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基于改进变分模态分解和优化堆叠降噪自编码器的轴承故障诊断

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1408-1421页

作者：张彬桥舒勇江雨三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂湖北宜昌443133

针对滚动轴承在噪声干扰下故障特征难以提取的问题,提出一种改进变分模态分解(VMD)和复合缩放排列熵(CZPE)的特征提取新方法,并利用优化堆叠降噪自编码器(SDAE)进行故障分类。首先,提出由“余弦相似度—峭度—包络熵”新综合评价指标自... 详细信息

针对滚动轴承在噪声干扰下故障特征难以提取的问题,提出一种改进变分模态分解(VMD)和复合缩放排列熵(CZPE)的特征提取新方法,并利用优化堆叠降噪自编码器(SDAE)进行故障分类。首先,提出由“余弦相似度—峭度—包络熵”新综合评价指标自适应优化分解参数的改进VMD方法,并通过该指标筛选分解后的本征模态函数(IMF)分量;然后,为提取更全面的故障特征,引入新的复合缩放排列熵对各有效IMF的故障特征进行量化;最后,提出一种基于鼠群优化算法(RSO)与麻雀搜索算法(SSA)的混合算法优化SDAE网络超参数,将故障特征输入优化后SDAE网络中得到分类结果。采用美国CWRU轴承数据集进行验证,实验结果表明该方法能全面稳定地提取背景噪声下的故障特征,且与其他方法相比具有更好的抗噪性能和更高的故障诊断准确率。

关键词：变分模态分解综合评价指标复合缩放排列熵混合算法堆叠降噪自编码器

基于MTF-Swin Transformer的风机齿轮箱故障诊断

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可再生能源 2024年第5期42卷 627-633页

作者：张彬桥雷钧万刚三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

针对风机齿轮箱实际工况复杂多变及含有强噪声,传统故障诊断方法对风机齿轮箱故障诊断识别准确率较低的问题,文章提出了MTF-Swin Transformer风机齿轮箱故障诊断模型。首先,采用马尔科夫变迁场(MTF)图形编码方法将原始一维振动时序信号... 详细信息

针对风机齿轮箱实际工况复杂多变及含有强噪声,传统故障诊断方法对风机齿轮箱故障诊断识别准确率较低的问题,文章提出了MTF-Swin Transformer风机齿轮箱故障诊断模型。首先,采用马尔科夫变迁场(MTF)图形编码方法将原始一维振动时序信号转化为具有关联时间信息的二维特征图谱;然后,将特征图谱作为Swin Transformer模型的输入,基于自注意力机制进行自动特征提取;最后,实现对不同故障类型的分类。仿真结果表明,该方法对齿轮箱故障诊断准确率达到了99.48%,证明了该方法的有效性和优越性。

关键词：马尔科夫变迁场(MTF) Swin Transformer 风机齿轮箱故障诊断

基于改进AHP及云模型的水轮机调节系统状态评价

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人民长江 2024年第5期55卷 219-225页

作者：张彬桥杨洋刘雷马昭三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 大唐云南发电有限公司云南昆明650000

针对水轮机调节系统综合评价不够全面,无法综合反映系统多指标、多层次的复杂性问题,提出了基于模糊层次分析法(AHP)-决策与实验室评估法(DEMATEL)-云模型的水轮机调节系统综合评价模型。首先建立基于主要设备和相关工况的多层次指标体... 详细信息

针对水轮机调节系统综合评价不够全面,无法综合反映系统多指标、多层次的复杂性问题,提出了基于模糊层次分析法(AHP)-决策与实验室评估法(DEMATEL)-云模型的水轮机调节系统综合评价模型。首先建立基于主要设备和相关工况的多层次指标体系,采用模糊AHP计算评价指标的初始权重;通过DEMATEL法计算评价指标的相互影响与参照关系,绘制出指标因果关系图,并结合初始权重计算评价指标的综合权重;引入云模型得到评价指标各等级的隶属度矩阵。最后将权重结果与隶属度结合,得到系统综合评价等级。算例分析表明,该方法可高效快捷地对水轮机调节系统运行状态进行客观评价,为状态检修提供参考依据。

关键词：水轮机调节系统综合评价三角模糊理论云模型 DEMATEL

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考虑风电条件风险的水火风联合调度模型及求解

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太阳能学报 2024年第4期45卷 394-403页

作者：张彬桥张松甲冉远航李述喻杨文娟余泽发三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 宜昌443002 中国长江电力股份有限公司宜昌443002 大唐云南发电有限公司昆明650032

在“双碳”战略和高比例可再生能源并网政策背景下,为准确量化风电等新能源消纳成本及其随机性造成的风险损失以支持电力调度决策,采用CVaR建模风电随机性造成的弃风和弃负荷条件风险值,并应用Copula函数计算连续马尔可夫链风速模型预... 详细信息

在“双碳”战略和高比例可再生能源并网政策背景下,为准确量化风电等新能源消纳成本及其随机性造成的风险损失以支持电力调度决策,采用CVaR建模风电随机性造成的弃风和弃负荷条件风险值,并应用Copula函数计算连续马尔可夫链风速模型预测风电出力,建立风电不确定风险损失、发电成本和污染排放最小的水火风电短期多目标调度模型。并通过可变外部种群规模、增强局部搜索能力和基于K近邻距离的精英种群淘汰规则3方面改进SPEA2算法以对该模型进行高效求解。仿真结果显示CVaR能很好建模风电不确定风险,并通过改进SPEA2找到更好的Pareto最优解集。

关键词：多目标优化风电不确定性条件风险价值改进SPEA2

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考虑调节费用补偿的海水抽蓄优化定容策略

电工电能新技术 2024年第4期43卷 63-75页

作者：张彬桥段继儒李咸善李世春万刚三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 中国长江电力股份有限公司检修厂湖北宜昌443002

通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度,可有效促进海上风电消纳,助力电网调峰,但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究,解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此,本... 详细信息

通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度,可有效促进海上风电消纳,助力电网调峰,但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究,解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此,本文提出了考虑调节费用补偿的海水抽蓄多目标优化定容方法,通过海水抽蓄调节费用双向补偿机制,保障抽蓄调节利益;考虑风电不确定性,计及风蓄联合出力跟踪电网负荷误差最小、海上风电运营效益最大和海水抽蓄收益最大,建立风蓄联合运行多目标优化模型,实现多主体利益共赢。以双向补偿电价、海水抽蓄上水库容量、海水抽蓄机组容量为优化决策变量,通过NSGA-Ⅱ方法优化得到Pareto前沿解集;通过K-means算法对Pareto前沿解集进行聚类作为备选方案;采用层次分析法-熵权法进行主、客观赋权;通过TOPSIS方法将备选方案与理想方案比较排序选出最优解。仿真算例结果验证了本文海水抽蓄优化定容方案能够兼顾新能源消纳效果与多主体利益共赢。

关键词：海水抽水蓄能海上风电 NSGA-Ⅱ算法多目标优化

Terminal Sliding Mode Controllers for Hydraulic Turbine Governing System with Bifurcated Penstocks under Input Saturation

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2020年第5期123卷 603-629页

作者： Ji Liang Zhihuan Chen Xiaohui Yuan binqiao Zhang Yanbin Yuan School of Hydropower and Information Engineering Huazhong University of Science and TechnologyWuhan430074China School of Information Science and Engineering Wuhan University of Science and TechnologyWuhan430081China Hubei Provincial Key Laboratory for Operation and Control of Cascaded Hydropower Station China Three Gorges UniversityYichang443002China School of Resource and Environmental Engineering Wuhan University of TechnologyWuhan430070China

Terminal sliding mode controller method is introduced to enhance the regulation performance of the hydraulic turbine governing system(HTGS).For the purpose of describing the characteristics of controlled system and deducing the control rule,a nonlinear mathematic model of hydraulic turbine governing system with bifurcated penstocks(HTGSBF)under control input saturation is established,and the input/output state linearization feedback approach is used to obtain the relationship between turbine speed and controller output.To address the control input saturation problem,an adaptive assistant system is designed to compensate for controller truncation.Numerical simulations have been conducted under fixed point stabilization and periodic orbit tracking conditions to compare the dynamic performances of proposed terminal sliding mode controllers and conventional sliding mode controller.The results indicate that the proposed terminal sliding mode controllers not only have a faster response and accurate tracking results,but also own a stronger robustness to the system parameter variations.Moreover,the comparisons between the proposed terminal sliding mode controllers and current most often used proportional-integral-differential(PID)controller,as well its variant NPID controller,are discussed at the end of this paper,where the superiority of the terminal sliding mode controllers also have been verified.

关键词： Hydraulic turbine governing system bifurcated penstock sliding mode controller terminal sliding mode controller saturation compensator

基于梯级水电调节的多能联合发电系统短期优化调度

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电力系统保护与控制 2022年第15期50卷 11-20页

作者：李飞李咸善李振兴张彬桥梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

“碳中和”背景下,以新能源为主体的新型电力系统正在大力建设,而化石型调节电源占比的降低给大规模新能源消纳带来了严峻挑战。为此,提出了基于梯级水电调节的多能联合发电系统优化调度模型,以减小因新能源的接入而给电网带来的功率波... 详细信息

“碳中和”背景下,以新能源为主体的新型电力系统正在大力建设,而化石型调节电源占比的降低给大规模新能源消纳带来了严峻挑战。为此,提出了基于梯级水电调节的多能联合发电系统优化调度模型,以减小因新能源的接入而给电网带来的功率波动冲击,并缓解电网调节资源配备压力。该日前调度模型以梯级水电平抑新能源接入后的负荷波动最小和系统综合成本最低为双重目标。针对模型中高维复杂约束问题,提出了一种改进的NSGA-II算法。该算法对选择策略中设定的比例因子进行了改进,并将正态分布算子引入交叉过程,以保证种群的多样性并提升算法在空间上的搜索能力。仿真结果表明所提模型能利用梯级水电有效平抑新能源入网波动,并兼顾多能发电系统综合经济效益。通过比较各种算法的结果,改进NSGA-II算法帕累托解的质量更优,且分布更均匀。

关键词：梯级水电调节新能源消纳多能联合系统负荷波动快速非支配排序遗传算法

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乙唑螨腈和腈吡螨酯对山楂叶螨的亚致死效应

果树学报 2023年第3期40卷 547-555页

作者：赵向杰周浩然刘倩袁彬乔涂洪涛中国农业科学院郑州果树研究所·河南省果树瓜类生物学重点实验室郑州450009

【目的】明确乙唑螨腈和腈吡螨酯亚致死浓度对山楂叶螨Tetranychus viennensis的影响,为2种杀螨剂的科学应用提供理论依据。【方法】采用叶碟喷雾法测定2种杀螨剂对山楂叶螨雌成螨和卵的室内毒力,选择LC_(15)和LC_(30)处理雌成螨和卵,... 详细信息

【目的】明确乙唑螨腈和腈吡螨酯亚致死浓度对山楂叶螨Tetranychus viennensis的影响,为2种杀螨剂的科学应用提供理论依据。【方法】采用叶碟喷雾法测定2种杀螨剂对山楂叶螨雌成螨和卵的室内毒力,选择LC_(15)和LC_(30)处理雌成螨和卵,记录生命表相关参数;使用紫外-可见光分光光度计测定酶活性变化。【结果】乙唑螨腈LC_(15)处理卵显著提高F_(0)代雌成螨产卵量,达到41.26粒,净增殖率提高为33.6478,乙唑螨腈LC_(30)处理卵F_(0)代雌成螨的世代平均历期延长为15.64 d,腈吡螨酯LC_(15)处理卵F_(0)代雌成螨的世代平均历期缩短为13.02 d;乙唑螨腈和腈吡螨酯LC_(30)处理雌成螨后,F_(0)代雌成螨的寿命、产卵量、子代卵孵化率和净增殖率显著降低,乙唑螨腈LC_(15)和腈吡螨酯亚LC_(30)世代平均历期分别显著缩短为13.30和11.07 d,乙唑螨腈LC_(30)显著降低子代雌雄比,延长种群加倍时间。2种药剂亚致死剂量处理后,谷胱氨肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性相比于对照降低,其中腈吡螨酯亚致死浓度LC_(15)和LC_(30)处理成螨后酶活性最低,均只有3.87 U·g^(-1)。各处理中羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)活性相比于对照组都升高,其中乙螨唑腈LC_(30)卵处理组酶活性最高(247.20 U·g^(-1))。【结论】乙唑螨腈和腈吡螨酯处理山楂叶螨雌成螨后抑制种群发展;乙唑螨腈处理山楂叶螨卵促进种群繁殖,腈吡螨酯处理山楂叶螨卵对种群则无影响。

关键词：山楂叶螨亚致死效应乙唑螨腈腈吡螨酯解毒酶

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水电站运维本体知识库构建及应用

水力发电学报 2022年第10期41卷 86-98页

作者：张彬桥杨文娟葛苏叶董晓英三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

针对水电站运行管理中大量多源异构的结构化和非结构化文本资料难以有效管理和复用难题,将基于本体的知识建模引入到水电站运维知识管理和知识服务中,定义了基于本体的知识表示模型并详细构建了水电站设备运维、故障预警、应急预案三大... 详细信息

针对水电站运行管理中大量多源异构的结构化和非结构化文本资料难以有效管理和复用难题,将基于本体的知识建模引入到水电站运维知识管理和知识服务中,定义了基于本体的知识表示模型并详细构建了水电站设备运维、故障预警、应急预案三大典型业务领域本体知识表示实例和本体知识库,提出本体综合相似度计算方法,并以该算法为基础实现了本体驱动的水电站知识检索、预测预警和应急演练可视化应用。通过实际工程案例展示验证了基于本体的水电站运维知识库构建方法及关键技术的可行和有效性,提升水电站知识管理和应用水平。

关键词：水电站本体知识库故障预警应急预案