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基于立体注意力机制的输电线路图像识别算法

高电压技术 2023年第8期49卷 3437-3445页

作者：李曜丞李喆许永鹏王维良江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240 山东通广电子有限公司淄博255000

针对计算资源有限的边缘设备无法支撑复杂的高精度图像识别模型这一实际问题,提出了一种基于EfficientDet和立体注意力机制的输电线路图像识别算法。首先,基础网络采用EfficientNet网络,该模型通过统一缩放网络深度、宽度和输入图像分辨... 详细信息

针对计算资源有限的边缘设备无法支撑复杂的高精度图像识别模型这一实际问题,提出了一种基于EfficientDet和立体注意力机制的输电线路图像识别算法。首先,基础网络采用EfficientNet网络,该模型通过统一缩放网络深度、宽度和输入图像分辨率,获取最佳网络架构。其次,使用BiFPN网络增强模型特征表达能力,改进策略包含增加残差链接、移除单输入边结点、权值融合等。在此基础上,立体注意力机制综合考虑尺度、空间、通道等多维度信息,基于视觉注意力机制进一步优化、整合特征。最终,后续的头部网络利用高质量特征提升物体分类和定位的准确率。实验结果表明,所提框架相较于原版网络准确率提升3.0%,且对于不同参数量、不同结构的网络性能均有所提升。该研究可为输电线路巡检图像的高效识别提供参考。

关键词：输电线路巡检图像识别 EfficientDet 立体注意力机制图像特征学习

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非侵入式负荷识别的电流序列可视化方法

电力自动化设备 2022年第7期42卷 40-45页

作者：崔昊杨吴轶凡江友华江超韩韬许永鹏上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 国网电力科学研究院有限公司江苏南京211106 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

以单一特征为标签的用电设备识别,因特征携带的信息量不足,在区分性质相似的负荷时易产生误判,为此,提出一种将电流序列编码为图像的二维可视化方法,通过计算机视觉技术对负荷进行分类识别。利用Fryze功率理论提取电流的非有功分量,通... 详细信息

以单一特征为标签的用电设备识别,因特征携带的信息量不足,在区分性质相似的负荷时易产生误判,为此,提出一种将电流序列编码为图像的二维可视化方法,通过计算机视觉技术对负荷进行分类识别。利用Fryze功率理论提取电流的非有功分量,通过格拉姆角场(GAF)将一维电流序列转换成二维图像,借助数据扩充的方式进行升维,并赋予矩阵颜色特征来提升负荷标签的辨识度;基于迁移学习的思想,利用预训练模型Inception_v3提取并学习GAF图像特征,并以该特征为标签对负荷类型进行分类识别。在2个公开数据集上的实验验证了所提方法在高频采集场景下的准确性和有效性。

关键词：非侵入式负荷监测二维可视化计算机视觉格拉姆角场迁移学习

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新型电力系统背景下的输变电数字化转型

高电压技术 2022年第1期48卷 1-10页

作者：江秀臣许永鹏李曜丞狄凌芳刘亚东盛戈皞上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

由于我国独特的新能源分布特性,新能源丰富地区与高负荷地区相关性低。电网企业通过加大高压输变电工程建设,将新能源产生的清洁电力向高负荷地区输送,可以有效缓解供需矛盾。因此,电网企业为保证以新能源为主体的新型电力系统的可靠运... 详细信息

由于我国独特的新能源分布特性,新能源丰富地区与高负荷地区相关性低。电网企业通过加大高压输变电工程建设,将新能源产生的清洁电力向高负荷地区输送,可以有效缓解供需矛盾。因此,电网企业为保证以新能源为主体的新型电力系统的可靠运行,提高输变电设备的缺陷预警水平,对输变电的数字化转型需求迫切。为此首先介绍新能源为主体的新型电力系统和输变电数字化转型特点及发展方向;然后以变电站(换流站)、架空输电线路、电缆隧道、气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)管廊等场景进行数字化具体分析;最后,探讨现阶段影响输变电数字化转型的关键技术,即芯片化多物理量融合集成的精准感知技术、多源时空数据耦合的缺陷智能识别技术和高保真动态多维数字孪生的状态异常预警技术,并对未来输变电数字化转型进行了展望。

关键词：新型电力系统输变电数字化转型数字孪生异常预警

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电力设备ChatGPT类模式与关键技术

高电压技术 2023年第10期49卷 4033-4045页

作者：江秀臣臧奕茗刘亚东盛戈皞许永鹏钱庆林上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

ChatGPT(chat generative pre-trained transformer)是近些年人工智能领域发展的新技术方向,其涵盖了设备数字孪生、设备管理、平台运行等数字化功能,更具备通用性、生成式人机对话的特点。文章首先介绍了ChatGPT的发展现状,以及电力设... 详细信息

ChatGPT(chat generative pre-trained transformer)是近些年人工智能领域发展的新技术方向,其涵盖了设备数字孪生、设备管理、平台运行等数字化功能,更具备通用性、生成式人机对话的特点。文章首先介绍了ChatGPT的发展现状,以及电力设备ChatGPT类模式和核心技术架构,说明大模型具有优异的泛化能力、逻辑推理能力、多模态数据分析生成能力等突出特点。然后,从高算力人工智能芯片、语料样本体系构建、基于Transformer的生成式预训练模型、嵌入大语言模型的多模态算法、基于人类反馈的强化学习技术这五个方面分析了电力设备ChatGPT类模式所涉及的关键技术。最后,提出了电力设备ChatGPT在电力行业开展的可行性和技术方案,总结出未来电力设备ChatGPT所面临的挑战和发展方向。

关键词：电力设备ChatGPT Transformer模型人类反馈强化学习通用人工智能数字孪生

面向电力开关柜的轻量型GB-YOLOv5m状态检测方法

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电子与信息学报 2022年第11期44卷 3777-3787页

作者：崔昊杨杨可欣葛海华许永鹏王浩然杨程戴莹莹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闸北发电厂上海200438 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200241

电力开关柜状态灯及仪表具有布局高密、异位同像的特点,从而对边端图像处理技术中的目标形貌、色度对比等基础特征检测能力以及轻量识别能力提出更高要求,为此该文提出一种Ghost-BiFPN-YOLOv5m(GBYOLOv5m)方法。采用加权双向特征金字塔(... 详细信息

电力开关柜状态灯及仪表具有布局高密、异位同像的特点,从而对边端图像处理技术中的目标形貌、色度对比等基础特征检测能力以及轻量识别能力提出更高要求,为此该文提出一种Ghost-BiFPN-YOLOv5m(GBYOLOv5m)方法。采用加权双向特征金字塔(BiFPN)结构,赋予特征层不同权重以传递更多有效特征信息;增加一个检测层尺度,提升网络对于小目标的检测精度,解决状态灯高密布局引起的小目标识别难问题;利用GhostBottleneck结构替换原主干网络的Bottleneck复杂结构,实现模型的轻量化,为在边端部署模型提供有利条件;通过图像增强技术对有限样本进行状态灯和仪表传递特征的扩充,并通过迁移学习实现算法高速收敛。经10 kV开关柜实测,结果表明该算法对柜体状态灯及仪表共16类目标识别准确率高,均值平均精度(mAP)达97.3%,fps为37.533帧;相较于YOLOv5m算法,在模型大小缩小了37.04%的基础上,mAP提升了10.2%,说明所提方法对灯体与表体的检测能力大幅提升,且轻量识别效率提升明显,对于开关柜电力状态的实时核验与数字孪生信息交互,具有一定的现实意义。

关键词：小目标检测轻量化 YOLOv5 仪表及状态灯检测

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计及空间相关性的轻量级风电功率预测方法

智慧电力 2022年第8期50卷 7-13,117页

作者：崔昊杨孙昊宇杨程王茺许永鹏刘诚上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 云南大学材料与能源学院云南昆明650031 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200052 长沙市泓泽电力技术有限公司湖南长沙410015

针对风电功率预测数据高维灾难以及云计算的通信依赖问题,提出一种风电功率的属地边端轻量级预测方法。采用KNN算法计算风机间的距离量化空间相关性,并引入轮廓系数自适应地确定近邻数k以降低冗余特征维度,从而确定输入目标预测风机的... 详细信息

针对风电功率预测数据高维灾难以及云计算的通信依赖问题,提出一种风电功率的属地边端轻量级预测方法。采用KNN算法计算风机间的距离量化空间相关性,并引入轮廓系数自适应地确定近邻数k以降低冗余特征维度,从而确定输入目标预测风机的邻近风机数据;基于Seq2Seq结构的GRU-MLP网络完成各台风机的风电功率预测。实验结果表明,在预测准确率近似的条件下所提方法相较于常规网络复杂度小、效率更高,可为风电场功率预测任务从云端向边缘迁移提供技术方案。

关键词：空间相关性轻量级风电功率预测轮廓系数 Seq2Seq

基于电磁膨胀的金属高速塑性成形极限的实验研究

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基于电磁膨胀的金属高速塑性成形极限的实验研究

作者：许永鹏宁波大学

学位级别：硕士

材料的塑性成形极限是描述板材塑性成形能力的材料塑性指标,研究发现电磁成型等高速成型技术相比准静态塑性加工成型具有效率高,且表观成形极限明显提高,表现出“增塑性”现象。对于高速成型极限提高的机理存较多争论,受试样结构尺寸、... 详细信息

材料的塑性成形极限是描述板材塑性成形能力的材料塑性指标,研究发现电磁成型等高速成型技术相比准静态塑性加工成型具有效率高,且表观成形极限明显提高,表现出“增塑性”现象。对于高速成型极限提高的机理存较多争论,受试样结构尺寸、材料应变率效应、惯性效应等多种因素影响,值得进一步探讨。本文采用电磁驱动金属薄壁柱壳高速膨胀实验技术进行研究,结合有限元对铝合金圆管尺寸进行设计,建立铝合金薄壁管高速电磁驱动均匀胀型实验加载装置及测试分析系统,对柱壳膨胀变形过程进行测试分析,得到高速变形过程不同应变率下柱壳的局域化起始应变、断裂应变,探讨高速成型的成形极限的“增塑性”现象机理及影响因素等。主要研究内容包括:(1)采用ANSYS多物理耦合场有限元分析了不同高度金属柱壳试样在电磁线圈驱动下膨胀过程的磁场分布、变形特性,显示沿薄壁柱壳高度,径向电磁力分布、膨胀变形是不均匀的,会导致柱壳产生不同程度翘曲变形。当试样相对线圈的高度比在0.73左右时,电磁力及变形较为均匀,为柱壳均匀电磁膨胀实验设计提供参考。(2)建立薄壁柱壳电磁膨胀实验测试分析系统,对铝合金薄壁柱壳进行了系列膨胀、破坏实验,采用高速相机记录了膨胀过程,结合数字图像相关法(DIC)对柱壳膨胀破坏的应变场演化进行分析,结果显示:(a)壁柱壳变形破坏过程经历均匀膨胀、分散不均匀变形到局域化失稳变形过程三个阶段;(b)膨胀过程中,随加载率增大分散性失稳的临界应变基本不变,但形成局域化临界应变以及断裂应变明显增大。(3)分析认为惯性效应的存在使得塑性局域化失稳更加分散,形成更多的局域化颈缩,导致表观断裂应变增大,使得高速成形极限增大,材料表现出“增塑性”,另外,材料的“增塑性”还与试样的结构尺寸相关。

关键词：电磁成型有限元铝合金增塑性成形极限

基于2D-LPEWT的特征提取方法在电缆局部放电分析中的应用

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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电工技术学报 2019年第1期34卷 170-178页

作者：秦雪钱勇许永鹏盛戈皞江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240

局部放电检测对识别电力电缆绝缘缺陷具有重要意义,其中提取有效的特征参量为其研究重点。该文提出一种基于二维Littlewood-Paley经验小波变换(2D-LPEWT)的特征提取方法,可实现电缆局部放电不同缺陷类型的准确识别。通过搭建电缆绝缘局... 详细信息

局部放电检测对识别电力电缆绝缘缺陷具有重要意义,其中提取有效的特征参量为其研究重点。该文提出一种基于二维Littlewood-Paley经验小波变换(2D-LPEWT)的特征提取方法,可实现电缆局部放电不同缺陷类型的准确识别。通过搭建电缆绝缘局部放电检测平台,利用2DLPEWT对四种典型缺陷模型下局部放电产生的?-Q-n图谱进行分解,对得到的经验小波系数子图提取了Tamura特征、矩特征和熵特征,并讨论了不同的特征提取方法对KNN、决策树、支持向量机(SVM)三种分类算法性能的影响。结果表明所提出的特征提取方法在不同的分类器下均可达到很高的识别精度,具有很好的实用性。

关键词：二维Littlewood-Paley经验小波变换电力电缆局部放电特征提取分类器

直流下交联聚乙烯电缆局部放电的试验特性研究

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中国电机工程学报 2016年第24期36卷 6702-6710页

作者：杨丰源许永鹏郑新龙钱勇盛戈皞江秀臣上海交通大学电气工程系上海市闵行区200240 国网浙江省电力公司舟山供电公司浙江省舟山市316000

为研究直流电压下交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘局部放电特性,搭建了一套XLPE电缆直流局部放电试验及检测系统,使用直流局放仪和高频电流法(high frequency current method,HFCT)检测。使用YJV 120mm2单芯电缆设... 详细信息

为研究直流电压下交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘局部放电特性,搭建了一套XLPE电缆直流局部放电试验及检测系统,使用直流局放仪和高频电流法(high frequency current method,HFCT)检测。使用YJV 120mm2单芯电缆设计并制作了绝缘内部气隙、主绝缘表面划伤、高压端毛刺电晕、半导电层爬电4类绝缘缺陷模型,并使用Comsol Multi-physics软件仿真了不同缺陷模型的电场分布特性。使用恒压法试验,绘制了时间分辨局放图谱(time-resolved partial discharge,TRPD)记录放电发展过程,并基于统计特征绘制了H(Q,Δt)图谱和4类典型指纹图谱。综合分析试验和仿真研究结果表明:1)电晕缺陷模型电场畸变最严重,气隙缺陷次之;2)划伤缺陷和爬电缺陷的放电起始电压明显高于另外两者;3)4类缺陷模型的起始放电阶段和稳定发展阶段均存在差异,划伤缺陷起始放电量很大,并存在两个较明显的放电水平,气隙和电晕缺陷起始阶段放电量和放电重率均随时间递增;4)不同类型放电的H(Q,Δt)图谱差异较明显,指纹图谱随机性较大,其中电晕缺陷的指纹图谱线性规律最明显。

关键词：交联聚乙烯(XLPE)电缆直流局部放电 Comsol仿真指纹特征