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基于博弈论的关联网络攻防博弈分析

复杂系统与复杂性科学 2024年第2期21卷 22-29页

作者：王淑良孙静雅卞嘉志张建华董琪琪李君婧江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116

根据现实中关联网络复杂的关联特性和网络中重要的评估指标,提出了5种不同的耦合方式,建立了9种关联网络模型;考虑到网络中信息的传输,再分配和级联故障,建立了基于介数虚拟流的级联失效模型;基于博弈论,从复杂网络的角度分析了关键基... 详细信息

根据现实中关联网络复杂的关联特性和网络中重要的评估指标,提出了5种不同的耦合方式,建立了9种关联网络模型;考虑到网络中信息的传输,再分配和级联故障,建立了基于介数虚拟流的级联失效模型;基于博弈论,从复杂网络的角度分析了关键基础设施的攻防问题,分析了多种关联网络的鲁棒性。发现了关联网络中博弈参与者的偏好,为基础设施网络的保护提供了决策支持。

关键词：复杂网络关联网络攻防博弈鲁棒性分析

计及灵活性资源的综合能源系统源荷协调优化调度

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中国电力 2024年第5期57卷 2-13页

作者：胡福年张彭成周小博陈军江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116

可再生能源和负荷的波动性、不确定性等给综合能源系统(integrated energy system,IES)的安全灵活运行带来了极大挑战。为提高IES灵活调节能力与可再生能源消纳水平,提出一种计及灵活性资源的IES源荷协调优化调度方法。针对系统内运行... 详细信息

可再生能源和负荷的波动性、不确定性等给综合能源系统(integrated energy system,IES)的安全灵活运行带来了极大挑战。为提高IES灵活调节能力与可再生能源消纳水平,提出一种计及灵活性资源的IES源荷协调优化调度方法。针对系统内运行灵活性需求,精细刻画各类资源灵活性能力,源侧根据电氢耦合单元运行特性构建热电联产机组(combined heating and power,CHP)和氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)联合运行模型,荷侧考虑综合需求响应的灵活性供给能力,建立系统综合灵活性供给模型。根据不同时刻运行灵活性不足问题分成2种调度模式,构建基于IES灵活性约束的优化调度模型,并进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的优化调度方法能够有效提高IES灵活调节能力和可再生能源消纳水平。

关键词：综合能源系统需求侧灵活性灵活性供需平衡源荷协调调度策略

基于层级化注意力融合的航拍图像电力线分割模型

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南方电网技术 2024年第4期18卷 162-170页

作者：徐丹余南南张嘉睿于贺于金扣江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116

电力线自动分割是保证智能检测平台安全运行的重要前提。然而,电力线分割是复杂背景、多种气候环境下的小目标分割问题,极易出现误检、漏检问题。为了提高电力线分割的鲁棒性与准确性,结合编码器-解码器框架,提出了一种基于层级化注意... 详细信息

电力线自动分割是保证智能检测平台安全运行的重要前提。然而,电力线分割是复杂背景、多种气候环境下的小目标分割问题,极易出现误检、漏检问题。为了提高电力线分割的鲁棒性与准确性,结合编码器-解码器框架,提出了一种基于层级化注意力融合的端到端分割模型。该模型提出一种降维残差卷积单元,增加网络深度的同时大幅度减少网络参数,更易部署于嵌入式设备。为了使模型捕捉到全局信息并强调电力线的目标区域,设计了链式层级化注意力融合模块进行多尺度特征融合,以解决类别不均衡问题。为了提高模型对电力线特有的直线先验特征的关注,提出了直线先验损失函数,并与Focal、Dice损失函数组合成联合损失函数,进一步提高了电力线分割准确度。实验结果表明,所提模型网络深度增加为基础网络的2.8倍左右,而参数量仅为原来的1/3左右。针对常规天气和雾天环境下的航拍图像均能实现电力线的鲁棒分割。所提出模型能应用于电力巡检领域,使巡检更加智能与高效。

关键词：航拍图像电力线分割残差卷积注意力融合直线先验

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基于关键节点的电力信息物理系统鲁棒性评估

复杂系统与复杂性科学 2024年

作者：胡福年杨伟丹陈军江苏师范大学电气工程及自动化学院

为保证电力信息物理系统（Cyber-Physical Power System，CPPS）安全稳定运行，对其拓扑结构及鲁棒性进行研究。基于复杂网络理论，提出一种全方位CPPS鲁棒性评估框架，建立拓扑结构和功能级联故障模型，并给出相应的系统性能量化指标... 详细信息

为保证电力信息物理系统（Cyber-Physical Power System，CPPS）安全稳定运行，对其拓扑结构及鲁棒性进行研究。基于复杂网络理论，提出一种全方位CPPS鲁棒性评估框架，建立拓扑结构和功能级联故障模型，并给出相应的系统性能量化指标，实现对系统鲁棒性精准、高效评估。结合Louvain算法与重力引力中心性提出了考虑网络底层拓扑结构的节点重要性辨识方法，根据节点重要性对系统实施灾前保护，并对比不同保护策略下系统的鲁棒性。最后，用IEEE118网络构建的CPPS模型，模拟系统在不同情况下的状态响应，验证了所提方法的有效性。

关键词：电力信息物理系统复杂网络理论关键节点鲁棒性

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九开关变换器分时协同模型预测电流控制

电力自动化设备 2024年

作者：王贵峰马一鸣祝莘莘刘战江苏师范大学电气工程及自动化学院

针对九开关变换器(NSC)有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在计算量较大、输出电流跟踪精度较差等不足，在分时控制基础上引入协同控制思想，充分利用NSC开关管的冗余性，提出一种可使上、下侧变换器同时工作的分时协同FCS-MPCC方法... 详细信息

针对九开关变换器(NSC)有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在计算量较大、输出电流跟踪精度较差等不足，在分时控制基础上引入协同控制思想，充分利用NSC开关管的冗余性，提出一种可使上、下侧变换器同时工作的分时协同FCS-MPCC方法。该方法以两个控制周期为一个循环，前一个控制周期以上侧变换器的输出电流最优为控制目标确定最优矢量，然后基于协同思想与NSC拓扑特点实现下侧变换器输出电流跟随的协同最优控制；后一个控制周期以下侧变换器的输出电流控制最优为目标确定最优矢量，同理实现上侧变换器的协同控制，以此循环往复。与传统矢量寻优方法相比，分时协同控制思想的引入，在NSC上、下侧变换器独立控制基础上实现了电流跟随性能的协同最优控制，有效提高了输出电流跟踪精度；同时，该方法将寻优次数从27次降至8～16次，大幅降低了预测运算量。仿真与实验验证了所提控制策略的有效性与可行性。

关键词：九开关变换器模型预测电流控制分时协同控制预测运算量

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基于改进灰狼算法的电动缸摩擦辨识及补偿

现代制造工程 2024年第8期 42-50页

作者：王淑良王彦涛赵明伟卞嘉志刘丽俊江苏师范大学电气工程及自动化学院徐州221116

针对电动缸的非线性摩擦难以辨识,且会对六自由度电动Stewart平台(Electrically Driven Stewart Platform, EDSP)位姿的跟踪精度造成不利影响,提出了一种引入Levy飞行和柯西变异的改进灰狼算法(improved Gray Wolf Optimization algorit... 详细信息

针对电动缸的非线性摩擦难以辨识,且会对六自由度电动Stewart平台(Electrically Driven Stewart Platform, EDSP)位姿的跟踪精度造成不利影响,提出了一种引入Levy飞行和柯西变异的改进灰狼算法(improved Gray Wolf Optimization algorithm introducing Levy flight and Cauchy variation, LCGWO)对电动缸摩擦模型进行辨识,并设计了基于摩擦模型的前馈补偿方法。首先,建立了考虑电动缸非线性摩擦力的EDSP数学模型,并使用Lugre摩擦模型描述电动缸摩擦力。然后,考虑到电动缸的非线性摩擦力难以辨识,提出一种LCGWO同时对摩擦模型中的静态和动态参数进行辨识,并与一般的辨识方法进行对比分析。最后,设计了基于Lugre摩擦模型的前馈补偿算法,并进行实验验证。实验结果表明,相较于其他算法,LCGWO具有更优的收敛速度和预测精度;并且通过基于摩擦模型的摩擦前馈补偿方法对电动缸进行摩擦补偿,可以有效提升平台的位姿跟踪精度。

关键词： Stewart平台电动缸参数辨识灰狼算法摩擦补偿

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多源电力系统连锁故障建模与评估分析

控制工程 2024年第3期31卷 425-432页

作者：胡福年陈灵娟陈军江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116

双碳目标下可再生能源占比逐步提升,给电力系统稳定运行带来了巨大挑战。基于此,借鉴复杂网络理论,融合电力系统随机潮流和金融领域风险价值理论,构建一种含高比例可再生能源的电力系统连锁故障模型,分析高比例可再生能源对电力系统连... 详细信息

双碳目标下可再生能源占比逐步提升,给电力系统稳定运行带来了巨大挑战。基于此,借鉴复杂网络理论,融合电力系统随机潮流和金融领域风险价值理论,构建一种含高比例可再生能源的电力系统连锁故障模型,分析高比例可再生能源对电力系统连锁故障的影响程度。从局部、全局和潮流特性3个方面分别提出电气度中心性、电气介数中心性和加权电网潮流转移熵指标来辨识电网中的脆弱节点,分析其在连锁故障演化进程中的作用,并以节点损耗率、线路损耗率和功率损耗率为指标分别对含高比例可再生能源的电力系统在随机和蓄意攻击下的鲁棒性进行评估分析,以改进IEEE39节点系统为例对所提方法进行仿真分析,验证其可行性和有效性。

关键词：随机潮流风险价值理论连锁故障建模鲁棒性评估

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一种新型双端口三电平变换器

电力工程技术 2024年第4期43卷 217-225页

作者：王贵峰袁昕姜云辉王建飞林志芳江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116

针对传统背靠背三电平变换器成本高、体积大、结构复杂等问题,文中提出一种新型双端口三电平变换器拓扑,通过器件复用方式减少开关器件数量,优化系统结构。首先,详细分析所提新型拓扑的工作原理,给出单相桥臂的6种有效开关状态、电流流... 详细信息

针对传统背靠背三电平变换器成本高、体积大、结构复杂等问题,文中提出一种新型双端口三电平变换器拓扑,通过器件复用方式减少开关器件数量,优化系统结构。首先,详细分析所提新型拓扑的工作原理,给出单相桥臂的6种有效开关状态、电流流通路径及对应双端口输出电平,并对各开关器件的电压应力进行分析。其次,研究并设计一种适用于该新型拓扑的载波层叠脉宽调制策略,加入直流偏移量以避免调制波重合产生的影响。然后,进一步分析该策略在同频与异频工作模式下的调制度范围、相角差约束等关键问题,给出各工作模式下直流偏移量选取原则及两端口调制度约束范围。最后,基于DSP-FPGA-Typhoon HIL 402实验平台对不同工作模式进行验证。实验结果表明,在实现所提新型拓扑双端口电压电流稳定输出的前提下,加入直流偏移量的载波层叠脉宽调制策略使得变换器输出的电能质量良好,谐波含量低。

关键词：变换器双端口载波层叠脉宽调制直流偏移调制度电能质量

融合差分进化和Sine混沌的改进粒子群算法

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计算机工程与应用 2024年

作者：马乐杰邹德旋李灿邵莹莹杨志龙江苏师范大学电气工程及自动化学院

将差分进化与Sine混沌相结合，提出一种改进的粒子群算法。利用Sine混沌映射对初始种群进行优化，提高了收敛速度；该算法通过引入非同步变化的学习因子的速度更新公式，引入随机惯性权重，使算法能够更好地兼顾全局搜索与局部优化；借... 详细信息

将差分进化与Sine混沌相结合，提出一种改进的粒子群算法。利用Sine混沌映射对初始种群进行优化，提高了收敛速度；该算法通过引入非同步变化的学习因子的速度更新公式，引入随机惯性权重，使算法能够更好地兼顾全局搜索与局部优化；借鉴差分进化算法中的交叉操作，采用淘汰机制随机搜索策略，提高算法的全局搜索能力，提高算法收敛速度。为了验证融合差分进化和Sine混沌的改进粒子群算法(Improved particle swarm optimization algorithm，IPSO)的性能，与基于压缩学习因子的粒子群算法(Yield-based Particle Swarm Optimization，YPSO)、自适应加权粒子群算法(Self-Adaptive Particle Swarm Optimization，SPSO)等PSO相关算法以及蜘蛛蜂优化算法(Spider Wasp Optimization，SWO)、能量谷算法(Energy Valley Algorithm，EVA)等2023年最新算法相比较，验证融合差分进化和Sine混沌的改进粒子群算法(IPSO)的有效性。在不同维度下解决12个常用基准函数，对12个测试函数进行实验，并与其他的几种算法进行比较，实验结果表明，改进后的PSO算法收敛速度快，收敛精度高。

关键词：粒子群优化算法 Sine映射差分进化算法交叉操作随机搜索策略