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气液两相流流型特征无监督提取的卷积自编码器:机理及应用

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化工学报 2024年第3期75卷 847-857页

作者：陈思睿毕景良王雷李元媛陆规华北电力大学数理学院北京102206 中国核动力研究设计院四川成都610213 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

在气液两相流的测量中,流型的准确识别是压降、换热等热工参数测量的基础。传统的两相流方法由于试验条件和数据的局限性使得在不同工况下的适用性有限。人工智能算法可以同时兼顾效率和精度,但特征提取方法仍是识别的难点。流型的准确... 详细信息

在气液两相流的测量中,流型的准确识别是压降、换热等热工参数测量的基础。传统的两相流方法由于试验条件和数据的局限性使得在不同工况下的适用性有限。人工智能算法可以同时兼顾效率和精度,但特征提取方法仍是识别的难点。流型的准确识别对于解释数据,改进模型,以及提高应用效果方面具有重要意义。因此提出了一种基于卷积自编码器的无监督学习的特征提取方法,将特征提取后分别输入到随机森林,支持向量机以及前馈神经网络分类器中进行分类。实验结果表明,对四种流型的识别精度都达到了99%以上,说明卷积自编码器特征提取方法能显著地提高分类算法的准确率,对不同的分类器具有很好的兼容性,也为今后流型识别的特征提取方法提供了帮助。

关键词：气液两相流气泡神经网络算法

基于Twin Builder的110kV油浸式变压器3维磁场降阶模型及损耗分析

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高电压技术 2024年第3期50卷 941-951页

作者：张重远刘迪程高成龙刘云鹏刘刚华北电力大学电力工程系保定071003

为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下... 详细信息

为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下的磁场及损耗分布;其次,通过仿真试验设计获取了多组工况下的磁场与损耗数据,在Twin Builder中训练得到变压器磁场的各降阶模块;最后,搭建面向数字孪生应用的变压器3维磁场降阶模型,实现了变压器磁场损耗的快速计算与云图分布的可视化。与计算单数据相比,仿真结果考虑了涡流效应的绕组损耗在靠近端部时有明显升高,最大值分别出现在高、低压绕组两端,约为绕组中部损耗的1.3~1.65倍。基于该磁场结果建立的降阶模型在计算效率方面较全阶模型有显著提升,将实际仿真时间缩短至0.76s,可满足数字孪生应用场景下的磁场快速计算需求。

关键词：油浸式变压器数字孪生 Twin Builder 本征正交分解响应面法降阶模型

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考虑时空相关性的风电机组风速清洗方法

太阳能学报 2024年第6期45卷 461-469页

作者：李莉梁袁林娜阎洁孟航刘永前新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 华北电力大学新能源学院北京102206

为获得完整可靠的风速数据,提出一种考虑时空相关性的风电机组机舱风速清洗方法。利用图卷积神经网络(GCN)提取风速的空间相关信息、利用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)提取时间相关信息,建立GCN-LSTM模型重构各机组风速序列,实现对... 详细信息

为获得完整可靠的风速数据,提出一种考虑时空相关性的风电机组机舱风速清洗方法。利用图卷积神经网络(GCN)提取风速的空间相关信息、利用双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)提取时间相关信息,建立GCN-LSTM模型重构各机组风速序列,实现对异常风速数据的识别和清洗。分析风速的时空特性及其对模型清洗精度的影响,确定最优时间尺度和机组节点数量2个重要的建模参数;以中国4个不同地形风电场为例对GCN-LSTM模型进行验证,结果表明考虑时空相关性可有效提高风速清洗精度,风速的时空相关性越高风速清洗误差越小,且该模型在不同地形风电场的风速清洗中表现出良好的鲁棒性。

关键词：风电场风电机组图神经网络长短期记忆神经网络风速时空相关性数据清洗

具有端点质量的一维波动方程半离散格式的一致指数稳定性

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 950-956页

作者：赵希郭宝珠华北电力大学数理学院北京102206

无穷维系统主要由偏微分方程描述,可是大部分用偏微分方程描述的控制系统,无论是单纯的数值实验还是需要应用到实际的问题中去,都需要对方程进行有限数值离散.本文考虑了端点带有质量的波动方程在边界反馈控制下半离散格式的一致指数稳... 详细信息

无穷维系统主要由偏微分方程描述,可是大部分用偏微分方程描述的控制系统,无论是单纯的数值实验还是需要应用到实际的问题中去,都需要对方程进行有限数值离散.本文考虑了端点带有质量的波动方程在边界反馈控制下半离散格式的一致指数稳定性.首先,原闭环系统通过降阶法变成低阶的等价系统,通过一种间接Lyapunov函数方法证明了降阶等价的连续系统是一致指数稳定的.其次,对等价系统空间变量离散得到半离散的差分格式.平行于连续系统,间接Lyapunov函数方法证明了半离散系统的一致指数稳定性.数值实验证明了基于降阶法的一致指数稳定性和经典半离散格式的非一致指数稳定性.

关键词：波动方程端点质量有限差分方法一致指数稳定

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添加剂提高宽带隙钙钛矿太阳电池的性能

太阳能学报 2024年第4期45卷 30-35页

作者：李卓芯冯旭铮陈香港刘雪朋戴松元蔡墨朗华北电力大学新能源学院北京102206

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙... 详细信息

该文研究聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对宽带隙钙钛矿薄膜及电池的影响。研究发现PSS添加剂可改善宽带隙钙钛矿薄膜的形貌,提升结晶度并减少缺陷态密度,这有利于抑制混合卤素宽带隙钙钛矿薄膜的相分离问题。J-V测试结果表明钝化后的宽带隙钙钛矿太阳电池性能得到明显提升。在掺有PSS的宽带隙钙钛矿太阳电池中,开路电压最高可达1.23 V,效率最高可达20.54%,并且相分离被抑制后的封装钙钛矿太阳电池稳定性显著改善,在一个太阳连续光照500 h后,电池效率仍可保持在初始效率的81.9%(氮气环境,温度40℃)。

关键词：钙钛矿太阳电池宽带隙结晶度缺陷钝化相分离性能

基于改进麻雀搜索算法的分数阶PID参数整定

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控制与决策 2024年第4期39卷 1177-1184页

作者：陈炫儒吴立飞杨晓忠华北电力大学数理学院北京102206 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对分数阶PID控制器的设计问题,提出一种改进麻雀搜索算法(ISSA)对分数阶PID控制器进行参数整定.在麻雀搜索算法(SSA)中引入Chebyshev混沌映射,提高SSA的种群多样性和全局搜索能力;采用自适应t分布和萤火虫算法,设置转换概率p使二者交... 详细信息

针对分数阶PID控制器的设计问题,提出一种改进麻雀搜索算法(ISSA)对分数阶PID控制器进行参数整定.在麻雀搜索算法(SSA)中引入Chebyshev混沌映射,提高SSA的种群多样性和全局搜索能力;采用自适应t分布和萤火虫算法,设置转换概率p使二者交替执行,提高SSA的收敛精度和寻优性能.对10个基准测试函数进行寻优,结果表明相较于已有的4种经典算法,ISSA在收敛速度、收敛精度、全局搜索能力等方面均有较大提升.最后,对两类被控系统进行仿真分析,相比现有成果,证实了ISSA算法对求解分数阶PID控制器参数整定问题的有效性和实用性.

关键词：分数阶PID控制器改进麻雀搜索算法自适应t分布萤火虫算法基准函数寻优参数整定

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基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化

太阳能学报 2024年第4期45卷 174-180页

作者：冀佳奇王永黎响华北电力大学新能源学院北京102206

装配序列规划(ASP)是风电机组制造的重要技术。ASP是一个组合优化问题,风电机组最优装配序列的搜索空间和计算量均很大。提出基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化方法。首先,从三维装配体模型中提取多种装配约束信息并表示成装配约束... 详细信息

装配序列规划(ASP)是风电机组制造的重要技术。ASP是一个组合优化问题,风电机组最优装配序列的搜索空间和计算量均很大。提出基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化方法。首先,从三维装配体模型中提取多种装配约束信息并表示成装配约束矩阵,以降低最优装配序列的搜索空间;继而构造装配序列目标函数,建立装配序列规划模型,方便算法计算出最优装配序列;对离散布谷鸟算法(DCA)改进,求解ASP模型,获得风电机组产品的最优装配序列。最后通过实验验证了ASP模型的有效性和DCA的优良性能。

关键词：风电机组装配序列优化 ASP模型离散布谷鸟算法

基于双端行波频率变化特性的中低速磁浮交通供电轨故障定位方法

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高电压技术 2024年第4期50卷 1526-1537页

作者：闫宁宁王健秦诚意平安李庆民华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

中低速磁浮供电轨供电过程中容易发生直流接地故障,由于其供电距离较短、接地网结构复杂,发生直流接地故障后不易准确定位故障点。为此针对以上问题,根据列车运行过程中车体与轨道无接触的特点,建立中低速磁浮牵引供电系统,分析双端故... 详细信息

中低速磁浮供电轨供电过程中容易发生直流接地故障,由于其供电距离较短、接地网结构复杂,发生直流接地故障后不易准确定位故障点。为此针对以上问题,根据列车运行过程中车体与轨道无接触的特点,建立中低速磁浮牵引供电系统,分析双端故障测距与单端故障测距的优缺点,研究供电轨发生接地故障后故障行波时域分布与频域分布的关系;并通过计算式计算分析行波频谱的产生机理,得出故障行波的频率分布不受车站内阻抗、过渡电阻的影响,只与故障点位置和故障行波到达线路两端的时间相关;基于此,提出基于双端频率变化特性的中低速磁浮交通供电轨故障定位方法,根据故障行波频率特性与行波速度计算故障点位置。并且通过仿真验证,该方法不受故障点位置、过渡电阻大小影响,且适用于单处接地故障、多处接地故障类型,故障误差始终保持在1%以内,相比传统的直流牵引供电系统故障定位方法,测量精度更高,适用于中低速磁浮交通供电轨接地故障。

关键词：中低速磁浮接地故障故障定位行波频率分布

HVDC送端系统振荡引发受端换相失败的机理分析

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2743-2754页

作者：郑乐吴晶徐衍会孙英云刘崇茹华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

高压直流输电系统送、受端存在电气耦合及两端的控制配合,因此,送端振荡可通过系统控制逻辑、电气量及控制量变化等影响受端系统的运行状态,增加了受端换相失败的风险。现有工作主要研究了送端大扰动引发受端换相失败的现象与机理,通过... 详细信息

高压直流输电系统送、受端存在电气耦合及两端的控制配合,因此,送端振荡可通过系统控制逻辑、电气量及控制量变化等影响受端系统的运行状态,增加了受端换相失败的风险。现有工作主要研究了送端大扰动引发受端换相失败的现象与机理,通过对标准直流系统进行小信号分析,发现直流系统中存在低频频段的固有振荡频率,一旦交流系统发生相近频段的振荡,将可能诱发直流系统共振。在此基础上,首先分析共振引起系统电气量以及控制量的波动对换相失败的影响,通过HVDC的准稳态方程分析共振后直流电流上升导致关断角下降,进而引发首次换相失败的机理;然后从两端的控制系统出发,研究逆变侧控制切换引发后续换相失败的机理;最后对CIGRE直流输电标准测试系统进行验证,并结合换相失败发生机理对换相失败的抑制策略进行了初步讨论。

关键词：高压直流输电送端振荡受端换相失败机理分析