型FLTD脉冲源中数以万计气体开关的可靠运行是提高Z箍缩装置可靠性的重要因素。该文基于15 MAZ箍缩科学实验装置的... 详细信息

快脉冲直线型变压器驱动源(fast linear transformer driver,FLTD)是建设下一代大型Z箍缩装置最有前景的技术路线之一。大型FLTD脉冲源中数以万计气体开关的可靠运行是提高Z箍缩装置可靠性的重要因素。该文基于15 MAZ箍缩科学实验装置的FLTD脉冲源设计,采用Monte-Carlo方法建立考虑支路开关自放电及其载荷共享效应的FLTD脉冲源可靠性计算模型,分析开关故障模式及其触发策略对脉冲源可靠性的影响。结果表明,主支路开关自放电产生的故障电压会引起开关级联自放电,降低装置可靠性。若主支路开关工作系数设定在0.5~0.7范围内,FLTD脉冲源故障率可低于1×10^(-4)。此外,触发器及触发支路开关的高可靠性对于提升脉冲源可靠性至关重要,增加触发器脉冲数量、降低触发器自放电故障率能够有效提升脉冲源可靠性,当触发器脉冲数量提升至4倍后,FLTD脉冲源故障率有望降低至1×10^(-5)以下。研究结果为大型FLTD脉冲源的开关工作系数及触发策略的选取提供参考,具有重要的工程应用价值。

关键词：快脉冲直线型变压器驱动源可靠性开关自放电 Monte-Carlo 工作系数

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化研究进展

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高电压技术 2024年第2期50卷 621-633页

作者：武康宁程卓林李柔李建英李盛涛西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化功耗随时间持续降低,完全不同于功耗不断上升的传统老化现象,给基础老化理论和工程应用均带来了巨大挑战。这种反常的老化现象已经超出了经典离子迁移老化理论的范畴,其非阿雷尼乌斯特征也使实际状... 详细信息

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化功耗随时间持续降低,完全不同于功耗不断上升的传统老化现象,给基础老化理论和工程应用均带来了巨大挑战。这种反常的老化现象已经超出了经典离子迁移老化理论的范畴,其非阿雷尼乌斯特征也使实际状态评估和寿命预测难以开展。文中详述了现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化及恢复特征:正向伏安特性在直流老化后存在“交叉”现象;老化过程可逆,试样充分恢复后能达到其未老化状态。离子重排(donorionredistribution,DIR)老化模型可合理解释氧化锌压敏陶瓷的直流老化现象。氧化锌压敏陶瓷的老化功耗取决于界面态消耗与耗尽层离子“U”型分布之间的竞争,前者导致功耗上升而后者有利于功耗降低。稳定型氧化锌压敏陶瓷的势垒界面态在高温、缺氧气氛等条件下不能保持稳定,其原本下降的功耗也能转变为不断上升。此外,广为应用的功耗(泄漏电流)具有显著的电压依赖特性,并不能反映氧化锌压敏陶瓷真实的老化状态,反向老化系数则有望成为一种有效的老化状态表征参数。通过深化现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的老化现象、老化机制及状态评估的认识,本文旨在推进我国高性能氧化锌压敏陶瓷生产制造和高端避雷器发展。

关键词：氧化锌压敏电阻老化过电压保护避雷器状态评估

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三元复合聚丙烯电介质材料性能调控研究进展

高电压技术 2024年第6期50卷 2332-2343页

作者：程璐刘宏博刘标迟晓红刘文凤李盛涛西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

当前快速增长的能源需求要求电力设备具有更高运行电压、更大容量、更小体积,因此要求聚丙烯等介质材料实现电学、机械和热学等多种性能的协同提升的同时,兼顾加工性、环保性、经济性等优势。针对聚丙烯单一性能提升方面的研究取得了显... 详细信息

当前快速增长的能源需求要求电力设备具有更高运行电压、更大容量、更小体积,因此要求聚丙烯等介质材料实现电学、机械和热学等多种性能的协同提升的同时,兼顾加工性、环保性、经济性等优势。针对聚丙烯单一性能提升方面的研究取得了显著成效,而多性能协同提升成为了近年来的研究重点和难点,其中将共混改性和纳米复合改性两种方法结合,构筑三元复合聚丙烯的性能调控思路具有突出优势。文中基于电缆绝缘和电容器薄膜两个典型的聚丙烯应用场景,对“聚丙烯/有机物/纳米粒子”三元复合聚丙烯的研究进展进行了总结梳理,进一步阐明了三元复合聚丙烯绝缘性能与机械性能协同提升的机理,建立了三元复合聚丙烯储能密度与介电损耗平衡调控的演化模型,最后对三元复合聚丙烯未来的发展提出了展望。

关键词：聚丙烯电介质纳米复合电缆电容器

基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4883-4895页

作者：李辰辉褚继峰龙潇杨爱军袁欢荣命哲王小华电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049

高压SF6断路器电寿命评估对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而,现有的电寿命评估仍旧依赖累计开断电流法与动态回路电阻法,缺乏有效的在线监测手段。该文针对真实126 kV高压SF6断路器设备,研究了基于弧触头接触点分析的电寿... 详细信息

高压SF6断路器电寿命评估对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而,现有的电寿命评估仍旧依赖累计开断电流法与动态回路电阻法,缺乏有效的在线监测手段。该文针对真实126 kV高压SF6断路器设备,研究了基于弧触头接触点分析的电寿命评估方法。结合变分模态分解(VMD)与短时傅里叶变换(STFT)分析,发现弧触头接触时产生了10 kHz以上的高频振动特征信号。通过调整机构拉杆的位置以改变弧触头刚合点,发现了高频振动特征频率出现时刻与弧触头刚合点之间的相关性,进而提出了一种基于弧触头接触振动特征分析的高压SF6断路器电寿命在线监测方法。现场瓷柱式断路器的实验结果表明,弧触头刚合点测量误差约为0.905 mm,因此该文提出的方法有望在高压SF6断路器电寿命在线监测领域实现推广应用。

关键词：高压断路器弧触头烧蚀振动特征频率变分模态分解(VMD) 短时傅里叶变换(STFT)

基于支持向量机与特征降维的直流断路器机械故障诊断技术研究

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高压电器 2024年第2期60卷 51-61页

作者：夏加富叶奕君郭嘉俊谭佳明杨爱军王小华荣命哲武汉船用电力推进装置研究所武汉430064 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

直流断路器机械故障诊断算法是直流断路器机械状态在线监测系统的核心部分。文中进行了直流断路器机械故障模拟实验,采集不同故障下的线圈电流及振动信号,对其进行特征提取后,将电流特征、振动短时能量特征、小波包频带能量特征排列组合... 详细信息

直流断路器机械故障诊断算法是直流断路器机械状态在线监测系统的核心部分。文中进行了直流断路器机械故障模拟实验,采集不同故障下的线圈电流及振动信号,对其进行特征提取后,将电流特征、振动短时能量特征、小波包频带能量特征排列组合,利用支持向量机构建故障诊断模型。文中使用主成分分析法及Relief⁃F算法对不同特征组合降维,进一步分析特征组合降维后的诊断效果,并通过K⁃Fold交叉验证算法评估单一特征和特征组合训练输出的诊断模型选取分类性能最优的诊断模型。

关键词：直流断路器机械故障诊断支持向量机特征降维交叉验证

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质子交换膜燃料电池退化预测方法

电工技术学报 2024年第11期39卷 3367-3378页

作者：汪建锋王荣杰林安辉王亦春张博集美大学轮机工程学院厦门361021 电工材料电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

耐久度是制约质子交换膜燃料电池大规模应用的主要障碍之一,性能退化预测技术可以有效提高质子交换膜燃料电池的耐久度。该文提出一种结合小波阈值去噪方法的正则化堆叠长短期记忆网络的性能退化预测方法。通过小波阈值去噪法,获得消除... 详细信息

耐久度是制约质子交换膜燃料电池大规模应用的主要障碍之一,性能退化预测技术可以有效提高质子交换膜燃料电池的耐久度。该文提出一种结合小波阈值去噪方法的正则化堆叠长短期记忆网络的性能退化预测方法。通过小波阈值去噪法,获得消除噪声和尖峰后的平滑数据。针对退化数据不确定性和高度非线性导致的特征难以提取问题,引入了正则化堆叠长短期记忆网络模型,该模型通过引入参数优化算法有效地避免了过拟合风险,提高了预测精度和可靠性。为验证该方法的有效性,采用两种不同工况下的质子交换膜燃料电池老化数据进行验证。结果表明,所提方法在稳态工况下的最大误差为0.0163V,误差区间在0.5%以内;动态工况下的最大误差为0.0064 V,误差区间在0.2%以内。

关键词：质子交换膜燃料电池性能退化预测小波阈值去噪长短期记忆网络

基于数据驱动的分布式光伏发电功率预测方法研究进展

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电网与清洁能源 2024年第1期40卷 8-17,28页

作者：董明李晓枫杨章常益任明张崇兴焦在滨西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

从综述的角度,以分布式光伏系统为对象,分析了功率预测技术的发展情况、存在的难点以及主要影响因素,梳理了应用数据驱动方法实现功率准确预测的技术路线。再以空间相关性、历史出力功率以及气象等影响因素为切入点,梳理了光伏系统数据... 详细信息

从综述的角度,以分布式光伏系统为对象,分析了功率预测技术的发展情况、存在的难点以及主要影响因素,梳理了应用数据驱动方法实现功率准确预测的技术路线。再以空间相关性、历史出力功率以及气象等影响因素为切入点,梳理了光伏系统数据驱动的功率预测研究现状,分析其相应的数据增强、时空图信息以及特征融合的手段,讨论了技术的优缺点。最后给出了功率预测数据驱动方法研究方向和发展建议。

关键词：分布式光伏出力特性数据驱动数据增强时空图信息特征融合