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基于NGO-VMD和改进GoogLeNet的齿轮箱故障诊断方法

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机床与液压 2024年第12期52卷 193-201页

作者：李俊卿刘若尧何玉灵华北电力大学电力工程系河北保定071003 华北电力大学机械工程系河北保定071003

目前的齿轮箱故障诊断方法,在多转速工况及噪声干扰下,存在过拟合及诊断效果不佳的问题。针对此问题,提出一种北方苍鹰(NGO)算法优化变分模态分解(VMD)结合改进GoogLeNet的齿轮箱故障诊断方法。使用NGO对VMD进行参数寻优,利用优化后的VM... 详细信息

目前的齿轮箱故障诊断方法,在多转速工况及噪声干扰下,存在过拟合及诊断效果不佳的问题。针对此问题,提出一种北方苍鹰(NGO)算法优化变分模态分解(VMD)结合改进GoogLeNet的齿轮箱故障诊断方法。使用NGO对VMD进行参数寻优,利用优化后的VMD去除故障信号中的噪声;对原始GoogLeNet的结构进行合理删减,并利用延迟丢弃法、可训练的ReLU函数(TReLU)对其改进;最后,将去噪后的故障信号转换为二维图作为改进GoogLeNet的输入数据进行网络的训练及分类,得到故障诊断结果。实验结果表明:与其他降噪方法相比,NGO-VMD方法的降噪效果明显,能显著提高故障诊断的准确率;与常见的卷积神经网络相比,提出的改进GoogLeNet能进一步提高故障诊断的准确率,达到了97.2%。

关键词：变分模态分解(VMD) 北方苍鹰优化(NGO)算法改进GoogLeNet 齿轮箱故障诊断

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一种组合电极电容层析成像重建图像融合方法

计量学报 2024年第1期45卷 38-43页

作者：张立峰赵建海华回春华北电力大学自动化系河北保定071003 华北电力大学数理系河北保定071003

提出一种基于电容层析成像(ECT)组合电极重建图像及层次聚类的ECT图像融合方法。首先,构建组合8电极及12电极ECT阵列传感器,研究2种组合传感器激励测量方案;其次,采用层次聚类法对两种组合电极ECT重建图像进行聚类,从而消除重建过程中... 详细信息

提出一种基于电容层析成像(ECT)组合电极重建图像及层次聚类的ECT图像融合方法。首先,构建组合8电极及12电极ECT阵列传感器,研究2种组合传感器激励测量方案;其次,采用层次聚类法对两种组合电极ECT重建图像进行聚类,从而消除重建过程中产生的伪影;最后,将聚类后的2种图像再进行小波融合重建。实验结果表明,相较于原始重建图像,所提方法重建图像平均相对误差最小,最大降幅达到23.4%,平均相关系数最大,最大增幅达到10.56%。

关键词：计量学电容层析成像组合电极图像重建图像融合油-气两相流

改进融合指标的新型盲解卷积算法在轴承故障诊断中的应用

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 162-167页

作者：田甜唐贵基田寅初王晓龙华北电力大学机械工程系河北保定071000

为解决现有盲解卷积算法易受随机脉冲影响的问题,综合时域特征和频域特征,提出一个新的故障敏感指标,即包络谱峭度-包络基尼系数融合指标(Envelope Spectral Kurtosis-envelope Gini Index,ESKEG)。该指标对周期性脉冲更敏感,不易受随... 详细信息

为解决现有盲解卷积算法易受随机脉冲影响的问题,综合时域特征和频域特征,提出一个新的故障敏感指标,即包络谱峭度-包络基尼系数融合指标(Envelope Spectral Kurtosis-envelope Gini Index,ESKEG)。该指标对周期性脉冲更敏感,不易受随机脉冲的影响。基于该指标,提出一个新的解卷积算法,即基于最大ESKEG的盲解卷积,并采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解滤波器系数。通过仿真振动信号和实验仿真信号进行验证,结果表明相比于其他盲解卷积算法,所提出的PSO-ESKEG算法在故障先验知识未知的情况下,能更有效避免受到随机脉冲信号的影响。

关键词：故障诊断盲解卷积包络谱峭度-包络基尼系数粒子群优化随机脉冲

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基于实例迁移学习的小样本光伏功率短期预测

太阳能学报 2024年第6期45卷 325-333页

作者：王晓霞艾兴成王涛华北电力大学计算机系保定071003 河北省能源电力知识计算重点实验室保定071003 华北电力大学数理系保定071003

针对新建光伏电站历史数据匮乏导致功率预测精度不足的问题,提出一种基于实例迁移学习的小样本光伏发电功率短期预测方法。首先,以一组丰富的长期运行光伏数据为源域,利用多核最大均值差异估计源域与目标域光伏数据的匹配相似性,筛选出... 详细信息

针对新建光伏电站历史数据匮乏导致功率预测精度不足的问题,提出一种基于实例迁移学习的小样本光伏发电功率短期预测方法。首先,以一组丰富的长期运行光伏数据为源域,利用多核最大均值差异估计源域与目标域光伏数据的匹配相似性,筛选出高相似的迁移源域;然后,建立加权对抗双向长短期记忆网络,通过对抗学习赋予源域光伏样本权重以调整其数据分布,将调整后的源域数据充实目标域数据集,采用双向长短期记忆网络挖掘公共知识域中光伏发电功率序列与气象数据的双向时序关联特性,实现小样本条件下光伏功率的精准预测。结果表明:相较于传统深度学习和模型迁移方法,所提方法能有效提高历史数据有限条件下光伏功率的预测精度。

关键词：光伏发电预测深度学习迁移学习双向长短期记忆网络

非均匀流体的体积黏度:Maxwell弛豫模型

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物理学报 2024年第6期73卷 305-315页

作者：孙宗利康艳霜张君霞华北电力大学数理系保定071003 华北电力大学数理系河北省物理学与能源技术重点实验室保定071003 河北农业大学理学院保定071001

基于黏弹力学中的Maxwell弛豫理论,提出一种新颖的、可用于计算非均匀体积黏度的理论方法.该方法通过体相流体的黏性和弹性特征来计算体系的局域弛豫时间,进而结合体系的局域弛豫模量来计算体积黏度的非均匀分布.作为应用,计算了受限于... 详细信息

基于黏弹力学中的Maxwell弛豫理论,提出一种新颖的、可用于计算非均匀体积黏度的理论方法.该方法通过体相流体的黏性和弹性特征来计算体系的局域弛豫时间,进而结合体系的局域弛豫模量来计算体积黏度的非均匀分布.作为应用,计算了受限于平行狭缝中的Lennard-Jones流体的非均匀体积黏度,系统地研究了体密度、温度、缝宽和吸附强度等因素对体积黏度的影响.结果表明,上述因素的变化均可显著地调制狭缝中流体的体积黏度.其中,体密度和吸附强度的增大均有益于体积黏度的增强,而温度的升高将则会削弱其体积黏度.此外,毛细凝聚的发生也对受限流体的体积黏度具有显著的调制作用.

关键词：非均匀流体体积黏度局域弛豫时间力学模量

计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 62-73页

作者：郭明鑫李少岩顾雪平华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各... 详细信息

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各线路实施差异化加固。首先,利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model,DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景,结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场,计算配电网线路实时故障概率。然后,结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率,建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型,并利用Benders分解算法进行求解。最后,以改进IEEE33节点系统为例,对所提方法有效性进行了验证。

关键词：极端天气灾害模拟配电网韧性提升差异化加固

氟掺杂对可逆固体氧化物电池性能的影响及相关动力学研究

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化学学报 2024年第1期82卷 36-45页

作者：李萍杨琪玉曾婧张然陈秋燕闫飞华北电力大学(保定)环境科学与工程系河北保定071003 河北省燃煤电站烟气多污染物协同控制重点实验室、华北电力大学(保定) 河北保定071003

可逆固体氧化物电池(RSOC)表现出优异的热力学和动力学性质,被认为是一种很有前途的能量转换装置.制备了两种RSOC电极材料La_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(0.8)Co_(0.2)O_(3) (LSFC)和La_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(0.8)Co_(0.2)F_(0.1)O_(2.9 )(F_(0.1)-LSFC),对比了F掺杂对电池放电和电解性能的影响并对电极表面动力学反应进行探究.研究表明F掺杂可降低B位元素价态、提高材料氧空位浓度,进而提高电池性能.700℃,30%H_(2)O/H_(2)燃料下,由F_(0.1)-LSFC组成的RSOC的最大功率密度为234.3 m W·cm^(-2),约为LSFC组成的RSOC的1.7倍.并且在1.3 V下,由LSFC和F_(0.1)-LSFC组成的RSOC的电流密度分别为-245.6和-417.9m A·cm^(-2).此外,通过电极表面动力学分析发现,对于氢氧化反应(HOR),F_(0.1)-LSFC电极反应的速度控制步骤(RDS)主要是电荷转移反应,而LSFC电极反应的RDS主要是氢气的吸附和解离反应;对于氧还原反应(ORR),RDS是吸附的氧原子还原成O^(-).

关键词：可逆固体氧化物电池镧锶铁钙钛矿氢氧化反应氧还原反应电化学性能

基于分子动力学的芳纶/功能化碳纳米管复合材料体系热力学性能模拟

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1510-1523页

作者：张文琦范晓舟李宇轩庾翔律方成华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 华北电力大学河北省输变电安全防御重点实验室保定071003

对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到广泛应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能,该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基... 详细信息

对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到广泛应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能,该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基、羧基和氨基官能团的芳纶/功能化碳纳米管复合体系模型。在Materials Studio和LAMMPS中计算了复合材料热导率、玻璃化转变温度、力学性能、结构参数及相对介电常数。结果表明,芳纶复合材料体系各项性能均有不同幅度提升。芳纶/羧基化碳纳米管(PPTA/CNT—COOH)的热导率较掺杂前提升了75.4%,玻璃化转变温度提升了43.29 K。芳纶/羟基化碳纳米管(PPTA/CNT—OH)和芳纶/氨基化碳纳米管(PPTA/CNT—NH2)的热导率依次提升70.2%和63.2%。在力学性能上,复合材料比掺杂前的弹性模量平均增强30%以上,剪切模量增强15%以上。通过计算体系结构参数,从均方位移、自由体积占比、氢键数量与结合强度等分子层面阐释了材料性能增强的内在机理,最终发现PPTA/CNT—COOH在热力学性能上较其他掺杂体系提升最为明显,且碳纳米管的掺入未对材料介电常数引起较大改变,所得结果可为对位芳纶复合绝缘材料的掺杂设计、性能调控提供理论支持。

关键词：电气绝缘芳纶功能化碳纳米管分子动力学热力学性能

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电力交易产品细分市场协同机理研究

中国电机工程学报 2024年

作者：张粒子陈皓轩黄弦超丛野华北电力大学

随着电力市场和可再生能源发电技术的发展，国外典型电力市场在建立电能量市场交易机制后，又相继出现了电力辅助服务和容量等多种电力产品细分市场。我国电力市场建设起始阶段恰逢电力系统转型，系统长期充裕性与短期灵活性不足的问题... 详细信息

随着电力市场和可再生能源发电技术的发展，国外典型电力市场在建立电能量市场交易机制后，又相继出现了电力辅助服务和容量等多种电力产品细分市场。我国电力市场建设起始阶段恰逢电力系统转型，系统长期充裕性与短期灵活性不足的问题同时凸显，为有效地发挥市场机制在保障电力系统安全稳定、可靠供电和资源优化配置的多重作用，需对电力细分产品市场的协同机理进行研究，以为电力市场的产品结构体系和关键交易机制设计提供理论基础。本文基于电力系统运行的物理规律，运用市场经济理论，揭示了以“功能互补、时序配合、价本互映、收益互斥”为核心内涵的电力产品细分市场协同机理；以加州电力市场发展沿革为例进行了电力交易产品细分市场协同机理实证分析；并基于所揭示的协同机理，结合宁夏电力系统实际和未来发展需要进行了宁夏电力市场的产品结构体系与关键交易机制设计。本文通过实证分析与规范设计的实例，验证了所揭示协同机理对电力市场的普适性作用，以期为电力市场协同建设提供理论工具。

关键词：电能量市场电力辅助服务市场容量市场协同机理市场产品结构体系交易机制