变压器老化失效风险评估方法研究

随着运行年数的增加,变压器老化失效的风险逐年增高,这使电力系统运行承受较大的潜在风险。本文根据某区域电网中相同型号的100组变压器的运行与退役数据,应用最小二乘法、梯度下降法等优化方法计算相关参数,建立变压器老化失效标准正态分布模型和威布尔分布模型。应用上述模型估计变压器的老化失效年龄,评估老化失效概率。通过以上方法有利于了解变压器比较精确的老化失效年龄,选择适合的分布模型计算老化失效概率。为电力公司规划、运行、维修和资产管理起到指导作用。     

基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别方法

提出了基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型的识别方法。首先,介绍了基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型的表征方法。其次,采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优二维分布模型的有效性,对比了贝叶斯独立识别、贝叶斯非独立识别、AIC一步识别,AIC两步识别4种识别方法的识别能力,分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后,搜集了29组实际工程土体抗剪强度参数试验数据,研究了贝叶斯独立识别和非独立识别在实际工程土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别中的应用。结果表明,贝叶斯理论能够结合先验信息有效地识别表征土体抗剪强度参数最优二维分布模型;贝叶斯理论与AIC准则相较在小样本条件下的识别能力和识别精度方面优势明显;土体抗剪强度参数的样本数目、参数间相关性、备选二维分布模型集合以及先验信息都显著影响贝叶斯理论的识别精度。     

基于贝叶斯模型平均的水文模型不确定性及集合模拟

单一模型在水文过程模拟和预报中存在诸多不确定性,集合模拟是减少不确定性影响的有效方法。在水文模型参数估计的两类方法基础上(分别选用SCE-UA算法和SCEM-UA算法为代表),选用3个基于子流域的半分布式水文模型(新安江模型、混合产流模型和HYMOD模型),综合考虑模型参数和模型输入的不确定性,并采用贝叶斯模型平均(BMA)将3个模型的模拟结果集合进行概率预报。结果表明:SCE-UA算法和SCEM-UA算法优化的参数都能使模型取得较好的模拟效果,但SCEM-UA算法能得到模型参数的后验概率分布,并获取模型的概率预报区间,具有更大的优势;考虑模型输入不确定性,模拟径流的精度没有较大提高,但概率预报区间精度有一定的改善;采用BMA方法集合多模型模拟结果,综合考虑模型参数、模型输入和模型结构的不确定性,其模拟结果要优于单一模型,说明水文集合模拟的优越性;BMA集合后,SCEM-UA算法的模拟结果较SCE-UA算法的模拟结果具有更准确的概率预报区间。     

随机载荷作用下的曲轴工作可靠性分析

考虑到试件在实际工作中载荷循环特征的分散性对其疲劳寿命的影响,建立了一种以应力幅值和应力均值为基本随机变量的二维应力-强度干涉模型.讨论了该模型建立的原理,给出了干涉模型的几何示意图以及极限状态方程.应用该模型对S195型柴油机曲轴的失效概率进行了蒙特卡罗求解,其结果与实际统计的失效概率吻合较好.根据多种情况下的模拟数据,分析了曲轴强度均值及变异系数对其工作可靠性的影响.     

一种新的地下滴灌毛管水力计算模型——基于土壤初始含水率和土壤黏粒含量空间变异性研究

地下滴灌是一种新型高效节水灌溉技术。为探究土壤空间变异性对地下滴灌毛管水力特性的影响,提出地下滴灌毛管水力要素的试验方案,研究土壤物理参数(土壤初始含水率和土壤黏粒含量)的空间分布特征,分析土壤物理参数的空间分布格局。建立考虑土壤物理参数空间变异性的地下滴灌毛管水力计算模型,将其转化为目标函数的优化问题,采用遗传算法来求解模型中的相关参数。根据试验数据和模型计算结果验证模型的可靠性。该模型为研究土壤空间变异性和地下滴灌毛管水力特性的内在联系奠定基础。     

基于Bootstrap法的水文模型参数不确定分析——以伊通河流域为例

以伊通河流域为研究区,运用实测数据建立SWAT水文模型。在LH-OAT参数敏感性分析的基础上,应用Bootstrap法对SWAT水文模型敏感参数的不确定性进行了分析,获取了5个敏感性参数的不确定区间及边缘分布,结合变异系数对参数的不确定性程度进行了评估。结果表明:SOL_AWC呈负偏态分布,其余4个参数近似服从正态分布;在5个敏感性参数中,CN2、ESCO的参数不确定性程度最高。进一步分析了参数不确定性对模型模拟结果不确定性的贡献,结果表明:参数的不确定性对模拟结果的不确定性贡献较大,58%的月径流观测数据落入模拟的95%置信区间内。然而在降雪期参数的不确定性对模拟结果的不确定性贡献较小,有8.3%的观测数据落入模拟的95%置信区间内。研究成果可为bootstrap法应用于水文模型参数不确定分析以及SWAT模型在伊通河流域水文模拟方面提供参考。     

基于最优参数评估燃料电池发动机可靠性研究

燃料电池可靠性是评价燃料汽车质量好坏的重要参数指标。根据调研得到的某燃料电池汽车发动机的首次故障里程数据,提出运用一致最小方差无偏估计的点估计和最短置信区间的区间估计方法对燃料电池发动机进行可靠性评估,结果表明:该方法使得发动机待估参数的误差能够达到最小,能更早更有效地预测燃料电池发动机首次故障的行驶里程和平均剩余寿命。     

随机变量多重Weibull统计模型及参数最优估计

利用Weibull分布函数兼容性好的特点,采用混合Weibull分布模型来描述复杂随机变量分布,并按照最小二乘法原则,对统计模型参数进行最优化估计,建立复杂随机变量分布的统计模型。对某汽车发动机工作转矩统计模型的建立示例表明,多重Weibull分布适合用来表达一些复杂随机变量的统计特性,参数估计的最优化模型适用,参数优化估计过程能可靠收敛。     

灌区用水优化模型参数全局敏感性分析与不确定性优化

灌区水资源优化配置中存在众多不确定性因素，而考虑不确定性因素的优化模型往往存在结构复杂、不确定性参数考虑有限、计算精度和效率较低等问题。本文将LH-OAT（Latin hypercube-One factor at a time）方法与灌区用水优化模型耦合，构建了灌区用水优化模型参数敏感性分析与不确定性优化方法，并以黑河流域中游典型灌区为案例研究区，对模型中6类共25个不确定性参数进行了全局敏感性分析。计算获得了模型中25个不确定性参数的敏感度排序，并从中筛选出10个高敏感性参数，以高敏感性参数作为优化模型不确定性参数输入，获得了不确定性下的灌区用水优化结果。案例分析表明，该方法有效筛选出优化模型中高敏感的关键参数，综合考虑了不确定性参数对模型优化结果的影响，大大减少了模型不确定性参数的表征数量，降低了模型复杂性，有效提高了模型计算效率，可为灌区水资源优化配置问题提供方法参考。     

基于辅助粒子滤波的汽车轮胎参数和行驶状态估计

单独的轮胎魔术公式参数通常需要通过昂贵的试验设备和大量的试验数据才能够确定,之后这些参数在设计阶段将被应用于车辆模型来模拟车辆的操纵动力学行为。建立了包含定常统计特性噪声的汽车动力学模型,利用龙格-库塔方法模拟模型,引入辅助粒子滤波技术,通过二次加权操作,较好地实现了轮胎参数的估计,并最终代入动力学方程,实现了车辆侧向力等参数的估计。同时进行了场地试验。结果表明,辅助粒子滤波技术改善了标准粒子滤波算法的精度,验证了算法的有效性。     

基于Copula函数的松花江流域水文干旱频率分析

【目的】基于Copula函数对松花江流域进行水文干旱频率分析。【方法】利用可变阈值法识别日尺度水文干旱事件的历时和烈度,并进行融合处理;选择6种常用的分布函数拟合干旱特征变量,以Kolmogorov-Smirnov检验法优选单变量边缘分布;从3种Copula函数中优选函数模型,建立了干旱历时和烈度二维联合分布,并计算联合分布概率和重现期,再利用蒙特卡洛方法,讨论基于Copula干旱研究的不确定性。【结果】融合标准取p_c=0.1和t_c=5,流域干旱历时均值为81~105 d;对数正态分布是大赉站、扶余站和哈尔滨站干旱历时的最优边缘分布,而各个站点干旱烈度最优分布各异;Frank Copula为流域干旱二维联合分布的最优模型,流域大多数干旱的重现期不超过20a;在同现重现期为20 a的条件下,大赉、扶余、哈尔滨和佳木斯4个水文站点的最大可能设计值表现出较大的不确定性。【结论】Copula函数能够较好地拟合松花江流域水文干旱特征变量间的联合分布,但需考虑其不确定性影响。     

相对Miner定理在疲劳可靠性分析中的应用

疲劳可靠性分析中存在两类不确定性:统计不确定性和非统计不确定性。统计不确定性与变量的随机性有关,可以通过统计用理论概率分布来描述;非统计不确定性与分析中的假设有关。经典的疲劳可靠性分析只考虑了统计不确定性,而本文引入了“概率相对 Miner 定理”这一新的概念,在疲劳可靠性分析中,同时考虑了统计不确定性和非统计不确定性,从而提高了疲劳可靠性分析的准确性。     

植物叶片本征维数估计与分类方法研究——基于改进PCA

针对现有PCA方法在大数据降维过程中数据处理速度过慢这一问题,设计并实现了一种基于曲线拟合技术的方差贡献率函数拟合方法,并将其应用于植物叶片的本征维数估计之中。为了提高本征维数估计的精度,提出了一种"粗略估计本征维数区间+精确判断"相结合的本征维数估计方法。为了验证算法的有效性,利用5类植物叶片共计150个样本进行了识别测试。试验结果表明,文中方法可以得到与PCA方法相近的分类效果,但识别时间要远小于PCA方法,表明将该方法应用于高维数据集的本征维数估计是有效的、可行的。     

基于灰色遗传参数动物育种值的BLUP估计

遗传参数的估计过程充满了灰色系统的特征,因此以区间形式存在的遗传参数可以被认为是区间灰数。为此,探讨了视遗传参数为区间灰数的动物育种值的BLUP估计方法。考虑到带有灰色遗传参数的混合模型方程组维数太大,以至于不能直接对系数矩阵求逆,建议利用超松弛迭代方法求解灰色育种值。其结果表明,所预测的育种值也是一个区间灰数。在动物育种实践中,育种值的边界可以被定义为遗传潜力,育种者根据对目标性状的理解或喜好,选择育种值的边界值或这个区间灰数的"白化"值作为选种的依据。     

河流随机水质预测模型及其应用

在分析河流域污染特点的基础上，建立了一个二维随机水质数学模型，该水质模型把一维水质随机降解模型和二维迁移扩散模型相结合，同时考虑了各水质参数K1，K2，K3和河道横向扩散系数Dy的随机性影响，该模型适用于各种水力复杂条件和排污范围的水体，对于平面二维的任一个计算点，它都能给出该点水质浓度随机变化的概率分布，用该模型对三峡建库后的香溪河库湾水质进行预测，其成果可为三峡库区水环境保护及规划治理提供设计数据。     

基于大样本实测的乘用车怠速HC排放统计特征

对在用的国产乘用车怠速HC排放实测数据进行统计分析，揭示最优拟合分布并给出最优分布参数的估计值。同时还建立怠速HC排放分布密度函数和分布函数统计模型。除在具体分析方法上有所考虑外，还持别注意了样本容量的扩大问题，以保证研究结果的准确性和可靠性。根据研究结果，对现行国家标准中有关在用乘用车怠速HC排放的限值提出了明确的修改建议。     

畦灌土壤入渗参数的空间变异性及其对灌水质量的影响

针对畦灌,研究了Kostiakov模型入渗系数K和入渗指数α的空间变异性及其对灌水质量的影响。根据2008年在河北吴桥进行的棉花播前灌水试验数据,采用最优模式搜索技术估算土壤入渗参数并分析其空间变异性,进而采用地面灌溉模拟软件SRFR模拟了土壤入渗参数空间变异性对灌水质量的影响。结果表明,当其它灌水技术要素相同时,灌水均匀度和灌水效率对K和α的响应关系均为单峰型二次曲线。K的稳定区间较大,α的稳定区间较小,当二者在小值范围内变化时,灌水质量的波动较为平缓;当二者在大值范围内波动时,会引起灌水质量的急剧变化。因此,在畦灌设计过程中,土壤入渗参数的差异性不容忽视。     

HYDRUS-2D模型在渠道渗漏数值模拟中的应用

采用HYDRUS-2D模型进行模拟计算渠系水渗漏量,考虑饱和流与非饱和流的联合求解的渠道渗漏二维数值模拟方法,以山西省庞庄灌区碱刘断面为例,模拟了不同运行情况下渠道两侧的地下水土壤水动态变化,并与文献中的试验数据和结果对比分析,验证了数值方法模拟渠道渗漏的可靠性与参数选择的合理性。     

基于改进竞争威布尔模型的联合收割机可靠性评估研究

针对联合收割机可靠性评估过程中对使用故障数据单一化处理和评估结果往往与实际情况不符的问题,提出了一种基于改进竞争威布尔模型的方法对联合收割机的可靠性进行评估。为了使联合收割机使用故障数据的故障机制处理方法更科学和准确,引入故障特征属性和故障信息序列等分析处理方法对其故障数据进行分类化处理。由于不同故障对联合收割机的可靠性影响程度具有差异性,本文将联合收割机使用故障数据进行等级化处理,赋予相应权重并加入到故障数据预处理的计算中。通过改进的竞争威布尔可靠性评估模型的数学方法与计算公式得出联合收割机使用故障数据的模糊聚类分析,结合自助抽样法(bootstrap)对改进竞争威布尔模型的参数进行估计,确定出模型参数的点估计和区间估计,以此得到联合收割机的可靠度函数和平均无故障时间。最后,通过改进竞争威布尔模型的联合收割机可靠性的算例结果与单威布尔模型下计算结果进行比较,分析表明:本文提出的针对联合收割机使用故障数据的处理方法和基于改进竞争威布尔模型的可靠性计算结果更符合联合收割机实际使用情况;同时,对比之前联合收割机可靠性计算方法,该法避免了难度大、单一化、工作量大的故障机制探测及分析工作,更具有实际性、准确性和操作性。     

基于区间两阶段模糊可信性约束模型的灌区水资源配置

针对灌区水资源配置系统中的复杂性和不确定性,以湖北省漳河灌区为例,构建区间两阶段模糊可信性约束规划模型,实现灌区各用水户间水资源优化配置。模型以系统经济收益最大为目标函数,引入模糊变量、离散区间和概率分布表征系统中的多重不确定性,设置可信性置信水平解决带有违规概率的模糊风险问题。求解模型得到多种情景下水量、灌溉面积优化配置结果以及系统收益,结果表明,模型可以有效处理配置系统的不确定性问题,反映系统收益与风险之间的权衡,实现灌区水资源高效配置。优化结果有助于灌区管理者协调各用水户的利益冲突,制定合理的决策方案。