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基于CPO的IFMD-BiTCN-BiGRU-AT断路器寿命预测方法研究
1
作者 李斌 王幸之 王志鹏 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第10期255-268,共14页
为提高断路器寿命预测效率并制定合理的维修方案,基于断路器非周期振动信号可以充分表征剩余寿命的特性,提出一种基于冠豪猪优化算法(CPO)的改进特征模态分解-双向时间卷积网络-双向门控循环单元-注意力机制(IFMD-BiTCN-BiGRU-AT)预测... 为提高断路器寿命预测效率并制定合理的维修方案,基于断路器非周期振动信号可以充分表征剩余寿命的特性,提出一种基于冠豪猪优化算法(CPO)的改进特征模态分解-双向时间卷积网络-双向门控循环单元-注意力机制(IFMD-BiTCN-BiGRU-AT)预测模型。首先通过融合适应度函数和新周期估计方法改进特征模态分解法,弥补其处理非周期信号能力差的缺陷,并利用CPO实现IFMD自适应分解。其次,引入双向并行结构及注意力机制,构建BiTCN-BiGRU-AT预测模型来充分提取时间-空间重要特征,同时利用CPO搜索最优超参组合。最后,搭建断路器信号采集处理实验平台进行实验验证,用该方法进行预测并设计消融实验及多模型对比实验。最终,该方法得到的拟合度、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)指标分别为99.28%、80.33、98.17。相较于其他3种信号处理方法,经IFMD处理后,预测拟合度平均提高19.7%,且有最高的预测效率;相较于其他模型,该模型的预测拟合度平均提高18.3%,MAE、RMSE平均降低60.9%、61.6%。实验结果表明了该方法的有效性与性能优势。 展开更多
关键词 改进特征模态分解 冠豪猪优化算法 双向时间卷积网络 双向门控循环单元 剩余寿命预测
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基于压电执行机构的快速直流开断技术研究
2
作者 刘宇 Mohmmad AL-DWEIKAT 张国钢 《电器与能效管理技术》 2025年第6期1-6,共6页
直流电力系统应用日益广泛,短路故障所引发的问题愈发凸显。直流短路故障电流上升速度快且缺乏自然过零点,其产生的瞬态大电流对电力设备具有极大危害,对开关的分断速度提出了更高要求。为此,提出一种基于压电执行机构的快速机械开关(PA... 直流电力系统应用日益广泛,短路故障所引发的问题愈发凸显。直流短路故障电流上升速度快且缺乏自然过零点,其产生的瞬态大电流对电力设备具有极大危害,对开关的分断速度提出了更高要求。为此,提出一种基于压电执行机构的快速机械开关(PA-FMS)结构,采用混合式开关方案,实现快速直流开断。针对压电执行机构的工作特性,设计恒流驱动电路;通过电路参数优化,减小动触头的过冲和回弹。构建混合式直流断路器实验系统,测试结果表明,混合式直流断路器的故障电流转移时间约为200μs,全开断时间<800μs。 展开更多
关键词 压电执行机构 快速机械开关 混合式直流断路器 直流开断
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考虑弧根转移和开断电流的微型断路器电寿命评估方法
3
作者 何志鹏 赵虎 李伟林 《电工技术学报》 北大核心 2025年第22期7363-7374,共12页
微型断路器(MCB)是低压配电系统中一类重要的保护开关,其健康状态影响配电系统的电气安全。然而,现有的电寿命评估方法没有考虑弧根转移和开断电流等因素,造成评估精度低和鲁棒性差。该文基于微型断路器开断过程中的弧根转移现象及电流... 微型断路器(MCB)是低压配电系统中一类重要的保护开关,其健康状态影响配电系统的电气安全。然而,现有的电寿命评估方法没有考虑弧根转移和开断电流等因素,造成评估精度低和鲁棒性差。该文基于微型断路器开断过程中的弧根转移现象及电流大小对触头烧蚀的影响,提出一种电寿命评估方法。首先,搭建微型断路器电寿命实验平台,通过高速相机观察不同实验条件下的电弧运动过程,分析讨论起弧相位和开断电流对弧根转移的影响规律。然后,从电弧电压和电弧电流中提取电弧烧蚀触头的时间和电弧电量,并通过数据拟合确定开断电流和触头烧蚀因子的关系。最后,构建一个以电弧电量和触头烧蚀因子为输入、以触头厚度减少量为输出的微型断路器电寿命评估模型。经过实验验证,该方法的平均预测误差小于其他方法的预测误差,且在预测误差为8.14%的前提下,该方法适用于不同电流大小的场景,相关工作对智能断路器研发具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 微型断路器 电寿命评估 弧根转移 开断电流 触头烧蚀
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双断口真空断路器配合特性仿真与试验 被引量：32
4
作者 葛国伟 廖敏夫 +3 位作者 黄金强 段雄英 苏阔 邹积岩 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第22期57-65,共9页
针对目前多断口真空断路器多采用并联均压电容,均压可能存在运行隐患的问题,通过研究双断口真空断路器间隙,配合和不同横磁(TMF)触头和纵磁(AMF)触头真空灭弧室组合取缔均压电容得到最佳的开断能力。基于真空电弧连续过渡模型建立了双... 针对目前多断口真空断路器多采用并联均压电容,均压可能存在运行隐患的问题,通过研究双断口真空断路器间隙,配合和不同横磁(TMF)触头和纵磁(AMF)触头真空灭弧室组合取缔均压电容得到最佳的开断能力。基于真空电弧连续过渡模型建立了双断口真空断路器仿真模型,通过仿真与合成回路试验,研究了不同燃弧时间、不同期性和不同组合方式对开断能力的影响。仿真得到横纵组合方式具有最强的开断能力,且非同期动作(高压侧滞后动作)具有更强的开断能力,并得到了双断口真空断路器最佳间隙配合特性。试验结果验证了仿真结果,并且证明了双断口真空断路器非同期动作存在电压分布反转和开断突变区间。最后得到双断口真空断路器优化方案——对真空灭弧室的优化和非同期间隙的最佳配合,实现自均压效果进而取缔均压电容,为多断口真空断路器的发展提供了新的思路与方法。 展开更多
关键词 双断口 开断能力 燃弧时间 非同期性 最佳间隙配合
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考虑电极烧蚀影响的低压断路器电弧运动特性仿真及实验 被引量：22
5
作者 马强 荣命哲 +3 位作者 Anthony B. Murphy 吴翊 徐铁军 孙志强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期115-120,共6页
以磁流体动力学(magnetic hydro-dynamics,MHD)为基础建立了考虑电极烧蚀影响的低压断路器中电弧的数学模型。在传统的质量、动量和能量守恒方程的基础上增加了铜蒸气的浓度方程,考虑电极烧蚀对气体的热动力学特性和传输系数的影响,针... 以磁流体动力学(magnetic hydro-dynamics,MHD)为基础建立了考虑电极烧蚀影响的低压断路器中电弧的数学模型。在传统的质量、动量和能量守恒方程的基础上增加了铜蒸气的浓度方程,考虑电极烧蚀对气体的热动力学特性和传输系数的影响,针对阴极和阳极不同特点分别建立了电弧与阴极和阳极作用的数学模型。利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解,得出灭弧室内温度场、浓度场、气流场、电位场的分布情况。仿真结果表明,由于电极附近"双漩涡"的存在,使得Cu蒸气浓度最大的区域位于弧根后方靠近电极的区域;考虑Cu蒸气影响时计算得到的电弧电压为比未考虑Cu蒸气影响时减小12.3%;考虑Cu蒸气影响所得到的电弧平均运动速度比未考虑Cu蒸气影响时减少21.3%。实验结果验证了仿真模型的合理性。 展开更多
关键词 电弧等离子体 磁流体动力学 电极烧蚀 电弧仿真
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基于三维磁场分析建立电磁铁等效磁路的研究 被引量：26
6
作者 向洪岗 陈德桂 +3 位作者 李兴文 吴锐 刘洪武 耿英三 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期808-811,共4页
以工程实际中应用广泛的典型拍合式电磁铁为研究对象,进行三维磁场有限元分析,并通过实验验证分析结果,以分析得到的电磁铁空间磁场分布为依据,建立起电磁铁的等效磁路.结果表明,该等效磁路兼具传统磁路计算快捷和直接磁场计算精度高的... 以工程实际中应用广泛的典型拍合式电磁铁为研究对象,进行三维磁场有限元分析,并通过实验验证分析结果,以分析得到的电磁铁空间磁场分布为依据,建立起电磁铁的等效磁路.结果表明,该等效磁路兼具传统磁路计算快捷和直接磁场计算精度高的特点,大大地提高了磁路计算的精度,可以用于建立其他结构型式电磁铁的精确等效磁路. 展开更多
关键词 电磁铁 有限元 等效磁路
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低压断路器中空气电弧运动的仿真及实验研究 被引量：56
7
作者 杨茜 荣命哲 吴翊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第15期89-94,共6页
以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动时的数学模型。考虑到阴极和阳极各自的特点,提出了更加合理的电流分布边界条件;采用一种与电弧等离子体自身电导率密切相关的方法确定电弧的弧根位置。利用... 以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动时的数学模型。考虑到阴极和阳极各自的特点,提出了更加合理的电流分布边界条件;采用一种与电弧等离子体自身电导率密切相关的方法确定电弧的弧根位置。利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解,并利用高速数字摄像机进行了相关的实验,对仿真结果进行验证,充分证明模型的有效性,揭示了空气电弧在外部磁场作用下,在低压断路器的灭弧室中的运动规律,并指出压力波在灭弧室中的传播和反射是产生这种运动规律的原因。此外,对阴极喷流所形成的双漩涡和电弧等离子体后部的“尾巴”这2种物理现象进行了详细的描述。 展开更多
关键词 空气电弧等离子体 磁流体动力学 电弧弧根位置 电导率
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低压塑壳断路器三相短路开断特性的仿真分析 被引量：19
8
作者 李兴文 陈德桂 +2 位作者 汪倩 李志鹏 王云峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期76-82,87,共8页
应用虚拟样机技术,建立了低压塑壳断路器MCCB操作机构运动特性的仿真模型,并用实验验证了模型的正确性。采用三维有限元分析计算出电动斥力与电流和触头开距之间的定量关系,然后通过对ADAMS的二次开发,耦合电路、电磁场和机械运动方程,... 应用虚拟样机技术,建立了低压塑壳断路器MCCB操作机构运动特性的仿真模型,并用实验验证了模型的正确性。采用三维有限元分析计算出电动斥力与电流和触头开距之间的定量关系,然后通过对ADAMS的二次开发,耦合电路、电磁场和机械运动方程,考虑电动斥力的作用,分析了预期短路电流、机构开始动作时间以及气动斥力对于MCCB三相短路开断过程的影响。结果表明,提出的方法对于MCCB的分析、设计及优化是有效的。 展开更多
关键词 开断特性 气动斥力 操作机构
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低压断路器中空气电弧重击穿现象的仿真与实验研究 被引量：23
9
作者 杨茜 荣命哲 +1 位作者 吴翊 孙志强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期84-88,共5页
低压断路器用于接通和分断电路中的电流。当故障电流产生时,动触头和静触头打开,在触头间产生电弧,随后在电磁场和气流场的作用下向灭弧栅片运动。在运动过程中会出现电弧的停滞和后退的重击穿现象,严重降低了断路器的开断性能。该文以... 低压断路器用于接通和分断电路中的电流。当故障电流产生时,动触头和静触头打开,在触头间产生电弧,随后在电磁场和气流场的作用下向灭弧栅片运动。在运动过程中会出现电弧的停滞和后退的重击穿现象,严重降低了断路器的开断性能。该文以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动的数学模型,此模型可以预测电弧的重击穿现象,并发现当灭弧室的出口面积为60%时,电弧在3mT磁场的作用下运动时出现了重击穿现象,而当磁场增大到5mT时重击穿现象消失。此外,还发现当磁场为10mT时,在出口面积分别为20%、60%和100%3种情况下电弧均可以顺利到达栅片,在运动的过程中没有电弧重击穿现象的发生。 展开更多
关键词 空气电弧等离子体 磁流体动力学 电弧重击穿
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应用有限元方法分析塑壳断路器磁脱扣器的动作特性 被引量：21
10
作者 向洪岗 陈德桂 +1 位作者 李兴文 童伟雄 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期890-894,共5页
以计算得到的载流导体电流密度分布为激励,分析磁脱扣器的静态磁场,计算磁转矩和磁链随气隙和电流变化的静态数据网格,联立磁脱扣器的电路瞬态方程和可动部件的机械运动方程,考虑脱扣力的作用,运用4阶龙格-库塔法求解脱扣器动作特性.实... 以计算得到的载流导体电流密度分布为激励,分析磁脱扣器的静态磁场,计算磁转矩和磁链随气隙和电流变化的静态数据网格,联立磁脱扣器的电路瞬态方程和可动部件的机械运动方程,考虑脱扣力的作用,运用4阶龙格-库塔法求解脱扣器动作特性.实验证明,脱扣器动作时间计算值的误差不超过10%.分析了磁脱扣器的保护特性与反力弹簧特性和初始工作气隙的关系,结果表明,改变反力弹簧的初始长度相对于改变弹簧刚度和初始工作气隙更容易实现对塑壳断路器脱扣电流的线性调节. 展开更多
关键词 磁脱扣器 动作特性 有限元方法
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微型断路器灭弧失效分析及性能优化设计 被引量：10
11
作者 熊德智 陈向群 +2 位作者 杨杰 薛阳 张蓬鹤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期2333-2341,共9页
针对目前居民用微型断路器故障频发和灭弧能力严重不足的问题,开展微型断路器灭弧失效分析及性能优化研究。在分析微型断路器灭弧失效机理的基础上,提出优化设计技术路线图,建立微型断路器失效仿真模型,分析燃弧时间与栅片数量之间的关... 针对目前居民用微型断路器故障频发和灭弧能力严重不足的问题,开展微型断路器灭弧失效分析及性能优化研究。在分析微型断路器灭弧失效机理的基础上,提出优化设计技术路线图,建立微型断路器失效仿真模型,分析燃弧时间与栅片数量之间的关系,分析并给出模型关键优化参数的取值,对提出的4种设计方案进行仿真分析,得出最佳优化设计方案。通过对优化前、后的微型断路器样品进行实验分析可知,与优化前相比,试品优化后的分断时间和燃弧时间均显著减少,焦耳积分明显降低。实验结果与仿真结果相符,表明该优化设计方案可明显提升微型断路器的灭弧性能和分断能力,有效提高微型断路器的可靠性、安全性和稳定性,解决微型断路器灭弧失效的难题。 展开更多
关键词 微型断路器 电弧 灭弧栅 引弧片 优化
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基于磁场和等效磁路的磁通变换器特性仿真和优化设计 被引量：12
12
作者 向洪岗 陈德桂 +1 位作者 李兴文 童伟雄 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期85-91,共7页
通过有限元方法计算磁通变换器的三维磁场和静特性,再联立线圈电路瞬态方程和铁心机械运动方程,运用四阶龙格-库塔法求解动特性,分析了放电电容容量和电压、线圈匝数对动静特性的影响。根据磁通变换器的三维磁场分布采用磁场分割法进行... 通过有限元方法计算磁通变换器的三维磁场和静特性,再联立线圈电路瞬态方程和铁心机械运动方程,运用四阶龙格-库塔法求解动特性,分析了放电电容容量和电压、线圈匝数对动静特性的影响。根据磁通变换器的三维磁场分布采用磁场分割法进行磁路拟合,利用该等效磁路实现了动态特性和静态特性的同步优化。实验结果表明,该方法计算精度高,并能达到静态特性和动态特性的综合最优化,克服了已有设计方法中对动态特性和静态特性分步优化的缺点。 展开更多
关键词 磁通变换器 动静特性 等效磁路 同步优化
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12kV户外真空断路器电场数值计算与分析 被引量：11
13
作者 曹云东 刘晓明 +1 位作者 王尔智 王立成 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期14-15,共2页
采用有限元法对 3种结构真空断路器灭弧室的电场进行了计算分析 ,计算中考虑了悬浮电极、瓷外绝缘以及硅橡胶外绝缘对电场分布的影响 。
关键词 真空断路器 悬浮电极 数值分析
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真空灭弧室预击穿的测量与分析 被引量：6
14
作者 张敬菽 陈德桂 +3 位作者 游一民 李静 任建军 王胜林 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期84-86,90,共4页
通过对真空灭弧室击穿电压的测量,拟合出了真空灭弧室在小间隙下的击穿电压与间隙的关系式,结合对真空灭弧室电场强度的计算,得出了真空灭弧室的动、静触头在不同间隙下的击穿场强。将拟合到小间隙下的击穿电压与间隙的关系式应用到真... 通过对真空灭弧室击穿电压的测量,拟合出了真空灭弧室在小间隙下的击穿电压与间隙的关系式,结合对真空灭弧室电场强度的计算,得出了真空灭弧室的动、静触头在不同间隙下的击穿场强。将拟合到小间隙下的击穿电压与间隙的关系式应用到真空断路器关合时的预击穿特性,根据断路器的关合动特性,得到了断口间耐受电压随时间的变化规律,由此得出断路器实现同步关合的速度低限,以及在什么相位进行关合时暂态分量最小。 展开更多
关键词 真空灭弧室 击穿 测量 电场强度 预击穿特性 真空断路器
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空气开关电弧的磁流体动力学建模及特性仿真 被引量：38
15
作者 李兴文 陈德桂 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第21期31-37,共7页
考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,通过对商用计算流体力学软件FLUENT进行二次开发,建立了空气开关电弧等离子体的二维磁流体动力学(MHD)数学模型。然后仿真分析了电弧半径、电场强度与电流之间的关系,以及外部磁场对电弧运... 考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,通过对商用计算流体力学软件FLUENT进行二次开发,建立了空气开关电弧等离子体的二维磁流体动力学(MHD)数学模型。然后仿真分析了电弧半径、电场强度与电流之间的关系,以及外部磁场对电弧运动过程的影响。同时完成了相关的实验研究。结果表明随着电流的增大,电弧半径将受到器壁宽度的限制;电流对电场强度的影响很小;外部磁场在加速电弧运动的同时,产生的"磁压"会导致电弧高温区不断被压缩以及局部压力的升高。 展开更多
关键词 电弧 磁流体动力学 仿真 磁场 电场强度
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低压电器中气动斥力的实验研究 被引量：4
16
作者 李兴文 陈德桂 +2 位作者 汪倩 戴瑞成 向洪岗 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第15期83-88,共6页
气动斥力对于低压电器中动触头斥开后的运动状态起着重要作用,影响其性能。该文针对一个双断点模型,通过测量电弧电流、电压和作用在动导电杆上的力,应用三维有限元方法分析回路中的电动斥力,实验研究了3～6kA预期短路电流有效值,2～6m... 气动斥力对于低压电器中动触头斥开后的运动状态起着重要作用,影响其性能。该文针对一个双断点模型,通过测量电弧电流、电压和作用在动导电杆上的力,应用三维有限元方法分析回路中的电动斥力,实验研究了3～6kA预期短路电流有效值,2～6mm触头开距情况下气动斥力的特性,以及产气材料和出气口大小对于气动斥力的影响。结果表明:单位电弧功率产生的气动斥力FB/ui是燃弧时间的减函数,与触头的间距关系较小,而且短路电流峰值在4kA以上时特性较为接近,加入产气材料或增大出气口均会增大气动斥力的数值。 展开更多
关键词 低压电器 电弧 气压 开断过程 气动斥力
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迭代学习法在开关式液压阀位置控制中的应用 被引量：6
17
作者 赵升吨 宋涛 +1 位作者 周延峰 张学来 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期523-526,共4页
阐述了一种新型振动下料机的基本组成,分析了其液压送进装置的传统行程开关控制方法所存在的问题,明确指出了采用迭代学习控制的必要性和可行性.研制出了由微机、开关式液压阀及位移传感器等组成的液压送进装置的计算机智能控制系统.研... 阐述了一种新型振动下料机的基本组成,分析了其液压送进装置的传统行程开关控制方法所存在的问题,明确指出了采用迭代学习控制的必要性和可行性.研制出了由微机、开关式液压阀及位移传感器等组成的液压送进装置的计算机智能控制系统.研究表明,在迭代学习智能控制方法中所用的控制提前量呈现正态分布,从而建立了确定最优学习因子和控制提前量等关键控制参数的计算公式.试验结果表明,整个系统的鲁棒性好,采用该智能控制方法可使送进缸停止位置的误差由原来的±5 5mm降低为±0 8mm.因此,不仅满足了实际工作的要求,而且具有重要的推广价值. 展开更多
关键词 迭代学习控制 开关式液压阀 液压系统 位置控制
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500kVSF_6气体绝缘TA损坏及防范措施 被引量：9
18
作者 陈玉峰 贾宏智 朱文兵 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期220-223,共4页
2006年山东电力系统内共发生了3起500 kV SF6气体绝缘电流互感器(TA)损坏事件,为对3起事件的发生经过、检查情况进行介绍、总结,结合SF6气体绝缘TA结构特点,对损坏原因进行了分析:两起是因运输不当造成内部部件移位或绝缘件受伤;一起因... 2006年山东电力系统内共发生了3起500 kV SF6气体绝缘电流互感器(TA)损坏事件,为对3起事件的发生经过、检查情况进行介绍、总结,结合SF6气体绝缘TA结构特点,对损坏原因进行了分析:两起是因运输不当造成内部部件移位或绝缘件受伤;一起因制造质量不良紧固螺丝松动引起。其后果使TA内部电场发生畸变,绝缘性能下降,在运行一段时间后主绝缘发生击穿或直接击穿。并根据原因分析结果提出了除按照有关反措要求加强运输质量的控制外,还应加强验收管理,并积极开展简单有效的气体绝缘TA内部绝缘状况检测方法的研究。 展开更多
关键词 500kV 电流互感器 SF6 气体绝缘 结构 电场 损坏 措施
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异形转轴机械特性测试孔的机器视觉定位方法 被引量：5
19
作者 刘发英 苏秀苹 杨振宇 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期806-811,共6页
针对智能塑壳断路器的异形主转轴机械特性测试孔难于定位加工的问题,提出一种基于机器视觉技术的平面三点圆心定位方法.对采集的图像进行概率面积直方图分析后,采用中值滤波、灰度拉伸和线性变换算法对图像进行预处理;然后使用圆模板匹... 针对智能塑壳断路器的异形主转轴机械特性测试孔难于定位加工的问题,提出一种基于机器视觉技术的平面三点圆心定位方法.对采集的图像进行概率面积直方图分析后,采用中值滤波、灰度拉伸和线性变换算法对图像进行预处理;然后使用圆模板匹配算法识别目标区域;最后使用开运算算法消除目标区域的毛刺和区域间小点后,采用改进Harris角点检测算法提取图像的兴趣点,对其经过分类和换算后确定钻孔位置坐标.对20个测试孔的定位加工结果显示,85%的孔同轴度在IT11的等级范围之内,90%的孔直线度在IT12等级范围之内,满足智能塑壳断路器主转轴机械特性测试孔定位精度要求. 展开更多
关键词 异形轴 机器视觉 圆心定位 目标识别 特征提取
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高海拔环境下大容量直流空气断路器灭弧性能研究 被引量：12
20
作者 李静 易晨曦 +2 位作者 彭世东 曹云东 于龙滨 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期863-874,共12页
高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,... 高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,对其在高海拔环境下开断18 kA短路电流进行仿真;然后对电弧形态及灭弧室内温度场、电磁场、气流场进行分析,得出高海拔地区空气电弧开断困难的主要原因;最后根据仿真与理论分析,考虑采用合理数量和布局的间插式U型栅片改善电弧开断特性。结果表明:随着海拔的升高,电弧前期运动速度加快,但断路器的灭弧性能降低;在高海拔环境下电弧存在严重的弧根粘滞和弧根拖尾现象,弧根拖尾畸变空间电场,不利于熄弧;同时,在不同海拔环境下,电弧会产生不同程度的反向运动现象,易导致弧后重燃。该研究深入揭示了高海拔环境下LC-DCCB电弧演变过程及复杂开断现象背后的物理本质,可为该类产品研发提供理论指导。 展开更多
关键词 高海拔 大容量直流空气断路器 弧根拖尾 电弧反向 弧后重燃
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