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电力信息物理系统韧性的概念与提升策略研究进展

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电力系统保护与控制 2023年第14期51卷 169-187页

作者：龚立王先培田猛李晓旭朱紫阳武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

信息系统和物理系统耦合形成的信息物理系统,使电力系统具有更强的可控可观性,与此同时,信息系统与物理系统的故障将造成更严重的电力安全事故。如何结合通信因素分析信息系统与物理系统的互相作用,是提升电力信息物理系统韧性的关键问... 详细信息

信息系统和物理系统耦合形成的信息物理系统,使电力系统具有更强的可控可观性,与此同时,信息系统与物理系统的故障将造成更严重的电力安全事故。如何结合通信因素分析信息系统与物理系统的互相作用,是提升电力信息物理系统韧性的关键问题。首先,设计了电力信息物理系统的框架,定义了电力信息物理系统韧性概念的特点并分析韧性的意义。其次,基于信息流动路径的传输原理介绍通信技术的特点和发展趋势,并根据信息网络特点分析不同极端事件对韧性的影响。再次,归纳了电力信息物理系统联合仿真方法。然后,总结了各层次网络韧性提升策略的研究进展,探讨了卫星通信、无人机通信等应急通信技术的可行性。最后,阐述电力信息物理系统韧性研究未来面临的挑战。

关键词：电力信息物理系统信息网络通信影响韧性提升

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基于鲁棒强化学习的配网潮流优化方法

高电压技术 2023年第6期49卷 2329-2338页

作者：李晓旭田猛朱紫阳董政呈龚立王先培武汉大学电子信息学院武汉430072 武汉理工大学自动化学院武汉430072

传统深度强化学习在优化配网潮流时易受传感器观测误差等干扰,鲁棒性较差。对此,提出一种基于鲁棒强化学习的配网潮流优化方法。首先以最小化配网网损为目标,电压、潮流越限为安全约束,建立包含分布式发电、储能及负荷单元的配网潮流优... 详细信息

传统深度强化学习在优化配网潮流时易受传感器观测误差等干扰,鲁棒性较差。对此,提出一种基于鲁棒强化学习的配网潮流优化方法。首先以最小化配网网损为目标,电压、潮流越限为安全约束,建立包含分布式发电、储能及负荷单元的配网潮流优化模型。然后将干扰建模为攻击智能体,对配网潮流优化主智能体的观测状态施加扰动,构建双智能体零和博弈鲁棒强化学习模型。最后提出一种双智能体-拉格朗日乘子-信任区域策略优化算法,配网潮流优化主智能体与攻击智能体同步训练、异步学习,相互对抗博弈。仿真结果表明,通过该方法训练的配网潮流优化智能体,能在不同类型的干扰下做出安全决策,提高了配网潮流优化的鲁棒性和安全性。

关键词：配网潮流优化鲁棒强化学习零和博弈状态扰动安全决策

关于水平定向钻技术在高压燃气管道施工中的应用

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中华传奇（下旬） 2022年第6期 0028-0030页

作者：王先培济南能源工程集团有限公司山东济南250100

随着社会经济的发展,人们生活水平不断提高,燃气作为一种绿色环保的燃料,被广泛使用,为了更好地满足城市建设发展和人民群众日常生活需求,市政燃气管道的敷设施工越来越受到重视。水平定向钻技术在燃气管道铺设施工中是一项较为复杂的技... 详细信息

随着社会经济的发展,人们生活水平不断提高,燃气作为一种绿色环保的燃料,被广泛使用,为了更好地满足城市建设发展和人民群众日常生活需求,市政燃气管道的敷设施工越来越受到重视。水平定向钻技术在燃气管道铺设施工中是一项较为复杂的技术,要想提高水平定向钻技术应用质量和效率,需要不断总结经验,提高施工工艺水平,从根本上确保燃气管道施工质量。基于此,本文首先介绍了水平定向钻技术优势,同时对高压燃气管道施工中水平定向钻技术的应用策略和优化措施进行探索,提高高压燃气管道施工质量、效率和安全性,希望可以为燃气管道铺设施工提供参考。

关键词：高压燃气管道铺设水平定向钻应用

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杆塔倾斜监测网络的长距离无线路由算法

高电压技术 2012年第11期38卷 2986-2992页

作者：曹新莉王先甲朱晔王先培武汉大学水利水电学院武汉430072 武汉工程大学电气信息学院武汉430073 国网电力科学研究院南京210061 武汉大学电子信息学院武汉430072

针对输电线路杆塔倾斜度监测的节点网络组织问题,研究了杆塔测量节点之间的路由和多跳方法,给出了一种杆塔监测网络的自组织路由算法。首先分析了杆塔倾斜在线监测网络结构,接着针对100km线式输电线路的100个杆塔监测节点网络,根据能量... 详细信息

针对输电线路杆塔倾斜度监测的节点网络组织问题,研究了杆塔测量节点之间的路由和多跳方法,给出了一种杆塔监测网络的自组织路由算法。首先分析了杆塔倾斜在线监测网络结构,接着针对100km线式输电线路的100个杆塔监测节点网络,根据能量消耗最小及路径最小原则,研究了从终端节点到汇聚节点之间的最佳路由选择分配方案。随后拓展到600km2城市域内的杆塔监测网络的路由选择方法。最后,给出了杆塔监测各个模块的硬件结构设计。结果表明,在相关中心站和遥测站(汇聚节点)的硬件设备支持下,通过逐次逼近的路径最优化求解,可以确定杆塔测量节点中的6个汇聚节点,作为空间传输的遥测站;每个子区域有12个路由节点,作为数据多跳节点,测量精度为0.08。这样的设计可以有效地减少传输损耗和传输时间,提高传输效率。

关键词：杆塔倾斜长距离无线路由自组织多跳网络终端节点汇聚节点路由节点

基于改进Faster R-CNN的手部位姿估计方法

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科学技术与工程 2023年第3期23卷 1160-1167页

作者：郑涵田猛赵延峰王先培武汉大学电子信息学院武汉430072

基于视觉的手部位姿估计技术应用于诸多领域,具备着广泛的国际应用市场前景和巨大发展潜力。然而,手部自身存在检测目标过小、手指高自由度以及手部自遮挡等问题。通过对目前存在的难点分析,将手部位姿估计任务分为手部检测和手部关键... 详细信息

基于视觉的手部位姿估计技术应用于诸多领域,具备着广泛的国际应用市场前景和巨大发展潜力。然而,手部自身存在检测目标过小、手指高自由度以及手部自遮挡等问题。通过对目前存在的难点分析,将手部位姿估计任务分为手部检测和手部关键点检测,提出基于改进的Faster R-CNN的手部位姿估计方法。首先提出基于改进的Faster R-CNN手部检测网络,将传统Faster R-CNN网络中的对ROI(regional of interest)的最大值池化,更改为ROI Align,并增加损失函数用于区分左右手。在此基础上增加了头网络分支用以训练输出MANO(hand model with articulated and non-rigid deformations)手部模型的姿态参数和形状参数,得到手部关键点三维坐标,最终得到手部的三维位姿估计结果。实验表明,手部检测结果中存在的自遮挡和尺度问题得到了解决,并且检测结果的准确性有所提高,本文手部检测算法准确率为85%,比传统Faster R-CNN算法提升13%。手部关键点提取算法在MSRA、ICVL、NYU三个数据集分别取得关键点坐标的均方误差值(key-point mean square error,KMSE)为7.50、6.32、8.50的结果。

关键词：位姿估计 Faster R-CNN 手部检测 MANO模型多任务网络

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基于上下文学习的轻量级自动抠图算法

计算机工程与设计 2022年第1期43卷 94-100页

作者：王文韵黄根春田猛王先培武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

为解决以往算法无法平衡精度和模型大小的问题,提出一种基于上下文学习的轻量级自动抠图算法。采用上下文特征聚合模块和编解码结构相结合的方式进行网络构建,其中编解码器能够有效进行特征提取,通过恢复空间信息捕获更清晰的对象边界;... 详细信息

为解决以往算法无法平衡精度和模型大小的问题,提出一种基于上下文学习的轻量级自动抠图算法。采用上下文特征聚合模块和编解码结构相结合的方式进行网络构建,其中编解码器能够有效进行特征提取,通过恢复空间信息捕获更清晰的对象边界;上下文特征聚合模块能够编码多尺度的上下文信息,保留更多细节纹理特征,提高结果的精度。将深度可分离卷积应用到网络主干,形成更快、更强的编解码网络。经Compositon-1k数据集测试,其结果表明,在不进行任何后处理的情况下,该算法精度优于DIM算法,模型参数量较DIM模型降低了98.1%。

关键词：深度学习轻量级自动抠图编解码结构深度可分离卷积

时频域分形维数分析的光谱信号重叠峰解析算法

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光谱学与光谱分析 2017年第12期37卷 3664-3669页

作者：陶维亮刘艳王先培吴琼水武汉大学电子信息学院湖北武汉430079 电网环境保护国家重点实验室中国电力科学研究院湖北武汉430074

由于光谱谱线存在自然展宽、多普勒展宽、碰撞展宽等,使混合气体中多种成分的吸收光谱信号出现相邻谱峰重叠现象,给混合气体组成成分的定性或定量检测带来较大的困难。现有的方法在获取先验知识、处理精度、运算效率等方面存在不足。提... 详细信息

由于光谱谱线存在自然展宽、多普勒展宽、碰撞展宽等,使混合气体中多种成分的吸收光谱信号出现相邻谱峰重叠现象,给混合气体组成成分的定性或定量检测带来较大的困难。现有的方法在获取先验知识、处理精度、运算效率等方面存在不足。提出基于时频域分形维数分析的光谱信号重叠峰解析算法,结合小波的多尺度观测能力和分形的自相似度的度量能力,识别、定位和解析光谱信号中的重叠峰。首先利用小波对具有重叠谱峰的光谱信号进行光谱频率域和尺度域的分析,然后对该时频域的光谱信号在同一光谱频率下的多尺度数据进行自相似性度量和分形计算。逐频率计算后得到光谱信号在频率域的分形维数曲线。该曲线体现了光谱信号在不同尺度的自相似性,其极值位置与光谱信号的各独立峰的位置具有相关性。依据此特性,结合分形曲线的特征参数,最后利用神经网络解析出对应混合气体成分的混叠在一起的各个独立谱峰。该方法利用小波的多分辨率特性,对信号进行不同尺度的精细度量。分形模型则提高了系统解析复杂信号的能力,对重叠程度高的多谱峰重叠信号也有很强的处理能力。借助人工神经网络,实现了整个算法的自动测量。通过实验结果分析,验证了算法的有效性,并讨论影响算法效果的主要因素。

关键词：分形小波神经网络红外光谱吸收光谱

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变电站操作不安全行为核心影响因素分析

中国安全生产科学技术 2022年第11期18卷 203-208页

作者：朱紫阳王文钰田猛王先培武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 武汉大学发展与教育心理研究所湖北武汉430072

为分析变电站中操作不安全行为的核心影响因素,基于国家电网某省变电站员工安全心理自评数据,运用心理学模型确定9种主要心理维度,融合Bayesian Search和Peter Clark(PC)算法,并使用专家知识修正以训练贝叶斯网络模型结构,应用Expectati... 详细信息

为分析变电站中操作不安全行为的核心影响因素,基于国家电网某省变电站员工安全心理自评数据,运用心理学模型确定9种主要心理维度,融合Bayesian Search和Peter Clark(PC)算法,并使用专家知识修正以训练贝叶斯网络模型结构,应用Expectation Maximization(EM)算法训练模型参数,并运用Mutual Information(MI)和预测推理2种方法分析核心影响因素。研究结果表明:训练模型的预测错误率为14.8%,AUC为0.9458,变电站操作不安全行为的核心影响因素为情绪稳定性和心理承受力。

关键词：变电站不安全行为安全心理贝叶斯网络灵敏度分析

基于多尺度加权主成分分析的SF_6红外光谱分析

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光谱学与光谱分析 2012年第6期32卷 1535-1540页

作者：彭玺王先培黄云光武汉大学系统集成与故障诊断实验室湖北武汉430079 广西电力科学研究院广西南宁530023

利用红外光谱法分析SF6气体及其衍生物是判断气体绝缘组合电器(GIS)运行状态和故障的一种重要手段。传统的诊断方法过程繁琐、效率低下,而且受主观因素的影响较大。本文指出可以采用机器学习的方法实现GIS设备的故障诊断,并提出了多尺... 详细信息

利用红外光谱法分析SF6气体及其衍生物是判断气体绝缘组合电器(GIS)运行状态和故障的一种重要手段。传统的诊断方法过程繁琐、效率低下,而且受主观因素的影响较大。本文指出可以采用机器学习的方法实现GIS设备的故障诊断,并提出了多尺度加权主成分分析的特征提取方法。多尺度加权主成分分析结合了主成分分析和多尺度分解的特点,保证了尺度特征信息的最大化,并且修正了特征向量在数据分类时的权重。通过对广西电力研究院提供的SF6及其衍生物的红外光谱进行分析,证明了多尺度加权主成分分析算法对训练样本的分类效果要比标准的主成分分析算法好3～4倍。

关键词：红外光谱技术六氟化硫气体绝缘组合电器多尺度加权主成分分析