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面向风电机组运维的知识图谱构建研究与应用

电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 167-177页

作者：黄简杨程冯天波孙宁李嘉文余恒文崔昊杨上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 国网上海市电力公司信息通信公司上海200122 国网上海市电力公司培训中心上海200438

规模化风机高频运维信息愈发呈现数据高维、类间互联、规模攀升的特点,传统人工孤岛式故障检修运维模式难以适应人机料法环一体式发展进程。针对风机全环节、全要素的主动运维要求,提出知识规则、主从设备、规范条例一体融合的风电机组... 详细信息

规模化风机高频运维信息愈发呈现数据高维、类间互联、规模攀升的特点,传统人工孤岛式故障检修运维模式难以适应人机料法环一体式发展进程。针对风机全环节、全要素的主动运维要求,提出知识规则、主从设备、规范条例一体融合的风电机组运维知识图谱构建方法。利用图论文本关键词提取算法(TextRank)完成对风电专业运维文本的实体识别与关系抽取,用以提高特征词的提取精度。采用Neo4j图数据库构建风电安全管理规程图谱及风电设备运维图谱,实现多元数据的互联与可视,进而实现风电运维信息的智能化查询。应用上述方法构建了629个实体、742条关系类型的风机知识图谱。数据查询试验表明:该方法的精确率及召回率等主要指标均在89%以上,较传统数据库方法平均提升了6.5%。该方法建立了运维要求可视表达和类间任务关联。运维大数据的有效查询,将有助于节省双碳战略风电运维力量,提高运维智能化水平。

关键词：风电机组运维知识图谱 TextRank算法 Neo4j图数据库

电力用户信息的多区块链管理及跨链查询方法研究

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电测与仪表 2024年第1期61卷 32-38页

作者：许俊晓崔昊杨江超江友华上海电力大学电子与信息工程学院上海200090

区块链技术在保证电力用户信息安全隐私上具有良好表现及前景,但其去中心化特点带来节点存储压力过大的问题,导致节点服务器运行速度过慢,交易处理性能低下。为减轻节点的存储任务,提出多链管理及跨链查询的方法。利用多通道技术对账本... 详细信息

区块链技术在保证电力用户信息安全隐私上具有良好表现及前景,但其去中心化特点带来节点存储压力过大的问题,导致节点服务器运行速度过慢,交易处理性能低下。为减轻节点的存储任务,提出多链管理及跨链查询的方法。利用多通道技术对账本进行多路隔离,实现了巨量数据节点的多链管理。针对多链间的“数据孤岛”问题,增加中间人节点并结合键值查询方法实现了跨链查询,从而成功构建了具备多链管理及跨链查询的电力用户信息区块链管理系统。系统测试表明:在保证用户信息安全隐私的前提下,有效缓解了节点存储压力过大的问题,系统稳定高效且能够跨链查询。该方法实现了电力用户信息安全存储、系统高效运行、数据全局共享,为推动国家电网数字化建设提供参考。

关键词：电力用户信息区块链技术多链存储跨链查询

考虑电-气-热耦合和需求响应的虚拟电厂优化调度策略

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中国电力 2024年第1期57卷 101-114页

作者：王世杰冯天波孙宁何可李嘉文杨程崔昊杨上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 国网上海市电力公司信息通信公司上海200122 国网上海市电力公司培训中心上海200438

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下... 详细信息

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下调峰能力,引入电制气设备和碳捕集技术,构建新型的热电联产耦合模型。其次,为提升系统运行的灵活性,考虑峰谷分时电价、热价,建立综合需求响应机制。然后,为减少系统发电成本,引入电、热储能装置,以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型,并根据下层优化模型的KKT(Karush-Kuhn-Tucher,KKT)条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明,所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优,提升了热电机组向下调峰能力,满足了系统低碳性、经济性的需求。

关键词：热电耦合电、热储能需求响应双层优化虚拟电厂

融合注意力与多尺度特征的电力绝缘子缺陷检测方法

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高电压技术 2024年第5期50卷 1933-1942页

作者：王韵琳冯天波孙宁杨程余恒文崔昊杨上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 国网上海市电力公司信息通信公司上海200030 国网上海市电力公司培训中心上海200438

针对无人机巡检时绝缘子缺陷因目标小、种类多、尺度差异大造成的漏检、误检问题,提出了一种融合注意力与多尺度特征的YOLOX-s算法。首先,在主干网络中融合坐标注意力机制,使网络能够更加准确地对绝缘子及其缺陷进行定位;其次,为解决绝... 详细信息

针对无人机巡检时绝缘子缺陷因目标小、种类多、尺度差异大造成的漏检、误检问题,提出了一种融合注意力与多尺度特征的YOLOX-s算法。首先,在主干网络中融合坐标注意力机制,使网络能够更加准确地对绝缘子及其缺陷进行定位;其次,为解决绝缘子缺陷小目标特征丢失的问题,在主干网络尾端的空间金字塔池化模块引入多尺度深度可分离卷积,构建多尺度上下文敏感模块以充分提取多尺度信息;最后,在特征融合网络中用Shuffle unit替换原网络中的CBS堆叠结构,实现了模型压缩。实验表明,改进模型的FPS为26.4帧/s,mAP值达到了93.6%,相较于YOLOX-s提升了4.7%,在不增大模型参数量和计算复杂度的前提下,对多类型多尺度的绝缘子缺陷检测达到了更好的效果。该方法对提升电力巡检业务运维效率具有现实指导意义。

关键词：实时检测无人机巡检绝缘子小目标检测改进YOLOX-s

SiC MOSFET测试系统设计与开关特性分析

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电力电子技术 2024年第3期58卷 134-137页

作者：伍娟崔昊杨杨程文阳上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

以碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为代表的第3代半导体功率器件因其优异的开关特性,在新能源等领域被广泛应用,但面对高速开关耦合寄生参数所产生的负面效应,使得测试系统难以快速、准确评估其开关瞬态等相关参数。首... 详细信息

以碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为代表的第3代半导体功率器件因其优异的开关特性,在新能源等领域被广泛应用,但面对高速开关耦合寄生参数所产生的负面效应,使得测试系统难以快速、准确评估其开关瞬态等相关参数。首先,根据改进的双脉冲模型设计了一种高精度测试系统,硬件主要包括功率测试板、集成脉冲发生器的控制板及驱动板,软件主要利用Keil编写控制板程序,LabVIEW进行用户界面设计。其次,还探讨了电压和电流测量技术、连接技术和测量数据的处理,并且结合器件数据手册及仿真结果分析实测结果,表明该系统测量误差小,量程大,抗干扰能力强,可信度高,能为优化第3代半导体器件和驱动电路的设计和应用提供有益支持。

关键词：晶体管碳化硅测试系统开关特性

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基于改进鸽群层级的无人机集群视觉巡检模型

系统仿真学报 2022年第6期34卷 1275-1285页

作者：陈麒崔昊杨汕头职业技术学院广东汕头515000 上海电力大学上海200090

为解决无人机在执行输电线路巡检工作过程中易受环境干扰,以及传统单人单机工作模式巡检效率低下等问题,提出基于改进鸽群层级算法的无人机集群视觉巡检模型。根据载机车辆与待检塔位的GPS坐标计算出启航无人机的初始地标点,并规划运动... 详细信息

为解决无人机在执行输电线路巡检工作过程中易受环境干扰,以及传统单人单机工作模式巡检效率低下等问题,提出基于改进鸽群层级算法的无人机集群视觉巡检模型。根据载机车辆与待检塔位的GPS坐标计算出启航无人机的初始地标点,并规划运动轨迹;根据当前在巡无人机结束巡检点的位置更新待起飞无人机初始地标,实现启航与在巡无人机巡检地标的动态衔接,完成对地图指南针算子的改进;利用改进的自适应模板匹配算法优化在巡无人机的Adaboost视觉识别系统,通过自适应比对线路间距实现无人机与输电线路间相对位置的自主调整,在动态调节姿态的基础上提高检测质量。实验结果表明:相比于传统鸽群方法,该模型在巡检效率方面的在空巡检时间提高了12%、巡检距离提高了27.5%,风吹、地形变化的情况下巡线质量相比于常规识别模型分别提高了21%和15%。

关键词：无人机输电线路巡检改进鸽群层级算法改进Adaboost 视觉识别

基于改进U-Net结构生成对抗网络的运动模糊绝缘子图像复原方法

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电网技术 2023年第6期47卷 2594-2603页

作者：崔昊杨韩奕张驯王茺刘诚上海电力大学电子与信息工程学院上海市杨浦区200090 国网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃省兰州市730070 云南大学材料科学与工程学院云南省昆明市650091 长沙市泓泽电力技术有限公司湖南省长沙市410015

为通过提高输电线路巡检航拍绝缘子过程中产生的运动模糊图像质量来提高检测准确率,文章提出一种基于改进U-Net结构生成对抗网络的运动模糊绝缘子图像复原方法。为有效融合图像深、浅层特征,基于U-NetL1结构搭建生成网络,并在特征融合... 详细信息

为通过提高输电线路巡检航拍绝缘子过程中产生的运动模糊图像质量来提高检测准确率,文章提出一种基于改进U-Net结构生成对抗网络的运动模糊绝缘子图像复原方法。为有效融合图像深、浅层特征,基于U-NetL1结构搭建生成网络,并在特征融合过程添加并行注意力机制,加强对有效特征的学习,下采样层级联空洞空间金字塔池化与残差模块,扩宽感受野和加深网络深度的同时避免梯度消失问题;另外,采用内容损失与对抗损失作为损失函数,以提高复原图像质量。构建绝缘子运动模糊图像数据集进行实验,与Deblur GAN、SRN等方法的对比结果表明,本文方法的峰值信噪比、结构相似度指标均高于其他算法;采用YOLOv4进行目标检测实验,其结果表明该方法对提升绝缘子检测准确率具有一定实际意义。

关键词：运动模糊图像复原生成对抗网络 U-Net 注意力机制空洞空间金字塔池化

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基于颜色编码的非侵入式负荷细粒度识别方法

电网技术 2022年第4期46卷 1557-1565页

作者：崔昊杨蔡杰陈磊江超江友华张驯上海电力大学电子与信息工程学院上海市杨浦区200090 国家电网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃省兰州市730070

在非侵入式负荷识别任务中,仅使用单一负荷特征对设备进行辨识时,存在特征重叠现象,无法满足对设备进行细粒度分类的需求。为此,该文提出一种基于颜色编码的非侵入式负荷细粒度识别方法。首先,采用Fryze功率理论将高频采样电流分解为有... 详细信息

在非侵入式负荷识别任务中,仅使用单一负荷特征对设备进行辨识时,存在特征重叠现象,无法满足对设备进行细粒度分类的需求。为此,该文提出一种基于颜色编码的非侵入式负荷细粒度识别方法。首先,采用Fryze功率理论将高频采样电流分解为有功、无功电流,并对高频采样电压与无功电流进行标准化处理以构建二维U-I轨迹图像。然后,利用颜色编码技术对轨迹图像进行处理,在R、G、B三通道中分别融合有功电流、轨迹变化信息及瞬时功率,得到彩色U-I轨迹图像。最后,构建卷积神经网络,对彩色U-I轨迹图像进行特征提取,实现对设备的分类。在此基础上,文中提出了一种自主学习方法,实现对负荷识别模型自主更新。使用PLAID和WHITED数据集对本算法的识别效果及自主学习方法进行测试。结果表明,文中方法使得U-I轨迹所携带的信息量增加,增强了负荷特征的独特性,从而实现对设备的细粒度识别;自主学习方法能够学习新型电器并更新模型,提升了负荷识别模型场景适应能力。

关键词：细粒度识别 Fryze功率理论颜色编码 U-I轨迹卷积神经网络自主学习

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基于边端轻量级网络的电力仪表设备检测方法

电网技术 2022年第3期46卷 1186-1193页

作者：崔昊杨张雨阁张驯陈磊江超孙益辉上海电力大学电子与信息工程学院上海市杨浦区200090 国网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃省兰州市730070 国网浙江奉化区供电有限公司浙江省宁波市315500

电力仪表设备边端智能化检测,是构建数字化变电站的必要环节。在利用移动边端视觉设备检测电力仪表时,边端算力难以实现对复杂环境下的小尺度、高似然目标图像的快速检测,为此,提出一种基于轻量级EF-YOLOv4网络的电力仪表图像目标检测... 详细信息

电力仪表设备边端智能化检测,是构建数字化变电站的必要环节。在利用移动边端视觉设备检测电力仪表时,边端算力难以实现对复杂环境下的小尺度、高似然目标图像的快速检测,为此,提出一种基于轻量级EF-YOLOv4网络的电力仪表图像目标检测方法。通过改进模型的主干特征网络,利用深度可分离卷积(depthwise separable convolutions,DSC)计算方法提取仪表多属性特征,同时降低模型计算复杂度,提高检测速度;改进特征融合结构,增加具有高分辨率以及颜色、纹理等仪表信息的浅层特征层,提升模型对小尺度仪表目标的注意力;融入最近邻快速特征匹配(fast library for approximate nearest neighbors,FLANN)方法,通过单位符号特征细粒度检测仪表目标。利用迁移学习参数共享机制调整模型权重,使模型快速适应于电力仪表小样本数据集。最后构建电力仪表图像测试集对模型进行验证。实验结果表明,相比于传统目标检测方法,所提方法对于电能表、电压表等多尺度、细粒度仪表设备图像的目标检测保持了较高的精确度与速度。可为电力仪表的可视化、信息化与智能化提供可行的技术方案及借鉴。

关键词：电力仪表设备目标定位与识别轻量级网络迁移学习