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基于先验统计模型的非侵入负荷辨识算法

电力工程技术 2024年第1期43卷 165-173,211页

作者：赵成宋彦辛周赣冯燕钧郭帅李季巍国网北京市电力公司电力科学研究院北京100080 东南大学电气工程学院江苏南京211189

针对传统非侵入负荷辨识技术中电热细分能力不足的问题,文中提出了一种基于先验知识与统计学习模型的居民非侵入式负荷辨识算法。文中对洗衣机辅热、电水壶、电饭锅、电热水器等设备进行了电热细分研究,通过设备运行关联算法实现了辅热... 详细信息

针对传统非侵入负荷辨识技术中电热细分能力不足的问题,文中提出了一种基于先验知识与统计学习模型的居民非侵入式负荷辨识算法。文中对洗衣机辅热、电水壶、电饭锅、电热水器等设备进行了电热细分研究,通过设备运行关联算法实现了辅热设备的细分,并在用户有限反馈信息和专家标注的基础上,实现了非辅热设备分类的模型训练。实验结果表明,文中所提技术框架在事件检测负荷辨识算法的基础上实现了电热设备的细分,且在运行状态分解的F1分数指标中取得了0.9以上的优异效果。

关键词：非侵入负荷监测(NILM) 事件检测电热细分统计分析高斯混合聚类(GMM) 支持向量机(SVM)

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建筑工业多阶段负荷检测方法研究

电力需求侧管理 2024年第4期26卷 100-106页

作者：庄宇峰黄申茂冯燕钧陈逸飞倪文沁王立白国网江苏省电力有限公司常州供电分公司江苏常州213003 东南大学南京210096

针对建筑工地设备运行的环保监测问题,提出了一种基于工业非介入式负荷辨识的低成本督察方案。首先,分析了抑制空气污染的除尘设备及产生噪声震动污染的静压机等施工设备负荷特性;然后,提出了一种面向环保督察的多阶段事件检测辨识方法... 详细信息

针对建筑工地设备运行的环保监测问题,提出了一种基于工业非介入式负荷辨识的低成本督察方案。首先,分析了抑制空气污染的除尘设备及产生噪声震动污染的静压机等施工设备负荷特性;然后,提出了一种面向环保督察的多阶段事件检测辨识方法,克服了除尘设备易被施工设备负载淹没的辨识难点;最后,用实际案例进行验证。实验结果表明,所提算法极大提升了对复杂过程事件的检测能力与抗噪声干扰能力,实现了对施工设备、除尘设备启停过程的同步高效检出。

关键词：工业负荷辨识多阶段检测非侵入式负荷辨识同步检测环保督察

基于GPU加速的电力系统静态安全校验算法实现

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基于GPU加速的电力系统静态安全校验算法实现

作者：冯燕钧东南大学

学位级别：硕士

在线静态安全分析对计算速度有较高要求,其计算量主要集中在对大量故障潮流的详细分析。静态安全分析中存在各个故障潮流间的粗粒度并行,以及单个潮流中稀疏线性方程组求解、雅可比矩阵计算等环节的细粒度并行,适合并行计算加速。GPU通... 详细信息

在线静态安全分析对计算速度有较高要求,其计算量主要集中在对大量故障潮流的详细分析。静态安全分析中存在各个故障潮流间的粗粒度并行,以及单个潮流中稀疏线性方程组求解、雅可比矩阵计算等环节的细粒度并行,适合并行计算加速。GPU通过成千的计算单元和高速内存带宽来提高计算吞吐率,适合在大量数据上进行相同运算。本文主要研究通过图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)来加速静态安全分析,具体内容如下:首先,剖析了 GPU的硬件体系架构,在此基础之上分析得出了 GPU加速单个潮流效果不佳的主要原因有两个:第一是计算规模小造成并行度低,第二是稀疏存储格式造成访存效率低。然后,打破采用GPU加速单个潮流的固有思路,基于静态安全分析中各个故障电网的拓扑相似性特点,提出了一种采用GPU同时批量处理多个故障潮流的新算法,通过批量处理多个潮流来扩展并行度,同时通过合并内存访问设计来增加访存效率,最终大幅提高了算法带宽及计算速度。接着,对批处理潮流算法的稀疏线性方程组求解、雅可比矩阵生成这两个主要环节进行了详细设计。首先,考虑数值稳定性因素和批处理算法的约束,选取往左看QR因子分解法作为稀疏线性方程组的求解算法,再将批处理模式应用于QR分解算法,通过将多个QR分解同步求解大幅提高了算法并行度和访存效率,加速效果明显。类似的,将批处理模式应用于雅可比矩阵生成算法中,同样通过提高算法并行度和访存效率,得到较好加速效果。最后,给出了基于批处理潮流算法的静态安全分析的总体流程,算例结果表明,GPU算法相对于CPU串行算法具有明显优势,电力系统规模越大,GPU加速效果越明显,在8503节点系统中取得了 20倍以上的加速比。

关键词：静态安全校验 GPU 批处理潮流 QR分解

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基于图形处理器加速的电网全网拓扑分析算法

电力自动化设备 2022年第5期42卷 183-190页

作者：郑逸凡周赣傅萌王子恒冯燕钧东南大学电气工程学院江苏南京210096 中国电力科学研究院有限公司江苏南京210003

随着电网规模的扩大以及电力系统互联水平的提高,电网分析计算的计算量显著上升。图形处理器(GPU)等并行计算设备能够提高大电网分析的计算效率,但电网分析计算中的串行电网拓扑分析已经成为影响并行算法计算效率的重要因素,亟待得到加... 详细信息

随着电网规模的扩大以及电力系统互联水平的提高,电网分析计算的计算量显著上升。图形处理器(GPU)等并行计算设备能够提高大电网分析的计算效率,但电网分析计算中的串行电网拓扑分析已经成为影响并行算法计算效率的重要因素,亟待得到加速。作为电网拓扑分析加速问题的难点,全网拓扑分析可采用并行算法进行加速。为此,提出了一种基于GPU加速的电网全网拓扑分析算法:将电力系统网架模型抽象为利于并行解耦调用的压缩数组形式;以前驱数组法为基本思想,设计了优化并行的厂站拓扑分析方法,以从电网特性中挖掘厂站间及节点间的并行性;以此为核心,提出了基于GPU加速的电网全网拓扑分析算法。算例的测试结果表明,相比传统串行算法、多核中央处理器并行算法,所提基于GPU加速的电网全网拓扑分析算法运用于规模较大的电网时能分别取得7.242倍、2.148倍的加速比,显著加快了大电网全网拓扑分析的速度,进而提高了各类电网分析计算的整体效率,具有潜在的工程应用价值。

关键词：大电网厂站拓扑分析并行计算图论图形处理器

CPU-GPU异构计算框架下的高性能用电负荷预测

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电力自动化设备 2021年第11期41卷 140-146,198页

作者：赵嘉豪周赣黄莉陆春艳陶晓峰冯燕钧东南大学电气工程学院江苏南京210096 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211106

随着电网的快速发展,用电信息采集系统的数据计算业务面临着巨大挑战。近年来,图形处理器(GPU)因其在浮点计算速度和存储带宽方面的优势成为高性能计算问题中的研究热点,也被成功应用在电力系统计算分析等科学计算领域。在基于人工智能... 详细信息

随着电网的快速发展,用电信息采集系统的数据计算业务面临着巨大挑战。近年来,图形处理器(GPU)因其在浮点计算速度和存储带宽方面的优势成为高性能计算问题中的研究热点,也被成功应用在电力系统计算分析等科学计算领域。在基于人工智能方法的电力负荷预测问题中,以往大部分研究仅考虑了使用GPU加速预测模型的训练,而并未应用在数据集的获取和计算上。提出了一种基于中央处理器-图形处理器(CPU-GPU)异构计算框架下全流程加速的高性能用电负荷预测方案。首先结合统一计算架构(CUDA)和多线程技术实现了使用多台GPU完成用电负荷的并行预处理,随后在聚类分析后基于XGBoost算法完成了多台区负荷预测,并利用GPU加速了模型的训练计算。最后通过对深圳市43254个台区用电信息的实例分析,验证了所提方法的高效性与适用性。

关键词：用电信息采集系统负荷预测 GPU 异构计算 XGBoost

基于设备运行状态检测与能量回归同步评估的居民非介入式负荷辨识算法研究

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电测与仪表 2023年第12期60卷 182-188,195页

作者：宋玮琼王立永宋威朱肖晶穆毅凡冯燕钧国网北京市电力公司电力科学研究院北京100080 国网北京市电力公司门头沟供电公司北京100080 东南大学南京211189

非侵入负荷辨识技术能够高效低成本地获得用户分项电能并支撑多种业务,基于分项电器能量回归的神经网络为负荷辨识技术提供了重要支撑。文中针对神经网络进行能量分解时在设备关停处的噪声识别污染及基于能量阈值法评估设备运行状态的... 详细信息

非侵入负荷辨识技术能够高效低成本地获得用户分项电能并支撑多种业务,基于分项电器能量回归的神经网络为负荷辨识技术提供了重要支撑。文中针对神经网络进行能量分解时在设备关停处的噪声识别污染及基于能量阈值法评估设备运行状态的局限性,提出了基于设备能量分解与运行状态分类的硬参数共享多任务学习模型,并根据能量回归与状态识别对输入序列全局与区域信息的敏感度差异,提出基于多感受野融合的时间卷积网络,实验结果表明文中所提算法模型在辨识效果上取得了提升,并在洗衣机、洗碗机等小功率波动设备上相较传统网络减少了50%的平均能量绝对误差。

关键词：非侵入负荷辨识多任务学习多感受野融合时间卷积

非侵入负荷辨识的谐波特征量提取改进方法研究

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电子测量技术 2019年第7期42卷 29-34页

作者：吕志宁赵少东饶竹一张云翔冯燕钧南方电网深圳供电局有限公司深圳518001 江苏智臻能源科技有限公司南京211100

基于事件分解的负荷匹配方法计算快内存少,工程应用适应性强。首先面向事件分解型负荷辨识方法分析了稳态特征量的提取方法,梳理出典型家用电器辨识特征库,并指出谐波特征量是空调及小功率电器复杂工况下负荷辨识的重要判据。然后分析... 详细信息

基于事件分解的负荷匹配方法计算快内存少,工程应用适应性强。首先面向事件分解型负荷辨识方法分析了稳态特征量的提取方法,梳理出典型家用电器辨识特征库,并指出谐波特征量是空调及小功率电器复杂工况下负荷辨识的重要判据。然后分析了工程应用中谐波特征量提取影响因素,基于快速傅里叶变换(FFT)算法频谱泄露原理,研究了电网频率动态变化和电器谐波相角抖动对于谐波特征量提取的影响。提出了针对性解决方法,通过多点均值方法解决电网频率波动导致的非同步采样问题,并提出极值差量方法解决电器谐波相角影响,两种方法结合,可有效将基次谐波误差降到1%以下,偶次谐波误差降到2%～4%。最后通过实验平台和工程实证,验证了谐波改进提取方法的有效性,相对于改进前可有效提升负荷辨识精度5%以上。

关键词：非侵入负荷辨识谐波特征量 FFT算法多点均值极值差量

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绿色信贷对乡村产业振兴的影响研究

绿色信贷对乡村产业振兴的影响研究

作者：冯燕河南工业大学

学位级别：硕士

技术赋能下生鲜农产品冷链物流质量提升途径研究

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价格理论与实践 2024年第4期 72-76+224页

作者：冯燕芳陈永平无锡工艺职业技术学院

冷链物流承担生鲜农产品从产地商家到消费者的运输、配送等环节任务，满足消费者的生鲜农产品选购与冷链物流质量需求。结合冷链物流的技术类别与及其赋能分析，从技术投入与冷链物流效率要求、技术运用与冷链物流质量标准要求、技术管... 详细信息

冷链物流承担生鲜农产品从产地商家到消费者的运输、配送等环节任务，满足消费者的生鲜农产品选购与冷链物流质量需求。结合冷链物流的技术类别与及其赋能分析，从技术投入与冷链物流效率要求、技术运用与冷链物流质量标准要求、技术管理与冷链物流成本管理要求、技术综合与冷链物流价格要求等方面系统分析技术赋能的冷链物流质量要求。研究表明：技术赋能冷链物流需要通过注重技术需求测算，精准分析技术投入；加强技术综合运用，优化冷链物流模式；加强冷链技术分析，系统管理冷链成本；注重技术实践管理，优化冷链物流线路；增强信息技术运用，高效管理冷链信息等途径提升生鲜农产品冷链物流质量和运营管理效率。

关键词：技术赋能生鲜农产品冷链物流冷链物流质量