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基于密集连接网络的航拍绝缘子旋转目标精准定位方法

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 35-43页

作者：王道累张正刚张世恒朱瑞赵文彬上海电力大学计算机科学与技术学院上海201306

为了实现架空线路巡检时绝缘子的精准定位和检测,提出了一种基于Dense-Block密集连接块与旋转框改进YOLOv5的绝缘子检测模型。该模型针对绝缘子长宽比较大和方向多变的特点,提出利用长边定义法为检测框增加角度信息,实现目标旋转框检测... 详细信息

为了实现架空线路巡检时绝缘子的精准定位和检测,提出了一种基于Dense-Block密集连接块与旋转框改进YOLOv5的绝缘子检测模型。该模型针对绝缘子长宽比较大和方向多变的特点,提出利用长边定义法为检测框增加角度信息,实现目标旋转框检测,有效提升绝缘子检测和定位的效果。同时为了增强特征的重新利用和传播,利用Dense-Block对模型中的残差模块进行改进,构建YOLOv5-dense检测模型。最后为了使YOLOv5-dense模型能够更加关注有效的特征信息,在主干网络尾部加入SimAM注意力模块对模型进行改进。实验之前,利用Retinex算法对输入绝缘子图像进行增强。实验结果表明,相较于原始YOLOv5算法,所提算法在平均准确率和每秒处理帧数方面都有提高。除此之外,与水平框检测算法相比,所提算法去除了检测结果中大量冗余的背景信息,实现了绝缘子区域更加精准的定位。

关键词：绝缘子目标检测数据增强 YOLOv5 旋转框密集连接块

基于超图Transformer的APT攻击威胁狩猎网络模型

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通信学报 2024年第2期45卷 106-114页

作者：李元诚林玉坤华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对物联网环境中高级持续性威胁(APT)具有隐蔽性强、持续时间长、更新迭代快等特点,传统被动检测模型难以对其进行有效搜寻的问题,提出了一种基于超图Transformer的APT攻击威胁狩猎(HTTN)模型,能够在时间跨度长、信息隐蔽复杂的物联网... 详细信息

针对物联网环境中高级持续性威胁(APT)具有隐蔽性强、持续时间长、更新迭代快等特点,传统被动检测模型难以对其进行有效搜寻的问题,提出了一种基于超图Transformer的APT攻击威胁狩猎(HTTN)模型,能够在时间跨度长、信息隐蔽复杂的物联网系统中快速定位和发现APT攻击痕迹。该模型首先将输入的网络威胁情报(CTI)日志图和物联网系统内核审计日志图编码为超图,经超图神经网络(HGNN)层计算日志图的全局信息和节点特征;然后由Transformer编码器提取超边位置特征;最后对超边进行匹配计算相似度分数,从而实现物联网系统网络环境下APT攻击的威胁狩猎。在物联网仿真环境下的实验结果表明,提出的HTTN模型与目前主流的图匹配神经网络相比均方误差降低约20%,Spearman等级相关系数提升约0.8%,匹配精度提升约1.2%。

关键词：高级持续性威胁威胁狩猎图匹配超图

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基于像素对比学习的图像超分辨率算法

自动化学报 2024年第1期50卷 181-193页

作者：周登文刘子涵刘玉铠华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

目前,深度卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)已主导了单图像超分辨率(Single image superresolution,SISR)技术的研究,并取得了很大进展.但是,SISR仍是一个开放性问题,重建的超分辨率(Super-resolution,SR)图像往往会出现模糊、纹理细节丢失和失真等问题.提出一个新的逐像素对比损失,在一个局部区域中,使SR图像的像素尽可能靠近对应的原高分辨率(High-resolution,HR)图像的像素,并远离局部区域中的其他像素,可改进SR图像的保真度和视觉质量.提出一个组合对比损失的渐进残差特征融合网络(Progressive residual feature fusion network,PRFFN).主要贡献有:1)提出一个通用的基于对比学习的逐像素损失函数,能够改进SR图像的保真度和视觉质量;2)提出一个轻量的多尺度残差通道注意力块(Multi-scale residual channel attention block,MRCAB),可以更好地提取和利用多尺度特征信息;3)提出一个空间注意力融合块(Spatial attention fuse block,SAFB),可以更好地利用邻近空间特征的相关性.实验结果表明,PRFFN显著优于其他代表性方法.

关键词：图像超分辨率卷积神经网络对比学习注意力机制

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基于溯源图和注意力机制的APT攻击检测模型构建

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通信学报 2024年第3期45卷 117-130页

作者：李元诚罗昊王欣煜原洁璇华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对现有攻击检测方法难以应对持续时间长、攻击手段复杂隐蔽的高级持续威胁的问题,构建了基于注意力机制和溯源图的APT攻击检测模型。首先,基于系统的审计日志构建能够描述系统行为的溯源图;其次,设计优化算法,确保在不牺牲关键语义的... 详细信息

针对现有攻击检测方法难以应对持续时间长、攻击手段复杂隐蔽的高级持续威胁的问题,构建了基于注意力机制和溯源图的APT攻击检测模型。首先,基于系统的审计日志构建能够描述系统行为的溯源图;其次,设计优化算法,确保在不牺牲关键语义的前提下缩减溯源图规模;再次,利用深度神经网络(DNN)将原始攻击序列转换为语义增强的特征向量序列;最后,设计并实现了APT攻击检测模型DAGCN,该模型将注意力机制应用于溯源图序列,利用该机制对输入序列的不同位置分配不同的权重并进行权值计算,能够提取较长时间内的持续攻击的序列特征信息,从而有效地识别恶意节点,还原攻击过程。该模型在识别精确率等多个指标上均优于现有模型,在公开的APT攻击数据集上的实验结果表明,该模型在APT攻击检测中的精确率达到93.18%,优于现有主流检测模型。

关键词：溯源图自然语言处理 APT攻击检测注意力机制

基于改进Autoformer模型的短期电力负荷预测

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 171-177页

作者：范杏蕊李元诚华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对短期电力负荷预测因受天气、温度、节假日等多重不确定性因素影响而造成精度低的问题,提出一种基于改进Autoformer模型的短期电力负荷预测模型。改变序列分解预处理的惯例,设计深度模型的内部分解模块,该模块提取模型中隐藏状态的... 详细信息

针对短期电力负荷预测因受天气、温度、节假日等多重不确定性因素影响而造成精度低的问题,提出一种基于改进Autoformer模型的短期电力负荷预测模型。改变序列分解预处理的惯例,设计深度模型的内部分解模块,该模块提取模型中隐藏状态的内在复杂时序趋势,使得模型具有复杂时间序列的渐进分解能力;提出Nystrom自注意力机制,该机制利用Nystrom方法来逼近标准的自注意力机制。某地电力负荷预测实验结果表明,所提模型比基于标准Autoformer模型的短期电力负荷预测模型的时间复杂度更低,准确率更高。

关键词：短期电力负荷预测时序分解模块 Nystrom自注意力机制 Sdformer模型

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高速公路自洽能源系统规划中的经济性特点

交通运输工程学报 2024年第4期24卷 56-70页

作者：黄仙叶笑容纪文童冯璋洁华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

为促进交通与能源融合发展,构建了以风-光-储为供电侧,高速公路用电设备为需求侧,且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构;以风-光-储设备数量为规划变量,系统等年值成本为优化目标,缺电概率和弃风弃光量等为约束条件,建立了自... 详细信息

为促进交通与能源融合发展,构建了以风-光-储为供电侧,高速公路用电设备为需求侧,且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构;以风-光-储设备数量为规划变量,系统等年值成本为优化目标,缺电概率和弃风弃光量等为约束条件,建立了自洽能源系统的规划模型;将设定的系统运行规则转化成具体的运行策略,以西部某地区风、光历史数据及负荷需求数据为输入,进行了算例仿真。研究结果表明:微电网联通功率上限的提升可使自洽能源系统的经济成本明显下降,当微电网联通功率上限由0增加到1000 kW时,系统等年值成本减少了8.53%;新能源消纳率的提高将造成经济成本抬升,过高的新能源消纳率追求甚至将导致经济成本的急速攀升,弃风弃光量约束力度的加强使新能源消纳率上涨了9.05%,等年值成本随之上涨了73.86%;负荷分级管理的应用可大幅降低系统经济成本,一级负荷的缺电概率上限不变,将二级和三级负荷的缺电概率上限从0分别改设为0.05和0.20时,自洽能源系统的等年值成本甚至减少了90.97%。可见,微电网联通、负荷分级管理的应用以及合理的新能源消纳率要求可使高速公路自洽能源系统规划的成本更具合理性。

关键词：道路工程自洽能源系统微电网群高速公路可再生能源新能源消纳率负荷分级管理

基于NSGA-Ⅱ的飞轮-火电联合二次调频最优负荷分配策略

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 79-88页

作者：房方刘渝斌王冰玉魏乐李承霖华北电力大学控制与计算机工程学院北京市102206

为了在提升飞轮-火电联合二次调频性能的同时控制调频成本、减少飞轮损耗,面向飞轮-火电联合系统,提出一种考虑自动发电控制(AGC)指令及电网频率偏差的基于多目标遗传算法的负荷分配策略。该策略以电网调频偏差、飞轮-火电出力能量和、... 详细信息

为了在提升飞轮-火电联合二次调频性能的同时控制调频成本、减少飞轮损耗,面向飞轮-火电联合系统,提出一种考虑自动发电控制(AGC)指令及电网频率偏差的基于多目标遗传算法的负荷分配策略。该策略以电网调频偏差、飞轮-火电出力能量和、飞轮损耗为三层最小化目标,考虑火电机组爬坡率及其负荷备用、飞轮荷电状态及其功率等约束条件,基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),通过AGC功率指令变化速度及频率偏差动态调整飞轮与火电出力权重系数,以频率偏差及其变化方向调整飞轮虚拟下垂、惯性系数,求解飞轮-火电出力比例、飞轮下垂系数和飞轮惯性系数。结合中国宁夏某电厂飞轮储能系统辅助火电机组调频现场AGC指令等历史数据,在双区域两机系统模型上进行仿真实验,结果表明该负荷分配策略有效地减小了火电二次调频偏差和调节时间,提升了调频性能,同时也有效地控制了系统出力能量及飞轮损耗。

关键词：火电飞轮储能调频负荷分配策略多目标遗传算法虚拟下垂虚拟惯性

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航拍电力杆塔图像中销钉唯一性识别研究

电工技术学报 2024年第17期39卷 5450-5460页

作者：阎光伟马颐琳焦润海何慧华北电力大学控制与计算机工程学院北京100096

近年来,基于深度学习的缺陷销钉检测技术在电力杆塔巡检中得到广泛应用。但是该技术只能在图像空间对缺陷销钉进行定位,无法准确给出缺陷销钉在实际电力杆塔中对应销钉的唯一编号。针对该问题,该文提出一种融合深度学习与三维重投影的... 详细信息

近年来,基于深度学习的缺陷销钉检测技术在电力杆塔巡检中得到广泛应用。但是该技术只能在图像空间对缺陷销钉进行定位,无法准确给出缺陷销钉在实际电力杆塔中对应销钉的唯一编号。针对该问题,该文提出一种融合深度学习与三维重投影的缺陷销钉唯一性识别方法。首先通过构建巡检电力杆塔系统的三维模型,进行电力杆塔系统中部件模型的编号获取,以及部件模型三维空间包围盒顶点和中心点坐标的计算;其次,利用YOLOv5模型在图像空间对销钉及上下文相关目标进行检测;再次,通过该文提出的融合结构约束的相机位姿估计算法对航拍图像的相机位姿进行估计;最后,将三维电力杆塔系统中的销钉包围盒按相机位姿进行重投影与销钉检测框进行匹配度计算,在图像空间中输出带有具体编号的销钉检测框。在YOLOv5模型输出的销钉检测框基础上进行销钉唯一性识别,利用仿真数据进行实验得到的唯一性识别正确率为100%,利用实拍数据进行实验得到的唯一性识别正确率为93.3%,验证了该文提出的销钉唯一性识别方法的有效性。通过对缺陷销钉进行唯一性识别,可以减少人工对故障图像的二次审核工作量,并准确地统计缺陷销钉的数量及具体位置信息,为后续故障维修及故障相关性分析等精细化管理提供支持。

关键词：电力巡检销钉检测相机位姿估计唯一性识别

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多目标粒子群优化算法及其应用研究综述

浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1107-1120,1232页

作者：叶倩琳王万良王铮浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023 浙大城市学院计算机与计算科学学院浙江杭州310015

现有研究较少涵盖最先进的多目标粒子群优化(MOPSO)算法.本研究介绍了多目标优化问题(MOPs)的研究背景,阐述了MOPSO的基本理论.根据特征将其分为基于Pareto支配、基于分解和基于指标的3类MOPSO算法,介绍了现有的经典算法.介绍相关评价指... 详细信息

现有研究较少涵盖最先进的多目标粒子群优化(MOPSO)算法.本研究介绍了多目标优化问题(MOPs)的研究背景,阐述了MOPSO的基本理论.根据特征将其分为基于Pareto支配、基于分解和基于指标的3类MOPSO算法,介绍了现有的经典算法.介绍相关评价指标,并选取7个有代表性的算法进行性能分析.实验结果展示了传统MOPSO和3类改进的MOPSO算法各自的优势与不足,其中,基于指标的MOPSO在收敛性和多样性方面表现较优.对MOPSO算法在生产调度、图像处理和电力系统等领域的应用进行简要介绍.并探讨了MOPSO算法用于求解复杂优化问题的局限性及未来的研究方向.

关键词：粒子群优化多目标优化 Pareto解集收敛性多样性