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基于VMD模糊熵与GG聚类的直流配电网故障检测方法

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电机与控制学报 2024年第2期28卷 129-141页

作者：韦延方王志杰王鹏曾志辉王晓卫河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南理工大学河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003 国网河南省电力公司科学研究院河南郑州450052 西安理工大学电气工程学院陕西西安710000

针对直流配电网存在的故障信号难以提取、不易对各类故障进行诊断等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)模糊熵与Gath-Geva(GG)聚类的故障检测方法。首先,提取出暂态电流,采用VMD算法将故障暂态电流分解成若干个固有模态分量(IMF)。然后... 详细信息

针对直流配电网存在的故障信号难以提取、不易对各类故障进行诊断等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)模糊熵与Gath-Geva(GG)聚类的故障检测方法。首先,提取出暂态电流,采用VMD算法将故障暂态电流分解成若干个固有模态分量(IMF)。然后,分别计算分解得到的若干个IMF的模糊熵,将其作为特征向量。最后,采用GG聚类算法对故障特征的特征向量进行聚类识别。GG聚类的主要算法为将聚类样本划分为c类,设出隶属度矩阵,通过设定迭代来计算聚类中心与最大似然估计距离,更新隶属度矩阵,当隶属度矩阵满足条件矩阵时终止迭代,从而实现对单极故障、极间故障以及区外交流侧接地故障的聚类识别。仿真结果表明,所提保护方案可靠性强、准确率高,在不同故障类型、故障位置和过渡电阻等工况下均能可靠检测直流线路故障并准确识别故障类型,且具备一定的抗干扰能力。

关键词：直流配电网故障暂态电流变分模态分解模糊熵 Gath-Geva聚类故障检测

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基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法

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电力系统保护与控制 2024年第9期52卷 1-15页

作者：王晓卫田影高杰王雪梁振锋王毅钊西安理工大学电气工程学院陕西西安710054 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院陕西西安710199

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性,导致故障电流上升速度快且峰值高,对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确... 详细信息

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性,导致故障电流上升速度快且峰值高,对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题,提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先,利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解,选取特征分量。然后,计算特征分量的二阶导数,选择拐点密集区并进行归一化处理,得到各馈线的凹凸波动性。最后,判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明,所提方法能够快速识别故障馈线,且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

关键词：故障检测单极接地故障零模电流拐点密集区凹凸波动性

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数据与知识双驱动的备件需求模糊预测模型

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 205-214页

作者：王小巍陈砚桥金家善魏曙寰海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 陆军工程大学军械士官学校湖北武汉430075

针对知识驱动型需求预测模型所需的专家知识稀缺、数据驱动型需求预测模型可解释性不足的问题,提出了数据与知识双驱动的备件需求模糊预测模型。该模型基于模糊聚类算法将数值型数据聚类为结构简单、可解释性强的规则库,运用模糊逻辑将... 详细信息

针对知识驱动型需求预测模型所需的专家知识稀缺、数据驱动型需求预测模型可解释性不足的问题,提出了数据与知识双驱动的备件需求模糊预测模型。该模型基于模糊聚类算法将数值型数据聚类为结构简单、可解释性强的规则库,运用模糊逻辑将领域专家知识表示为Mamdani型规则库。在此基础上,引入了一种新型智能计算理论——模糊网络理论对两类规则库进行合并运算,形成初始预测模型。采用遗传算法优化模型规则库的模糊集参数来提高模型预测准确性。通过与模糊聚类算法进行对比,提出的模型在可解释性以及准确性指标上均具有优势。

关键词：预测模型备件模糊网络遗传算法

中国山东平原区和美国大休斯顿地区地面沉降监测与防控对比

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水文地质工程地质 2024年第1期51卷 167-178页

作者：张永伟王国权朱晓伟于德杰梁浩王晓玮山东省国土空间生态修复中心济南250014 自然资源部黄河三角洲土地利用安全野外科学观测研究站济南250014 休斯顿大学地球和大气科学系休斯顿77204

中国山东省平原区和美国大休斯顿地区都存在过量开采地下水引发的地面沉降问题,休斯顿积累了100多年的监测成果和50多年防控经验,与山东省平原区30多年来的地面沉降监测与防控经验具有一定的相似性。为进一步推动和加强山东省地面沉降... 详细信息

中国山东省平原区和美国大休斯顿地区都存在过量开采地下水引发的地面沉降问题,休斯顿积累了100多年的监测成果和50多年防控经验,与山东省平原区30多年来的地面沉降监测与防控经验具有一定的相似性。为进一步推动和加强山东省地面沉降监测与防治、地下水资源管理、数字赋能和数据共享,文章对两个地区的地面沉降成因、监测技术、地下水管理和地面沉降防控进行了对比分析。结果表明:过度抽取地下水是导致地面沉降的主要原因,两地都采取了以限制地下水开采为主的地面沉降管理措施,当前沉降面积和沉降速率都趋于减小;两地目前使用的监测方法和技术基本相同,主要使用精密水准测量、分层标或深孔伸缩仪、全球卫星定位系统和干涉合成孔径雷达技术,观测点的密度和监测频次都在逐步增加。然而,两地在观测数据的管理和共享方面存在很大差异。休斯顿地区的地面沉降管理部门主要负责采集数据和协调数据共享,不承担观测数据的处理和研究任务,所有的观测数据都向社会开放,基于观测数据的研究工作主要由美国地质调查局和大学的研究团体承担,研究成果公开发表;山东平原区的地面沉降和地下水位监测由自然资源和水利部门承担,下属的事业单位承担野外观测、数据保管、数据分析和研究,为制定地下水管理规章制度提供科技支撑,部门间的数据共享和整合存在一定困难,限制了对地面沉降的深入系统研究。

关键词：地面沉降监测与防控地下水中国山东美国休斯顿

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基于不同时段内积投影的灵活接地系统高阻故障选线方法

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电工技术学报 2024年第1期39卷 154-167页

作者：王晓卫刘伟博郭亮梁振锋西安理工大学电气工程学院西安710048 国网江西省电力有限公司电力科学研究院南昌330000

针对灵活接地配电系统在发生高阻故障时,无法实现准确选线的问题,通过分析灵活接地系统故障特征得出中性点小电阻投入后故障馈线与健全馈线在零序电流幅值上存在差异,同时,小电阻投入后母线零序电压发生明显降低。由此,提出一种基于中... 详细信息

针对灵活接地配电系统在发生高阻故障时,无法实现准确选线的问题,通过分析灵活接地系统故障特征得出中性点小电阻投入后故障馈线与健全馈线在零序电流幅值上存在差异,同时,小电阻投入后母线零序电压发生明显降低。由此,提出一种基于中性点小电阻投入前后不同时段下计算内积投影的高阻故障选线方法。首先,将小电阻投入后各馈线零序电流对投入前的母线零序电压做内积投影,由此构建判据1;其次,将小电阻投入后各馈线零序电流对投入前的中性点电流做内积投影,由此构建判据2;最后,当判据1与判据2判定的故障馈线结果一致时,得到故障馈线。大量仿真实验表明,在非同步采样、数据缺失与电弧等故障工况下,该方法具有良好的稳定性,与现有方法对比可知,该文方法判定时间短,且适应电流互感器反接工况。

关键词：灵活接地系统高阻故障不同时段内积投影

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骑乘式下肢助行器结构与运动仿真研究

机械科学与技术 2024年第6期43卷 984-990页

作者：王晓伟高胜鲁陈旭山东建筑大学机电工程学院济南250101

随着我国老龄化程度日益加剧,面向越来越多的老年人辅助行走需求设计了一种骑乘式下肢助行装置并进行了运动学仿真。通过对人体下肢运动特征分析进行助行器自由度分配,建立助行器减负模型并验证其可行性;建立助行装置实体建模;利用标准... 详细信息

随着我国老龄化程度日益加剧,面向越来越多的老年人辅助行走需求设计了一种骑乘式下肢助行装置并进行了运动学仿真。通过对人体下肢运动特征分析进行助行器自由度分配,建立助行器减负模型并验证其可行性;建立助行装置实体建模;利用标准D-H法对助行器摆动相进行运动学分析;基于OpenSim开源软件编写人体下肢角位移驱动函数,利用虚拟样机技术进行运动学仿真得到助行器关节角位移曲线。仿真结果表明,该骑乘式下肢助行器与人体具有较好的物理耦合性。

关键词：助力行走结构设计减负原理运动学仿真

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考虑5G基站储能参与配电网供电恢复研究

电工技术学报 2024年第11期39卷 3538-3555页

作者：王晓卫康乾坤梁振锋郭亮张帆西安理工大学电气工程学院西安710048 国网江西省电力有限公司电力科学研究院南昌330000

5G的快速发展使得5G基站储能容量大幅增加,如何充分发挥时常处于休眠状态的基站储能资源,使其参与配电网供电恢复,降低配电网失电量问题亟待研究。该文通过协调基站储能参与配电网供电恢复,以发挥其储能价值。首先,建立风光联合出力场景... 详细信息

5G的快速发展使得5G基站储能容量大幅增加,如何充分发挥时常处于休眠状态的基站储能资源,使其参与配电网供电恢复,降低配电网失电量问题亟待研究。该文通过协调基站储能参与配电网供电恢复,以发挥其储能价值。首先,建立风光联合出力场景集,通过赤池信息准则和平方欧式距离确定各时段最优Copula函数,进而对其进行抽样聚类,获得风光典型出力场景集;然后,建立基站备用储能模型,通过正弦函数叠加建立不同区域的通信量模型,利用泰尔熵和修正基尼系数建立综合脆弱度模型确定各基站储能备用时间及备用储能模型,进而获得不同基站储能的可调度容量;最后,以失负荷量损失最小为目标,建立考虑基站储能参与及风光出力波动的含可调参数的两阶段鲁棒优化模型。以改进的IEEE 33节点模型为例进行仿真验证,分别对比了定基站备用时间与该文所提方法确定备用时间、鲁棒优化与确定性优化等方案下系统失负荷量的变化情况。仿真结果表明,5G基站储能可降低失负荷量损失成本,提高风光消纳率。

关键词： 5G基站备用储能供电恢复修正基尼系数

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单个阿秒脉冲表征技术研究进展

中国激光 2024年第7期51卷 35-48页

作者：王家灿肖凡王小伟王力陶文凯赵零一李悉奥赵增秀国防科技大学理学院湖南长沙410073 极端条件物理及应用湖南省重点实验室湖南长沙410073

自本世纪初超快科学进入阿秒领域以来,阿秒脉冲以其超宽频谱和超短时间分辨,为研究阿秒时间尺度的瞬态过程提供了有力工具,推动了人们对光与物质相互作用以及微观超快动力学机制的理解。基于高次谐波的单个阿秒脉冲产生技术已日臻成熟,... 详细信息

自本世纪初超快科学进入阿秒领域以来,阿秒脉冲以其超宽频谱和超短时间分辨,为研究阿秒时间尺度的瞬态过程提供了有力工具,推动了人们对光与物质相互作用以及微观超快动力学机制的理解。基于高次谐波的单个阿秒脉冲产生技术已日臻成熟,通过发展多种时空选通门技术,阿秒脉冲脉宽不断缩短,已达到的最短纪录为43 as。相较于阿秒脉冲的产生,对其精确测量与表征是深入研究和应用的基础,目前主流表征方法是通过阿秒条纹相机技术测量获得条纹能谱,进而从中提取阿秒脉冲的时域信息。首先简要回顾了高次谐波产生、单个阿秒脉冲选通及测量的发展,然后介绍了阿秒条纹相机技术的原理,并重点阐述了基于阿秒条纹能谱的表征算法,对其主要优缺点进行分析,最后对阿秒脉冲表征的发展进行了总结和展望。

关键词：非线性光学单个阿秒脉冲阿秒条纹相机相位反演与表征

玛多7.4级地震野马滩大桥桥台纵桥向破坏机理分析

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土木工程学报 2024年第5期57卷 53-64页

作者：周成叶爱君王晓伟庞于涛包绍伦同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710068

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台... 详细信息

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台相互作用的分布式p-y弹簧修正模型;(2)可识别背墙弯曲、剪切或弯-剪多种破坏模式的背墙非线性梁柱单元-墙底非线性剪切单元串联模型;(3)土-搭板和土-翼墙摩擦弹簧;(4)基于分布式间隙单元的可捕捉地震中主梁与背墙接触位置变化的Pushover加载模式,从而实现了桥台纵桥向地震损伤破坏全过程模拟。结果表明:野马滩桥台在水平地震作用下,背墙底截面先发生屈服,随后背墙剪力达到抗剪能力峰值,桥台整体水平承载力开始退化,直至背墙底完全剪断,而桩基础并不发生明显损伤。总体而言,桥台破坏模式为背墙弯-剪破坏,数值分析结果与桥台实际震害相符。

关键词：玛多地震桥台纵桥向破坏机理土-桩-桥台精细化有限元模型 Pushover分析地勘资料