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基于深度强化学习的Π型阻抗匹配网络多参数最优求解方法

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电力系统保护与控制 2024年第6期52卷 152-163页

作者：胡正伟夏思懿王文彬曹旺斌谢志远华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

针对电力线信道阻抗变化复杂、负载阻抗不匹配造成通信质量差等问题,提出一种基于深度强化学习的Π型阻抗匹配网络多参数最优求解方法,并验证分析了深度强化学习对于寻找最优匹配参数的可行性。首先,建立Π型网络结构,推导窄带匹配和宽... 详细信息

针对电力线信道阻抗变化复杂、负载阻抗不匹配造成通信质量差等问题,提出一种基于深度强化学习的Π型阻抗匹配网络多参数最优求解方法,并验证分析了深度强化学习对于寻找最优匹配参数的可行性。首先,建立Π型网络结构,推导窄带匹配和宽带匹配场景下的最优匹配目标函数。其次,采用深度强化学习,利用智能体的移动模拟实际匹配网络的元件参数变化,设置含有理论值与最优匹配值参数的公式作为奖励,构建寻优匹配模型。然后,分别仿真验证了窄带匹配和宽带匹配两种应用场景并优化模型的网络参数。最后,仿真结果证明,经过训练后的最优模型运行时间较短且准确度较高,能够较好地自动匹配电力线载波通信负载阻抗变化,改善和提高电力线载波通信质量。

关键词：深度强化学习电力线通信窄带匹配宽带匹配

基于物联感知数据和张量融合的电力变压器绕组绝缘劣化评估方法

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电工技术学报 2024年第4期39卷 1208-1220页

作者：曲岳晗赵洪山程晶煜马利波米增强华北电力大学电气与电子工程学院保定071003

针对目前缺乏依托在线物联感知数据的电力变压器绕组绝缘劣化评估方法的问题,该文考虑电、热、机械劣化因素对电力变压器绕组绝缘的损伤累积效应,提出基于物联感知数据和张量融合的电力变压器绕组绝缘劣化评估方法。首先,研究电、热、... 详细信息

针对目前缺乏依托在线物联感知数据的电力变压器绕组绝缘劣化评估方法的问题,该文考虑电、热、机械劣化因素对电力变压器绕组绝缘的损伤累积效应,提出基于物联感知数据和张量融合的电力变压器绕组绝缘劣化评估方法。首先,研究电、热、机械因素对绕组绝缘的累积损伤机理,依托电压、电流、温度、局部放电物联感知数据构建变压器绕组绝缘的电性能、热性能和机械性能劣化损伤指标;然后,构建三种劣化损伤指标的特征张量,基于张量融合对三种劣化损伤指标进行特征融合,提取劣化损伤指标间的高维劣化特征关联信息;最后,采用基于自组织映射网络(SOM)的最小量化误差方法构建绕组绝缘的综合劣化评估指标,实现对绕组绝缘劣化状态的评估。该文通过多种评价准则评价构建综合劣化指标,算例结果表明,所提方法能准确评估变压器绕组绝缘的真实劣化程度。

关键词：电力变压器绕组绝缘劣化评估物联感知数据张量融合

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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

基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线不对称故障定位

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电力系统保护与控制 2024年第12期52卷 1-12页

作者：丁嘉朱永利魏源华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题,提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先,深入分析风机故障电流特性,从负序分量出发实现风机建模,同时计及风电场结构特点对其负序网... 详细信息

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题,提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先,深入分析风机故障电流特性,从负序分量出发实现风机建模,同时计及风电场结构特点对其负序网络实施等效。然后,引入故障模拟策略,通过负序电压差值表征模拟故障与实际故障的差异以识别故障区域第一节点,进一步探究从实际故障场景到特定模拟故障场景的负序电压变化趋势,并定义负序电压比消除故障点电流影响,由此提出负序电压比差值判据以实现故障区域第二节点识别。最后,针对故障区域利用双端负序量推导测距公式确定故障位置。PSCAD/EMTDC验证表明,所提方案能够以较少测点计及含线路分支集电线的适用性准确定位集电线各类不对称故障,且定位效果不受故障位置、过渡电阻、风机、风速分布及相量不同步等因素影响。

关键词：负序电压差值负序电压比差值负序测距风电场集电线不对称故障故障定位

考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 40-47页

作者：赵洪山林诗雨曲岳晗杨澳常杰英华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

针对风电机组的运行可靠性易受极端天气影响的问题,提出了一种考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估方法。同时考虑风电机组自然退化、极端天气冲击导致的瞬时退化以及极端天气持续过程产生的加速退化,构建极端天气下的风... 详细信息

针对风电机组的运行可靠性易受极端天气影响的问题,提出了一种考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估方法。同时考虑风电机组自然退化、极端天气冲击导致的瞬时退化以及极端天气持续过程产生的加速退化,构建极端天气下的风电机组综合退化模型;考虑风电机组退化过程对其耐冲击性能的影响,建立风电机组竞争失效可靠度模型以评估风电机组可靠性;基于我国北方某风电场工程数据和极端天气历史数据评估了某2 MW风电机组的可靠性并进行了参数灵敏度分析。结果显示,到第5年时,仅考虑自然退化的方法评估风电机组可靠度为0.84,而考虑极端天气冲击过程的方法评估风电机组可靠度为0.178,后者更加符合工程实际。通过模型参数的灵敏度分析发现,运行时间超过3年后,退化失效开始逐渐影响风电机组的可靠性。

关键词：风电风电机组可靠性评估极端天气冲击冲击持续过程竞争失效硬失效阈值退化

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URLLC场景下信道可靠连通度预测

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1810-1819页

作者：王希任惠王威张嘉怡赵洪山华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

第五代移动通信技术(5th generation,5G)中高可靠低时延通信(ultra reliability and low latency communication,URLLC)应用场景,十分契合航空5G机场场面宽带移动通信系统建设要求。以丢包率为定义的可靠性指标没有反应时变无线信道的... 详细信息

第五代移动通信技术(5th generation,5G)中高可靠低时延通信(ultra reliability and low latency communication,URLLC)应用场景,十分契合航空5G机场场面宽带移动通信系统建设要求。以丢包率为定义的可靠性指标没有反应时变无线信道的时间依赖性和不同URLLC服务所需的持续时间。针对以上存在的问题,运用生存分析的方法,将URLLC关键技术与可靠性理论中失效率相结合,提出了可靠连通度指标,基于接收端信号强度,建立理论分布模型和数据驱动模型,对时变信道在未来1子帧内可靠连通度进行预测,并建立城市宏单元非视距簇时延线信道模型算例对模型进行对比分析,并在不同雨衰条件下,分析信道系统的可靠连通度。结果表明,数据驱动模型可靠性预测的均方误差(mean square error,MSE)可达0.1%,优于理论分布模型,且在恶劣天气情况下,多输入多输出信道可靠性相比于多输入单输出信道具有更高的抗衰落能力。

关键词： 5G通信高可靠低时延通信场景可靠性机器学习

一种基于前向成像模型的光声层析图像重建方法

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中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 444-455页

作者：程丽君孙正孙美晨侯英飒华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003

在光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)时,不均匀光通量分布、组织复杂的光学和声学特性以及超声探测器的非理想特性等因素会导致重建图像质量下降。本文考虑不均匀光通量、非定常声速、超声探测器的空间脉冲响应和电脉冲响应... 详细信息

在光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)时,不均匀光通量分布、组织复杂的光学和声学特性以及超声探测器的非理想特性等因素会导致重建图像质量下降。本文考虑不均匀光通量、非定常声速、超声探测器的空间脉冲响应和电脉冲响应、有限角度扫描和稀疏采样等因素的影响,建立了前向成像模型。通过交替优化求解成像模型的逆问题,实现光吸收能量分布图和声速分布图的同时重建。仿真、仿体和在体实验结果表明,与反投影法、时间反演法和短滞后空间相干法相比,该方法重建图像的结构相似度和峰值信噪比可分别提高约83%、56%、22%和80%、68%、58%。由上述结果可知,对非理想成像场景采用该方法重建的图像质量有显著提高。

关键词：光声层析成像图像重建前向成像模型探测器脉冲响应有限角度扫描稀疏采样

基于电压-电流采样轨迹的混合直流输电线路纵联保护方法

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电网技术 2024年第5期48卷 2179-2188,I0108,I0109-I0112页

作者：戴志辉石旭华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003

为提高混合直流输电系统线路保护的抗干扰能力和适用范围,提出一种基于电压-电流采样轨迹的直流输电线路保护方案。首先,从理论上分析了直流线路故障时测量电压与测量电流之间的关系,揭示了区内/外故障时的电压-电流线性度差异。然后,... 详细信息

为提高混合直流输电系统线路保护的抗干扰能力和适用范围,提出一种基于电压-电流采样轨迹的直流输电线路保护方案。首先,从理论上分析了直流线路故障时测量电压与测量电流之间的关系,揭示了区内/外故障时的电压-电流线性度差异。然后,以区外故障时电压-电流所服从的线性模型作为假设模型,将实测数据得到的采样轨迹与假设模型对应的直线进行比对,引入拟合优度指标作为特征量来量化并放大实测数据与假设模型的差异,并进一步给出直流输电线路保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC中建模并仿真分析了多种因素对所提保护方案的影响,结果表明所提保护方案能够可靠、快速地识别直流输电线路故障,在高阻和强噪声的场景下仍可适用,且无需提取特征频带,无需双端数据严格同步,对于保护装置的采样率要求较低,易实现工程应用。

关键词：混合直流输电纵联保护采样轨迹线性拟合

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事件触发改进一致性算法的孤岛混合微电网并联互联变流器分布式协调控制策略

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电网技术 2024年第7期48卷 2977-2984,I0097页

作者：赵洪山徐昆毓华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003

在交直流混合微电网中,并联互联变流器(parallel bidirectional power converters,BPCs)可以实现大容量的功率传输,以满足新型电力系统在空间上的供需匹配。如何在占用更少资源的同时协调控制BPCs实现功率的比例共享,是交直流混合微电网... 详细信息

在交直流混合微电网中,并联互联变流器(parallel bidirectional power converters,BPCs)可以实现大容量的功率传输,以满足新型电力系统在空间上的供需匹配。如何在占用更少资源的同时协调控制BPCs实现功率的比例共享,是交直流混合微电网中BPCs控制的研究难点。因此,该文设计了一种针对BPCs的事件触发改进一致性协调控制策略。以归一化下垂控制为基础,提出了改进的比例功率一致性算法,实现BPCs间高精度比例功率共享。在此之上,基于BPCs比例功率误差建立事件触发改进一致性算法,并预设触发函数的预判阈值,从而降低系统在稳定状态下的通信次数。最后进行仿真对比分析,结果表明该文提出的方法相比基本一致性算法通信量减少98.35%;同时,与现有控制策略相比,该文提出的方法有着更好的控制性能。

关键词：孤岛交混合微电网并联互联变流器改进一致性算法事件触发李雅普诺夫函数