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基于VMD与TCN的台区短期负荷预测算法研究

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哈尔滨理工大学学报 2024年 121-129页

作者：王清陈祉如李贵民荆臻张志王平欣崔琦国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 国网山东省电力公司东北农业大学水利与土木工程学院

针对台区短期负荷预测精度不高的问题,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)短期负荷预测算法。其利用VMD对负荷数据进行分解,得到规律性更强的子序列,... 详细信息

针对台区短期负荷预测精度不高的问题,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)短期负荷预测算法。其利用VMD对负荷数据进行分解,得到规律性更强的子序列,并采用最大信息系数(maximal information coefficient,MIC)选出与负荷相关性强的天气因素,与历史负荷和分解的子序列形成新的负荷数据集,采用TCN模型完成低压台区短期负荷预测。并对TCN、LSTM、GRU预测算法进行对比分析。仿真结果表明,VMD-TCN的预测效果最好,MAPE和RMSE分别为1.65%,15.05kW,表明了采用该算法可以实现对台区负荷进行精准的短期预测,以便于台区的调度管理、优化运行以及节能减排,同时采用了另一种数据集对算法进行了验证,结果表明VMD-TCN的预测结果仍是最好的。

关键词：短期负荷预测变分模态分解时间卷积网络最大信息系数

基于多源信息融合的智能电能表质量综合评价方法

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哈尔滨理工大学学报 2023年第2期28卷 34-42,F0002页

作者：代燕杰荆臻孙永全国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心)代燕杰劳模创新工作室济南250000 哈尔滨理工大学传感器与可靠性工程研究所哈尔滨150080

针对智能电能表运行状态评估与预测问题,提出综合利用事前、事中、事后多源信息的电能表运行质量综合评价方法。在智能电能表全生命周期内梳理出稳定性、可靠性、异常与事件三类顶层指标。依据误差首检记录和失准误差估计计算初始稳定... 详细信息

针对智能电能表运行状态评估与预测问题,提出综合利用事前、事中、事后多源信息的电能表运行质量综合评价方法。在智能电能表全生命周期内梳理出稳定性、可靠性、异常与事件三类顶层指标。依据误差首检记录和失准误差估计计算初始稳定性指标和动态稳定性指标,并采用正态分布描述稳定性指标并确定分布参数。利用现场拆回表计故障数据计算可靠度和可靠寿命,采用正态分布近似拟合电能表可靠性指标,并利用矩等价方法确定分布参数。利用Bayes定理计算电能表触发异常事件的概率,视该概率服从均匀分布,借助矩等价方法将均匀分布近似转换为正态分布,并计算分布参数。利用运行时间构造时变权重因子,将静态特性指标与动态特性指标相结合评价顶层指标,进而基于模糊理论确定各顶层指标权重,融合多源可靠性信息构建智能电能表运行质量综合评价方法,给出电能表运行状态评价结果和故障风险概率。研究成果对智能电网可靠稳定运行、电力市场现货交易、智能量测设备轮换与运行维护具有参考价值。

关键词：智能电能表多源信息融合异常与事件矩等价

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基于电力线载波通信协议的时钟同步方法研究

电测与仪表 2022年第10期59卷 184-190页

作者：王清荆臻代燕杰李琮琮国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 济南250000

多级自组网电力线载波通信是低压配电网运行控制指令与信息采集数据传输的重要手段,依赖载波通信网络实现采集设备间精准时间同步,对提高低压配电网运行与客户服务精益化水平具有重要意义。文中综合考虑了载波通信对时协议处理时延、多... 详细信息

多级自组网电力线载波通信是低压配电网运行控制指令与信息采集数据传输的重要手段,依赖载波通信网络实现采集设备间精准时间同步,对提高低压配电网运行与客户服务精益化水平具有重要意义。文中综合考虑了载波通信对时协议处理时延、多级中继通信带来的对时偏差与误差累计等因素,通过扩展载波通信媒体访问介质层协议中信标帧的数据域,并增加下行逐级校时确认帧,实现了对载波通信传输时延的估计,同时降低了协议处理时延、载波信号采样时间偏差带来的对时影响。通过仿真分析,文中提出的时钟同步方法同步精度可达到30μs级别,较传统方法ms级的精度更优。

关键词：电力线载波通信时钟同步多级自组网时延估计同步精度

基于滑动迭代离散傅里叶的并网设备多目标协同控制方法研究

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电测与仪表 2023年第3期60卷 157-164页

作者：王清李琮琮荆臻代燕杰张志国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 济南250000

由于传统方法对并网设备中的信号谐波检测及抑制效果较差,导致计算效率下降,控制结果不理想,提出基于滑动迭代离散傅里叶的并网设备多目标协同控制方法。在对滑动迭代离散傅里叶分析的基础上,采用滑窗迭代将并网设备中电流信号的基波分... 详细信息

由于传统方法对并网设备中的信号谐波检测及抑制效果较差,导致计算效率下降,控制结果不理想,提出基于滑动迭代离散傅里叶的并网设备多目标协同控制方法。在对滑动迭代离散傅里叶分析的基础上,采用滑窗迭代将并网设备中电流信号的基波分量和谐波分量进行分离,根据分离结果得到并网设备的瞬时功率和参考电流表达式,引入优化因子获取参考电流统一表达式,构建含有优化因子的多目标函数,采用果蝇算法对目标函数进行求解,最终实现并网设备多目标协同控制。经实验测试证明,所提方法能够快速且准确完成并网设备多目标协同控制。

关键词：滑动迭代离散傅里叶并网设备多目标协同控制

基于超状态隐马尔可夫模型的智能电能表非侵入式故障远程检定

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电测与仪表 2023年第2期60卷 196-200页

作者：荆臻王莉杨梅王者龙王晓泳国网山东省电力公司济南250002 山东省计量科学研究院济南250000

存在故障或误差的智能电能表不仅给电网企业带来经济损失,而且其中的安全隐患容易影响电网的稳定运行,尤其是对成分复杂的智能电网体系。针对这一问题,提出一种基于超状态隐马尔可夫模型(Super-State Hidden Markov Model,SSHMM)对故障... 详细信息

存在故障或误差的智能电能表不仅给电网企业带来经济损失,而且其中的安全隐患容易影响电网的稳定运行,尤其是对成分复杂的智能电网体系。针对这一问题,提出一种基于超状态隐马尔可夫模型(Super-State Hidden Markov Model,SSHMM)对故障电能表进行非侵入式远程检测与定位。该方法不仅能发现已经出现故障的电能表,还可以对最有可能出现故障的电能表进行估计,为电网企业的运营管理提供参考,在真实数据集上的实验结果验证了该方法的有效性与稳定性。

关键词：智能电能表超状态隐马尔可夫模型故障检测概率模型

基于小样本故障率的智能电能表可靠度预估模型

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电力科学与技术学报 2023年第1期38卷 218-225页

作者：陈祉如代燕杰杜艳董贤光张志荆臻国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 山东济南250000 国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250000

基于故障率数据的可靠度评估是智能电能表健康状态管理与维修的重要依据。然而,异常值及故障率的小样本特性限制了传统智能电能表可靠度预测模型的评估性能。为此,提出一种基于加权局部离群因子与高斯过程回归的多环境应力下智能电能表... 详细信息

基于故障率数据的可靠度评估是智能电能表健康状态管理与维修的重要依据。然而,异常值及故障率的小样本特性限制了传统智能电能表可靠度预测模型的评估性能。为此,提出一种基于加权局部离群因子与高斯过程回归的多环境应力下智能电能表故障率预估模型。首先,建模采用一种加权局部离群因子识别并剔除故障率数据集中的异常值;然后,选用不同的核函数匹配典型环境下的多应力输入特征,选取最优核;最后,以高斯过程后验分布预测故障率的置信度95%的区间变化,并据此估计智能电能表可靠度。采用2个典型环境地区的智能电能表故障样本进行实例分析,结果表明所提模型可有效预测智能电能表在多环境应力下故障率变化趋势,并能准确求解其可靠度。

关键词：智能电能表故障率小样本高斯过程可靠度预估

基于GA-FSVR的极端温度应力下智能电能表退化预测模型

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电测与仪表 2022年第7期59卷 163-169页

作者：杜艳陈祉如梁雅洁王者龙荆臻张志国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 济南250000 国网山东省电力公司电力科学研究院济南250000

针对极端温度应力下智能电能表退化情况难以准确预测的问题,以计量误差作为退化指标,提出一种基于融合核支持向量回归(FSVR)与遗传算法(GA)的智能电能表退化预测模型。为了兼顾预测模型的学习与泛化能力,在传统单核支持向量回归模型的... 详细信息

针对极端温度应力下智能电能表退化情况难以准确预测的问题,以计量误差作为退化指标,提出一种基于融合核支持向量回归(FSVR)与遗传算法(GA)的智能电能表退化预测模型。为了兼顾预测模型的学习与泛化能力,在传统单核支持向量回归模型的基础上,提出一种基于RBF核与Sigmoid核的新的融合核函数,并进一步建立基于融合核函数的FSVR模型,预测极端温度应力作用下智能电能表的退化过程;在FSVR模型参数调节阶段,通过GA对核参数进行优化,提高模型预测精度。采用某批次智能电能表分别在高温(50℃)、低温(-40℃)两组极端温度应力下连续14个月的实际退化测试数据展开比较实验,结果表明提出的预测模型能准确追踪不同极端温度下智能电能表的退化趋势,可为我国典型地区的智能电能表可靠性分析提供指导。

关键词：智能电能表退化预测温度应力支持向量回归遗传算法

开孔复合材料层合板冲击拉伸力学行为及失效机理的应变率效应研究

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开孔复合材料层合板冲击拉伸力学行为及失效机理的应变率效应研究

作者：荆臻江南大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料的比强度高、比模量高、可设计性强,所以在工程实际领域得到了广泛应用。但使用在航空航天、交通轨道等领域的复合材料结构,往往会承受高应变率载荷,而不同应变率载荷下复合材料结构的性能会受到影响,开孔的存在还会改... 详细信息

纤维增强复合材料的比强度高、比模量高、可设计性强,所以在工程实际领域得到了广泛应用。但使用在航空航天、交通轨道等领域的复合材料结构,往往会承受高应变率载荷,而不同应变率载荷下复合材料结构的性能会受到影响,开孔的存在还会改变结构的应力分布,引起严重的应力集中现象。因此,有效的预测带孔复合材料结构在不同应变率条件下的极限载荷,并模拟其损伤演化、裂纹扩展等过程以及失效模式,具有非常重大的意义。本文以玻璃纤维环氧树脂基复合材料层合板为研究对象,利用动态拉伸试验和有限元方法,研究了不带孔层合板结构和带孔层合板结构在不同的应变率载荷下的力学行为。主要研究内容和成果总结如下:（1）对带孔和不带孔结构的玻璃纤维环氧树脂基复合材料层合板进行动态拉伸试验,分析得到了该种材料的强度、最大应变、极限载荷、极限位移、纵向弹性模量等参数在不同应变率下的变化规律,以及带孔结构在孔边不同位置的应变变化规律,为数值模拟提供了对比依据。（2）基于正交各向异性材料应力-应变本构模型,根据三维Hashin失效准则及四种典型的失效模式（纤维拉伸失效、纤维压缩失效、基体拉伸失效、基体压缩失效）,考虑应变率对材料强度的强化效应,并结合不同的失效模式对材料的性能参数进行退化衰减,最后利用Fortran语言编写了VUMAT用户材料子程序,分别模拟了不带孔层合板结构和带孔层合板结构在不同的应变率拉伸载荷下,从载荷施加到发生初始损伤再到裂纹扩展最后发生断裂的整个损伤演化过程。通过该模型模拟预测出的极限载荷与试验结果相对比,验证了此模型的可行性,并结合试验和模拟的结果,重点分析讨论了带孔层合板结构孔边应力集中情况以及不同失效模式的产生情况。

关键词：复合材料层合板应变率效应失效准则动态拉伸应力集中

基于EMTP的电能表雷电浪涌过电压防护分析

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电瓷避雷器 2018年第6期 64-68页

作者：李霖曹彤荆臻国网山东省电力公司电力科学研究院济南250002

随着电子式电能表的广泛应用,其受到的雷害威胁日益严重,迫切需要分析电能表雷电浪涌过电压以对其进行合理防护。利用EMTP软件建立简化的配电系统模型,计算电能表遭受的雷电浪涌过电压,讨论配电避雷器安装方式对电能表终端浪涌过电压的... 详细信息

随着电子式电能表的广泛应用,其受到的雷害威胁日益严重,迫切需要分析电能表雷电浪涌过电压以对其进行合理防护。利用EMTP软件建立简化的配电系统模型,计算电能表遭受的雷电浪涌过电压,讨论配电避雷器安装方式对电能表终端浪涌过电压的影响,研究电能表前端安装SPD的防护效果,最后分析柱上变压器距电能表不同距离和不同SPD接地电阻下电能表过电压。研究结果表明:流过电能表的电流和电能表的对地过电压波形均呈现较为明显的振荡,且波头时间较短。电能表的对地过电压幅值较高,极易超过其冲击耐受电压。对地过电压幅值随着避雷器安装密度的增加而降低,对应的过电压幅值累积概率分布曲线也整体左移。电能表的对地过电压随着柱上变压器距电能表距离的增加而增大。电能表前端安装SPD后能够有效降低浪涌过电压,但需要尽可能降低SPD接地电阻。

关键词：电子式电能表配电线路雷电浪涌 EMTP