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基于MMC闭锁与负直流电压无闭锁的综合直流故障限流策略

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 209-216页

作者：王琛魏子文王毅韩创曹赛华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室河北保定071003 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流电网存在抗直流故障扰动能力弱的问题。为此,在无闭锁和闭锁限流的基础上,提出了一种适用于柔性直流电网的无闭锁与闭锁的综合直流故障限流策略。故障发生后,各换流站首先根据直流侧出口电流进行... 详细信息

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流电网存在抗直流故障扰动能力弱的问题。为此,在无闭锁和闭锁限流的基础上,提出了一种适用于柔性直流电网的无闭锁与闭锁的综合直流故障限流策略。故障发生后,各换流站首先根据直流侧出口电流进行基于负直流电压控制的无闭锁限流,若某换流站由于无闭锁降压限流失效而发生过流,则主动将该换流站闭锁。故障消失或隔离后,无闭锁换流站第一时间恢复正常工作模式,而无须等待重启过程较长的闭锁换流站,以尽量减小系统功率损失。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,所提综合直流故障限流策略可快速阻断故障电流,并兼顾限流过程的安全性和快速性,最大限度保证系统功率传输,提高了直流电网的抗故障扰动能力。

关键词：柔性直流电网模块化多电平换流器直流短路故障综合直流故障限流策略无闭锁限流

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油浸式变压器绕组瞬态温升降阶快速计算方法

电工技术学报 2024年第3期39卷 643-657页

作者：刘刚胡万君郝世缘刘云鹏李琳华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

油浸式电力变压器绕组温升监测是保证其安全稳定运行的重要手段。为了改善采用有限元方法计算油浸式电力变压器绕组瞬态温升时存在效率不高的问题,提出一种结构保留的本征正交分解(SPOD)与离散经验插值方法(DEIM)相结合的计算策略。首先... 详细信息

油浸式电力变压器绕组温升监测是保证其安全稳定运行的重要手段。为了改善采用有限元方法计算油浸式电力变压器绕组瞬态温升时存在效率不高的问题,提出一种结构保留的本征正交分解(SPOD)与离散经验插值方法(DEIM)相结合的计算策略。首先,该文采用最小二乘有限元法(LSFEM)与迎风有限元法(UFEM)构建变压器绕组瞬态温升计算控制方程;其次,针对控制方程的特点,引入SPOD方法,通过将采样时间内的计算结果构成快照矩阵,建立降阶模型,降低有限元刚度矩阵的计算阶数,提高求解有限元方程的效率;然后,为了改善本征正交分解方法对于非线性问题效率提升不高的缺陷,结合DEIM算法,对有限元方程中的非线性项进行插值处理,从而减少每一时步形成总体刚度矩阵的时间,进一步提高总体计算效率。为了验证文章所提算法的精确性及高效性,根据油浸式电力变压器绕组的基本特点,建立了单分区分匝绕组传热模型,对其瞬态传热过程进行计算,结果表明:基于SPOD-DEIM的有限元降阶计算能够在保证精度的前提下有效提高计算效率,与全阶计算结果相比,流场与温度场的计算误差均不超过1.5%,且计算效率提升5.1倍。同时,为了充分说明SPOD-DEIM算法在工程应用中的价值,该文基于110 kV变压器绕组搭建了温升实验平台,建立了八分区分匝绕组数值计算模型,对算法的精度、效率及工程应用价值进行了验证及讨论,计算及实验结果表明:精度方面,降阶计算较全阶计算的瞬态全过程计算误差小于2.5%,且与实验结果相比,误差不超过5.41K;效率方面,降阶计算的全过程计算时间为54.28 h,与全阶计算相比,计算效率提升至10.57倍,与商业仿真软件Fluent相比,效率提升至6.37倍,充分说明所提算法的高效性及工程应用价值,为大型电力设备快速仿真提供新思路。

关键词：绕组瞬态温升结构保留本征正交分解离散经验插值降阶计算温升实验

基于改进DenseNet的电阻层析成像图像重建算法

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现代电子技术 2024年第21期47卷 34-39页

作者：仝卫国崔建昕门国悦蔡天娇华北电力大学自动化系河北保定071003 华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制技术创新中心河北保定071003

针对电阻层析成像(ERT)的逆问题存在严重的病态性、非线性和欠定性,导致经典算法的重建图像通常精度偏低的问题,提出一种基于改进DenseNet网络优化的电阻层析成像重建算法。首先,采用Landweber算法迭代值作为图像重建初始解;其次,构建... 详细信息

针对电阻层析成像(ERT)的逆问题存在严重的病态性、非线性和欠定性,导致经典算法的重建图像通常精度偏低的问题,提出一种基于改进DenseNet网络优化的电阻层析成像重建算法。首先,采用Landweber算法迭代值作为图像重建初始解;其次,构建了融合CBAM注意力机制的多尺度卷积模块以获取不同尺度特征,从而加强对关键特征的提取;使用DenseNet作为图像重建的主干网络,引入Swish作为网络的激活函数并融合dropout算法提高网络的泛化能力;最后,使用余弦退火算法优化学习率,避免模型训练陷入局部最优。此外,对改进DenseNet网络进行了抗噪性实验和静态实验。实验结果表明,采用改进算法进行ERT图像重建,相对误差和相关系数均得到提升。该算法不仅具有较高的重建精度和良好的可视化效果,还表现出对抗噪声干扰的特性。

关键词：电阻层析成像 DenseNet CBAM 图像重建多尺度卷积余弦退火

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应对10 kV配电网电流保护失配问题的整定优化方案

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 155-166页

作者：栾琨戴志辉史琛新能源国家重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

针对现有辐射型配电网多级电流保护因速动段保护范围重合而引起的保护误动问题,提出一种电流保护整定优化方案。首先以配电网整体故障切除时间最短、保护灵敏度最高、故障影响负荷最少等为目标函数,考虑上下级线路保护配合等约束条件,... 详细信息

针对现有辐射型配电网多级电流保护因速动段保护范围重合而引起的保护误动问题,提出一种电流保护整定优化方案。首先以配电网整体故障切除时间最短、保护灵敏度最高、故障影响负荷最少等为目标函数,考虑上下级线路保护配合等约束条件,建立保护整定优化数学模型。然后,采用含约束的多目标骨干粒子群算法和K-means聚类算法求解、分析最优解特征并得到最终优化定值。其次,针对特定拓扑优化筛选后无最终优化定值的“死区”问题,提出加入主干线分段断路器位置优化的解决方案。最后,在Matlab中进行仿真验证,结果表明所提方案能够解决保护失配问题并适应不同配电网结构,有效提升配电网保护整体性能。

关键词：继电保护多目标优化骨干粒子群配电网

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一种基于航拍红外图像的光伏热斑故障分类检测方法

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太阳能学报 2024年第9期45卷 353-359页

作者：张妍裴兴豪李冰张雄华北电力大学自动化系保定071003 华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制技术创新中心保定071003

针对航拍光伏红外图像热斑检测方法中小目标特征易丢失问题,提出一种光伏热斑故障分类检测方法。首先将多头自注意力机制结合CSPNet结构进行改进,提出CSPMAT网络,再将其引入New CSP-Darknet网络,构建CSPMAT-Darknet模型,实现了光伏组件... 详细信息

针对航拍光伏红外图像热斑检测方法中小目标特征易丢失问题,提出一种光伏热斑故障分类检测方法。首先将多头自注意力机制结合CSPNet结构进行改进,提出CSPMAT网络,再将其引入New CSP-Darknet网络,构建CSPMAT-Darknet模型,实现了光伏组件热斑定位及分类。实验结果表明:该模型在小目标检测任务中的性能显著提升,且在目标尺寸差异较大的故障分类检测任务中,均值平均精度达到82.92%,提高了13.97个百分点,具有良好的检测精度和泛化能力。

关键词：红外热图像图像识别特征提取 CSPNet 多头自注意力机制分类检测

基于改进YOLOv8的蝴蝶兰组培苗视觉伺服种植平台设计与试验

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农业工程学报 2024年

作者：苑朝马嘉宁张盼浩赵明雪王家豪王静娴徐大伟华北电力大学自动化系河北省发电过程仿真与优化控制技术创新中心(华北电力大学) 河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂

为降低蝴蝶兰组织培养快速繁育的人力成本，该研究提出了一种基于视觉伺服机械臂的自动化组培苗种植平台，以完成流水线上蝴蝶兰组培苗的自动夹取与种植。平台主要由视觉检测系统和机械臂种植系统组成，在视觉检测系统中，通过将AKConv... 详细信息

为降低蝴蝶兰组织培养快速繁育的人力成本，该研究提出了一种基于视觉伺服机械臂的自动化组培苗种植平台，以完成流水线上蝴蝶兰组培苗的自动夹取与种植。平台主要由视觉检测系统和机械臂种植系统组成，在视觉检测系统中，通过将AKConv与DSConv模块引入YOLOv8算法形成AKDS＿YOLOv8检测算法，提高系统对组培苗识别的准确率；在机械臂种植系统中，基于模糊算法实现机械臂的伺服控制，使机械臂末端能顺利完成对传送带上组培苗的追踪及夹取。试验结果表明，相较于原YOLOv8,AKDS＿YOLOv8对组培苗根部的识别准确率、召回率、mAP0.5分别提高了8.6、10.7、7.4个百分点；实现了机械臂末端工具对移动组培苗的追踪、抓取与种植，种植成功率达到82.5%。该种植平台能够实现蝴蝶兰组培苗的自动化种植，可为蝴蝶兰快速繁育过程的自动化提供一定参考。

关键词：蝴蝶兰组培苗 YOLOv8 AKConv DSConv 模糊控制

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一种基于多参数修正的风机叶尖视觉定位方法

华北电力大学学报(自然科学版) 2024年

作者：焦嵩鸣单正文李妍梁嘉义华北电力大学控制与计算机工程学院华北电力大学河北省发电过程仿真与优化控制技术创新中心

针对无人机自主巡检风机中的叶尖定位问题，文章提出了一种基于多参数修正的风机叶尖视觉定位方法。首先，无人机利用风机位置信息到达俯视点，通过YOLOv5算法对风机进行目标检测及特征提取，根据轮毂和机舱的位置关系，设计了一种获取... 详细信息

针对无人机自主巡检风机中的叶尖定位问题，文章提出了一种基于多参数修正的风机叶尖视觉定位方法。首先，无人机利用风机位置信息到达俯视点，通过YOLOv5算法对风机进行目标检测及特征提取，根据轮毂和机舱的位置关系，设计了一种获取风机偏航信息的冗余计算机制；其次，基于俯视图依靠视觉反馈进行位姿修正，从而解算并前往风机正视点；然后，通过正视图完成叶尖初步定位并测算出叶片相位角、风轮仰角、叶片锥角三项修正参数；最后，构造风机简化模型并结合修正参数实现精准定位。文章所述方法在Gazebo仿真环境内进行对比实验，结果表明：相较于已有算法，该方法对于风机偏航信息的测算误差可控制在5°以内，叶尖定位三轴平均误差可降低57.57%，且适用性更宽泛，为风机巡检路线规划提供精度保障。

关键词：无人机自主巡检叶尖定位 YOLOv5 风轮仰角叶片锥角

非线性弹性耦合下双馈风电机组的暂态能量转移与振荡特性分析

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电工技术学报 2024年第13期39卷 3956-3974页

作者：张祥宇黄泳漩付媛新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 保定071003

新能源与同步发电机组间高效暂态能量转移是新型电力系统抑制功率振荡的关键。该文首先分析同步发电机组和双馈风电机组间处于虚拟同步运行时的虚拟轴系耦合关系;其次,通过非线性功率耦合,引入立方刚度,建立非线性弹性耦合下含风电的两... 详细信息

新能源与同步发电机组间高效暂态能量转移是新型电力系统抑制功率振荡的关键。该文首先分析同步发电机组和双馈风电机组间处于虚拟同步运行时的虚拟轴系耦合关系;其次,通过非线性功率耦合,引入立方刚度,建立非线性弹性耦合下含风电的两自由度系统动态模型;再次,基于哈密顿原理,分析引入立方刚度后风电并网系统的暂态能量转移过程,推导机组间能量完全转移的必要条件,并提出双馈风电机组的非线性弹性耦合控制策略,依据所得必要条件完成控制器参数优化设计;最后,搭建风电高比例仿真系统,验证了双馈风电机组在所提控制方法下能够高效转移暂态能量,显著提升其功率振荡抑制和频率支撑能力。

关键词：风力发电弹性耦合功率振荡虚拟同步暂态能量

配电网中任务卸载决策与边缘资源分配优化方法

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计算机工程与应用 2024年第5期60卷 281-290页

作者：朵春红匡竹齐国梁梅华威李保罡李永倩华北电力大学河北省能源电力知识计算重点实验室河北保定071003 华北电力大学计算机系河北保定071003 华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

移动边缘计算可以减轻配电网核心网络中海量数据的传输及处理压力,相对于云计算,边缘节点有限的计算能力使边缘资源的高效利用成为挑战。基于此,提出一种配电网中任务卸载决策与边缘资源分配优化方法。在包含多边缘节点多用户设备的配... 详细信息

移动边缘计算可以减轻配电网核心网络中海量数据的传输及处理压力,相对于云计算,边缘节点有限的计算能力使边缘资源的高效利用成为挑战。基于此,提出一种配电网中任务卸载决策与边缘资源分配优化方法。在包含多边缘节点多用户设备的配电网场景中,考虑任务随机、资源有限、计算能力不均衡及时延要求高等因素,构建云-边-端三层任务卸载及边缘资源分配优化模型;将优化过程分为计算卸载和资源拍卖两个阶段,在计算卸载阶段设计基于DRL的在线决策算法,在资源拍卖阶段设计基于补偿策略的多轮迭代拍卖算法;提出基于改进DQN算法的任务卸载与资源分配优化方法。仿真结果表明,在动态变化的配电网场景中,所提算法可有效提高系统计算能效和边缘节点效益。

关键词：移动边缘计算配电网任务卸载资源分配