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兼具求解速度与隐私性的复杂供热管网等值简化模型

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电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 105-117页

作者：张磊王满康叶婧向紫藤陶千惠杨子龙周正坤邱元城三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

电热能源系统模型维度高将会导致求解难度较大。为此,提出一种兼具求解速度与隐私性的复杂供热管网等值简化模型。首先,基于热网拓扑结构特点,提出可对供热管网进行灵活化简的供热管网拓扑简化方法,并根据简化后的管道结构和参数建立复... 详细信息

电热能源系统模型维度高将会导致求解难度较大。为此,提出一种兼具求解速度与隐私性的复杂供热管网等值简化模型。首先,基于热网拓扑结构特点,提出可对供热管网进行灵活化简的供热管网拓扑简化方法,并根据简化后的管道结构和参数建立复杂供热管网等值简化模型。其次,充分考虑热电联产(combined heat and power,CHP)机组以热定电模式和热网热惯性对旋转备用容量的影响,建立了系统旋转备用模型。基于此,建立了考虑旋转备用约束的电热能源系统调度模型。最后,采用信息间隙决策理论(information gap decision theory, IGDT)处理系统成本与风电不确定度之间的关系。算例结果分析了供热管网拓扑简化方法在不同简化程度下的简化效果,验证了所提模型适用于电热能源系统优化调度,有效地减少优化模型的求解时间。

关键词：电热能源系统拓扑简化旋转备用隐私性风电不确定性

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乙二醇甲醚电解液添加剂对水系锌离子电池电化学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2264-2274页

作者：孙永鑫曹金张露露杨学林三峡大学电气与新能源学院湖北省微电网创新协同中心湖北宜昌443002 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡大学材料与化工学院湖北宜昌443002

水系锌离子电池(AZIBs)由于其高理论容量、高储量、高安全性等优点,在大规模储能系统中极具应用前景。然而,锌负极界面上锌枝晶和副反应等问题严重制约了AZIBs的发展。本工作通过使用乙二醇甲醚(MECS)作为电解质添加剂来增强锌离子电镀... 详细信息

水系锌离子电池(AZIBs)由于其高理论容量、高储量、高安全性等优点,在大规模储能系统中极具应用前景。然而,锌负极界面上锌枝晶和副反应等问题严重制约了AZIBs的发展。本工作通过使用乙二醇甲醚(MECS)作为电解质添加剂来增强锌离子电镀/剥离的高度可逆性。实验以及理论计算结果表明:MECS可以减少配位H_(2)O分子的数量,打破水的氢键网络并重构Zn^(2+)的溶剂化结构,从而抑制副产物和锌枝晶的生成。因此,含有MECS的混合电解液可以使Zn//Zn对称电池在10 mA/cm^(2)以及15 mA·h/cm^(2)的测试条件下稳定循环450 h,并且放电深度(DOD_(Zn))达到了54%。即使在高电流密度的测试条件下(10 m A/cm^(2),1 m A·h/cm^(2)),Zn//Ti半电池的平均Coulomb效率(CE)也达到了99.39%。此外,与纯ZnSO_(4)电解液相比,利用MECS电解液添加剂所组装的Zn//V_(6)O_(13)·H_(2)O全电池表现出优异的倍率性能和循环性能。这项工作为稳定锌金属负极提供了一种可行的方法。

关键词：水系锌离子电池电解液添加剂副反应锌枝晶

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泥岩卸荷损伤-水次序作用下的劣化规律研究

岩土工程学报 2024年第2期46卷 385-395页

作者：王宇夏厚磊茆苏徽闫亮三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002

工程开挖建设导致软岩形成卸荷损伤,其在水-岩作用下的劣化特征与卸荷损伤程度密切相关。以巴东地区红层泥岩为研究对象,设计进行了泥岩卸荷损伤模拟试验,随后对卸荷损伤泥岩试样进行水-岩作用试验,结果显示:卸荷损伤导致泥岩局部矿物... 详细信息

工程开挖建设导致软岩形成卸荷损伤,其在水-岩作用下的劣化特征与卸荷损伤程度密切相关。以巴东地区红层泥岩为研究对象,设计进行了泥岩卸荷损伤模拟试验,随后对卸荷损伤泥岩试样进行水-岩作用试验,结果显示:卸荷损伤导致泥岩局部矿物颗粒形态破坏、微裂缝发育,在后续水-岩作用下颗粒间胶结程度持续弱化,孔隙、裂缝进一步扩展。宏细观参数随水-岩作用时间的增长,其中质量m呈现先上升后骤然下降再趋于稳定的趋势,纵波波速P呈现先减少后上升的趋势,体积应变εv呈现逐渐增大的趋势,分形维数K呈逐渐增长的趋势;且各参数的增长速率均随卸荷损伤程度D的增大呈幂函数增加,当D≥0.49时,各参数的增长速率急剧增大;确定以质量、纵波波速、体积应变和分形维数作为与水反应系统的变量,并运用非线性动力学理论建立了水-岩作用下的泥岩劣化模型,并验证了模型的合理性。研究结果表明所建模型能表征卸荷损伤泥岩在水-岩作用下的宏细观特征参数变化趋势提供一定理论参考。

关键词：卸荷损伤水-岩作用宏细观参数劣化规律非线性动力学模型

基于LWN-Net的印刷电路板缺陷检测算法

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 496-507页

作者：文斌胡晖杨超三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

针对现阶段印刷电路板缺陷检测任务中网络精度低、速度慢、模型参数量大的问题,提出基于改进YOLOv3的轻量级权重新型网络(LWN-Net),并提出轻量级特征增强网络作为模型的特征提取网络,解决YOLOv3中主干网络Darknet53参数量过多的问题。... 详细信息

针对现阶段印刷电路板缺陷检测任务中网络精度低、速度慢、模型参数量大的问题,提出基于改进YOLOv3的轻量级权重新型网络(LWN-Net),并提出轻量级特征增强网络作为模型的特征提取网络,解决YOLOv3中主干网络Darknet53参数量过多的问题。考虑到特征提取过程中语义信息和位置信息不平衡会导致检测精度降低,构建权重聚合分配机制消除不平衡,以提高模型特征提取能力。提出新型特征金字塔网络,增强网络对细节信息的提取能力并降低信息冗余度。采用回归损失函数SIoU加快模型的收敛速度并提高检测精度。结果表明,相比YOLOv3,LWN-Net网络的模型规模压缩了87.5%,而检测速度提升了8.32帧·s^(-1),预测精度和召回率分别提升了0.88%和1.6%。该网络的提出为印刷电路板的缺陷检测问题提供了一种更高效的方法。

关键词： PCB缺陷检测 YOLOv3 轻量级 SIoU损失函数

基于互Box-Cox变换和Markov链风速云模型的发电系统充裕度评估

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 113-119,141页

作者：安睿缪书唯三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

为准确计及风速随机性和自相关性对风电并网系统充裕度的影响,建立基于互Box-Cox变换和Markov链的风速云模型,并将该模型与时序Monte Carlo模拟法结合,提出计及风速随机性和自相关性的风电并网系统充裕度评估方法。仿真结果表明,所提模... 详细信息

为准确计及风速随机性和自相关性对风电并网系统充裕度的影响,建立基于互Box-Cox变换和Markov链的风速云模型,并将该模型与时序Monte Carlo模拟法结合,提出计及风速随机性和自相关性的风电并网系统充裕度评估方法。仿真结果表明,所提模型产生的仿真风速样本与实测风速样本具备相似的概率分布特性和自相关性,所提方法可较精确地评估风电并网系统充裕度及风电容量可信度。

关键词： Box-Cox变换 Markov链混合半云模型风速自相关性充裕度评估

基于混合黑猩猩优化极限学习机的电力信息物理系统虚假数据注入攻击定位检测

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电力系统保护与控制 2024年第14期52卷 46-58页

作者：席磊董璐程琛田习龙李宗泽梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

针对已有检测方法无法对虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)进行精确定位的问题,提出了一种基于混合黑猩猩优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的电力信息物理系统FDIA的定位检测方法。首先,使用ELM作为分类... 详细信息

针对已有检测方法无法对虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)进行精确定位的问题,提出了一种基于混合黑猩猩优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的电力信息物理系统FDIA的定位检测方法。首先,使用ELM作为分类器,用于提取电力数据特征并检测系统各节点的异常状态。然后,采用一种具有全局搜索能力且局部收敛速度更快的混合黑猩猩优化策略,用于寻找ELM最优隐藏层神经元数量。建立基于混合黑猩猩优化ELM的检测方法,实现对FDIA的精准定位,有利于后续防御措施的实施。最后,在IEEE 14和IEEE 57节点系统中进行大量仿真对比实验。结果表明,所提方法具有更佳的准确率、查准率、查全率和F1值,对FDIA能够进行更为精准的定位检测。

关键词：电力信息物理系统虚假数据注入攻击极限学习机黑猩猩优化

基于GBDT特征提取与Tent-ASO-BP网络的铣刀磨损量预测

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1296-1308页

作者：谭金铃赵春华林彰稳罗顺李谦三峡大学创新创业学院湖北宜昌443002 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002

为了提高机械加工过程中小样本刀具磨损量监测的准确性,提出一种基于Pearson+GBDT特征提取、Tent混沌映射和原子搜索算法(ASO)优化BP神经网络(Tent-ASO-BP)的刀具磨损量预测模型。针对BP神经网络特征选择及参数选择难题,提出了基于Pears... 详细信息

为了提高机械加工过程中小样本刀具磨损量监测的准确性,提出一种基于Pearson+GBDT特征提取、Tent混沌映射和原子搜索算法(ASO)优化BP神经网络(Tent-ASO-BP)的刀具磨损量预测模型。针对BP神经网络特征选择及参数选择难题,提出了基于Pearson+GBDT的双层过滤式特征筛选方式求取网络输入特征,并使用Tent混沌映射改进原子搜索算法(ASO)对BP神经网络最优权值和阈值进行求解。通过实验证明:Tent混沌映射改善了ASO,避免ASO陷入局部极值和过早收敛,即通过交叉验证证明Tent-ASO优化BP神经网络训练模型精度较ASO高。同时,验证了梯度提升决策树(GBDT)能够筛选出用于刀具磨损值映射的一组特征,且特征筛选能力强于同类算法Light GBM、Catboost、决策树、随机森林。

关键词：刀具磨损量 Pearson相关系数梯度提升决策树 Tent-ASO-BP网络

基于比例边界有限元法计算应力强度因子的不确定量化分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 250-259页

作者：胡昊文陈灯红王乾峰胡记磊骆欢防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强... 详细信息

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。

关键词：应力强度因子(SIF) 比例边界有限元法(SBFEM) 蒙特卡罗模拟(MCS) 不确定性量化分析(UQ) 奇异值分解(SVD)

木质素磺酸钙增强花岗岩残积土微生物固化效果研究

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土木工程学报 2024年第3期57卷 123-132页

作者：朱文羲邓华锋李建林肖瑶熊雨程雷三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和MICP(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强MICP固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分... 详细信息

为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和MICP(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强MICP固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析木质素磺酸钙对微生物固化花岗岩残积土的增强效果及增强机制。结果表明:①木质素磺酸钙能够显著提高花岗岩残积土微生物加固过程中的胶结物产量,木钙掺量在4.00%左右达到最佳,与常规MICP相比,胶结物生成量提高了48.86%;②木质素磺酸钙的掺入,显著提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,2.00%~8.00%掺量下固化体的抗压强度提升了4.75%~41.20%,破坏时应变增加16.24%~38.55%;③掺入木质素磺酸钙后,固化体的孔隙大小及孔隙率均有不同程度降低,孔隙率降低了12.97%~37.38%,固化体的整体密实性进一步增强;④木质素磺酸钙的掺入,改善了残积土的孔隙结构,为后续微生物加固提供更好的环境条件;⑤在微生物固化花岗岩残积土过程中掺入木质素磺酸钙后,改善了微生物生长的酸碱环境,丰富了MICP作用过程中的钙源,提升了固菌率,促进了MICP反应,同时改善了碳酸钙沉淀颗粒的大小、性状及排列形式,使得胶结物产量进一步提升,从而提升固化体的整体固化效果。

关键词：木质素磺酸钙 MICP 花岗岩残积土固化效果微观结构