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Improved edge lightweight YOLOv4 and its application in on-site power system work

Global Energy Interconnection 2022年第2期5卷 168-180页

作者： Kexin Li Liang Qin Qiang Li Feng Zhao Zhongping Xu kaipei liu School of Electrical Engineering and Automation Wuhan UniverstiyWuhan430072P.R.China State Grid Information&Telecommunication Group Co. LtdBeijing102211P.R.China Beijing State Grid Information&Telecommunication Accenture Information Technology Co. Ltd.Beijing 100052P.R.China

A“cloud-edge-end”collaborative system architecture is adopted for real-time security management of power system on-site work,and mobile edge computing equipment utilizes lightweight intelligent recognition algorithms for on-site risk assessment and alert.Owing to its lightweight and fast speed,YOLOv4-Tiny is often deployed on edge computing equipment for real-time video stream detection;however,its accuracy is relatively low.This study proposes an improved YOLOv4-Tiny algorithm based on attention mechanism and optimized training methods,achieving higher accuracy without compromising the speed.Specifically,a convolution block attention module branch is added to the backbone network to enhance the feature extraction capability and an efficient channel attention mechanism is added in the neck network to improve feature utilization.Moreover,three optimized training methods:transfer learning,mosaic data augmentation,and label smoothing are used to improve the training effect of this improved algorithm.Finally,an edge computing equipment experimental platform equipped with an NVIDIA Jetson Xavier NX chip is established and the newly developed algorithm is tested on it.According to the results,the speed of the improved YOLOv4-Tiny algorithm in detecting on-site dress code compliance datasets is 17.25 FPS,and the mean average precision(mAP)is increased from 70.89%to 85.03%.

关键词： On-site power system work YOLOv4-Tiny Convolution block attention mechanism Efficient channel attention Optimized training methods.

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A coordinated consistency voltage stability control method of active distribution grid

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Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 2018年第1期6卷 85-94页

作者： Xi YE Jian LE Yongyan liu Wu ZHOU kaipei liu College of Electrical Engineering Wuhan University

The presence of distributed generators(DGs)with high penetration poses new challenges in the management and operation of electrical grids.Due to the local character of DGs,they could in principle be used in emergency situations to prevent a voltage instability event of the grid.In this paper,a certain method is proposed to coordinate the operation of virtual power plant(VPP)and conventional voltage regulation device to improve the static voltage stability of distribution network with the multi-agent framework.The concept and the general framework of this coordinated control system is introduced,and the voltage instable nodes are determined based on the voltage instability indicator.The voltage coordinated control model of the distribution system is established according to the multi-agent consistency control theory and the coordinated controllers for agents are designed by solving a problem with bilinear matrix inequality constraints.The suggested method is implemented on an IEEE 33 nodes test system and the simulation results show its efficiency and validity.

关键词： Virtual power plant Distributed generation Coordinated consistency control Static voltage stability

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Cyclic moving average control approach to cylinder pressure and its experimental validation

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控制理论与应用（英文版） 2009年第4期7卷 345-351页

作者： Po LI Tielong SHEN Junichi KAKO kaipei liu School of electrical engineering Wuhan Unversity Wuhan Hubei 430072 China Department of Mechanical Engineering Sophia University Tokyo 102-8554 Japan Higashifuji Technical Center Toyota Motor Corporation Shizuoka 410-1193 Japan

Cyclic variability is a factor adversely affecting engine performance. In this paper a cyclic moving average regulation approach to cylinder pressure at top dead center （TDC） is proposed, where the ignition time is adopted as the control input. The dynamics from ignition time to the moving average index is described by ARMA model. With this model, a one-step ahead prediction-based minimum variance controller （MVC） is developed for regulation. The performance of the proposed controller is illustrated by experiments with a commercial car engine and experimental results show that the controller has a reliable effect on index regulation when the engine works under different fuel injection strategies, load changing and throttle opening disturbance.

关键词： In-cylinder pressure balancing Cyclic moving average modeling ARMA model MVC

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Study on the ratio change measurement of 1000 kV HVDC divider based on improved DC voltage summation method

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High Voltage 2020年第2期5卷 202-208页

作者： Dengyun Li kaipei liu Min Lei Feng Zhou Changxi Yue Jicheng Yu School of Electrical Engineering Wuhan UniversitySchool of Electrical EngineeringWuhan 430072People's Republic of China China Electric Power Research Institute Wuhan 430074People's Republic of China

Determining the voltage ratio change is one of the core issues in the traceability of the DC voltage divider.Basing on the previous research results,this study proposes an improved DC voltage summation method to evaluate the voltage division ratio error of 1000 kV DC resistance divider.The principle of the method is to calibrate the voltage divider with rated voltage 2U by using two auxiliary voltage dividers which are with rated voltage U,wherein the high-voltage(HV)arm and the low-voltage arm of the auxiliary voltage divider can be separated.Research results show that compared with the conventional method,the method can reduce one measurement variable when determining the divider's ratio change,thus simplifying the calibration process.The voltage ratio of 100 kV measured by the method of this study was well-verified by the calibration results from the National Institute of Metrology(NIM,China)and Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB,Germany).Using the proposed method,the ratio change of DC voltage divider at an applied voltage of 1000 kV was effectively obtained and the uncertainty of 2.5μV/V was achieved.Research results can provide technical guarantee for the accurate measurement of HVDC magnitude.

关键词： divider ratio method

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Harmonic analysis based on time domain mutual-multiplication window

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Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 2016年第1期4卷 47-53页

作者： Tianyuan TAN Wenjuan CHEN kaipei liu Niu XIONG Junmin ZHANG Junhua WANG School of Electrical Engineering Wuhan UniversityWuhan 430072China School of Computer Science South-Central University for NationalitiesWuhan 430072China

The signal spectral leakage and fence effect are prone to take place during the power harmonic analysis by fast fourier transform(FFT) under asynchronous sampling.The inhibiting ability of classical window functions is restricted by side-lobe behaviors. A new type window function called time domain mutual-multiplication window, is obtained by multiplication operation of several window functions. A novel approach of harmonic analysis is developed through analyzing performances of main-lobe and side-lobe of the new window. Simulation results show that the time domain mutual-multiplication window can significantly suppress frequency spectral leakage and improve the accuracy of harmonic parameter estimation.

关键词： Mutual-multiplication window Fast Fourier Transform Harmonic Analysis Main-lobe Side-lobe

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电弧炉间谐波在配电网中的谐振评估与传播分析

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武汉大学学报（工学版） 2024年第5期57卷 628-636页

作者：林焱刘开培彭雅洁黄道姗林芳秦亮国网福建省电力有限公司电力科学研究院福建福州350007 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

电弧炉类非线性负荷常常会在0.1~5次频段范围内产生间谐波,给配电网带来并联谐振风险,严重威胁配电网的电能质量和安全稳定运行。建立了适用于非平稳间谐波研究的电弧炉负荷数学模型,基于模态分析法确定了配电网发生并联谐振的频率和中... 详细信息

电弧炉类非线性负荷常常会在0.1~5次频段范围内产生间谐波,给配电网带来并联谐振风险,严重威胁配电网的电能质量和安全稳定运行。建立了适用于非平稳间谐波研究的电弧炉负荷数学模型,基于模态分析法确定了配电网发生并联谐振的频率和中心节点,结合模态阻抗灵敏度分析法评估配电网线路元件对谐振的影响,采用电压传递系数量化间谐波源接入不同位置后在其他网络节点上的放大程度,并基于Sobol全局灵敏度分析方法评估了负荷变化对电压放大强度的影响,最后在Matlab2021a中建立了9节点配电网模型,研究验证了电弧炉间谐波在配电网中的谐振与传播情况。

关键词：电弧炉间谐波并联谐振模态分析灵敏度分析

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基于投切状态矩阵的MMC系统电容电压均衡策略

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高电压技术 2023年第3期49卷 1314-1325页

作者：余雪刘开培周怿源秦亮武汉大学电气与自动化学院武汉430072

为了奠定模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)自平衡的理论依据,构建了MMC状态空间模型,证明了MMC电容电压的一致渐进稳定性。研究了MMC电容电压非均衡状态下的静态工作点,揭示了投切状态矩阵的秩和MMC电容电压静态... 详细信息

为了奠定模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)自平衡的理论依据,构建了MMC状态空间模型,证明了MMC电容电压的一致渐进稳定性。研究了MMC电容电压非均衡状态下的静态工作点,揭示了投切状态矩阵的秩和MMC电容电压静态工作点之间的关联。基于投切状态矩阵自平衡理论,针对控制频率较低或子模块数量较多时轮换速度慢的问题,提出了一种基于投切状态矩阵分组轮换的电容电压均衡控制策略,能够有效降低电容电压的波动率。最后,在Matlab/Simulink中搭建了MMC电磁暂态仿真模型,验证了所证结论的正确性和所提方法的有效性。

关键词：模块化多电平变流器一致渐进稳定性静态工作点电容电压均衡投切状态矩阵分组轮换

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面向新型电力系统的电力电子变流器虚拟同步控制方法评述

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电网技术 2023年第1期47卷 1-15页

作者：刘钊汛秦亮杨诗琦周怿源王庆郑景文刘开培武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 国家电网有限公司北京市西城区100031 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北省武汉市430077

双碳目标的实现需要构建以新能源为主体、源网荷储融合的新型电力系统,同步发电机的减少必然导致电力系统惯量和阻尼逐渐降低,进而带来电力系统稳定性问题,虚拟同步控制是提高新能源对电网主动支撑能力的有效手段。整理了国内现有新能... 详细信息

双碳目标的实现需要构建以新能源为主体、源网荷储融合的新型电力系统,同步发电机的减少必然导致电力系统惯量和阻尼逐渐降低,进而带来电力系统稳定性问题,虚拟同步控制是提高新能源对电网主动支撑能力的有效手段。整理了国内现有新能源并网标准中对虚拟同步机支撑电网的要求,全面梳理了虚拟同步控制技术的研究动态和已有成果,归纳了电压支撑和功率支撑2类虚拟同步控制实现过程及其优化。并建立了其他电网支撑控制策略与虚拟同步控制技术的等效关系,从参数设计的角度将其统一在虚拟同步控制框架中。最后,对虚拟同步控制技术在新能源主动电网支撑中的应用做出了展望。

关键词：虚拟同步控制技术控制结构参数自适应主动支撑稳定性

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基于2/1自校准法的1kV直流电压比例标准量值溯源

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高电压技术 2022年第6期48卷 2226-2233页

作者：刘开培李登云朱凯雷民周峰岳长喜武汉大学电气与自动化学院武汉430072 中国电力科学研究院有限公司武汉430074

1 kV直流电压比例量值溯源是更高电压等级直流电压比例量值溯源的基础。该文定量分析了哈蒙变换过程中产生的误差与电阻值最大允许误差之间的关系,提出了一种不需要更高准确度等级标准器的2/1自校准方法,分析了自校准试验中由于测量不... 详细信息

1 kV直流电压比例量值溯源是更高电压等级直流电压比例量值溯源的基础。该文定量分析了哈蒙变换过程中产生的误差与电阻值最大允许误差之间的关系,提出了一种不需要更高准确度等级标准器的2/1自校准方法,分析了自校准试验中由于测量不准引起的自校准误差,研制了基于2/1自校准法进行量值溯源的1 kV直流电压比例标准装置,开展了自校准试验。获得了1 kV直流比例标准装置10 V/1 V、100 V/10 V、1 kV/100 V的量值,扩展不确定度为5×10^(-7),其中由测量仪表测量不准和哈蒙变换引入的不确定度分量分别为10^(-9)和10^(-10)量级,均可忽略。试验结果验证了本文提出的1 kV直流电压比例量值溯源方法的实用性。

关键词：直流电压比例量值溯源哈蒙变换自校准不确定度

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电能计量误差分析与电能计费问题的讨论

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电工技术学报 2005年第2期20卷 63-68页

作者：周莉刘开培武汉大学电气工程学院武汉430074

在电力市场化的条件下如何计算谐波电能和暂态电能,谐波电能和暂态电能损耗由谁承担,以及这部分损耗采取何种计费标准,都是亟待解决的问题。本文首先分析了瞬时功率的构成,得到有功功率的公式,接着探讨了前置滤波器对电能计量的影响、... 详细信息

在电力市场化的条件下如何计算谐波电能和暂态电能,谐波电能和暂态电能损耗由谁承担,以及这部分损耗采取何种计费标准,都是亟待解决的问题。本文首先分析了瞬时功率的构成,得到有功功率的公式,接着探讨了前置滤波器对电能计量的影响、暂态情况下的电能计量问题和用户类型对电能转换的影响,最后对有功计费提出了一些建议。

关键词：谐波暂态电能有功滤波器

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