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面向燃气机组调峰的天然气管网动态安全域

中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1881-1893,I0018页

作者：杜蕙林涛张效宁李君李轻言付希越武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 华北电力大学控制与计算机工程学院北京市昌平区102206

燃气机组调峰的灵活性有助于提升可再生能源消纳水平,但所造成的管道压力剧烈波动却为天然气管网引入新的安全风险。该文提出一种面向燃气机组调峰的天然气管网动态安全域,以表征满足动态管流安全的燃气机组有功调整量的集合。首先,分... 详细信息

燃气机组调峰的灵活性有助于提升可再生能源消纳水平,但所造成的管道压力剧烈波动却为天然气管网引入新的安全风险。该文提出一种面向燃气机组调峰的天然气管网动态安全域,以表征满足动态管流安全的燃气机组有功调整量的集合。首先,分析以时域连续的气负荷质量流率作为注入空间的天然气管网动态安全域难以实用化的原因。为此,提出将燃气机组进气口质量流率转化为有功调整量的函数,定义以初始运行点为基准、以各燃气机组有功调整量为注入空间的天然气管网动态安全域。为兼顾计算精度和效率,基于时空正交配置法对管网连续变量进行近似离散,建立安全域边界搜索优化模型。并进一步揭示天然气管网稳态安全域可通过松弛该优化模型中部分约束条件求解得到,为动态安全域的一种退化形式。算例结果表明,所提方法克服天然气管网稳态安全域对于日内安全分析过于乐观的局限性,有助于增强电力-天然气耦合系统的协同态势感知能力。

关键词：新型电力系统天然气管网智能发电燃气机组调峰安全域动态管流

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近红外光谱结合模糊非相关QR分析的生菜储藏时间辨别

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2268-2272页

作者：胡彩平傅兆民许鸿嘉武斌孙俊金陵科技学院计算机工程学院江苏南京211169 江苏大学京江学院江苏镇江212028 滁州职业技术学院信息工程系安徽滁州239000 江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

生菜是人们经常食用的蔬菜之一,生菜的储藏时间是影响生菜新鲜程度的重要因素。所以研究一种简单、快速、非破坏性的生菜储藏时间的鉴别方法是非常必要的。近红外光谱(NIR)分析能快速和准确的获取生菜的近红外光谱,从而实现无损鉴别生... 详细信息

生菜是人们经常食用的蔬菜之一,生菜的储藏时间是影响生菜新鲜程度的重要因素。所以研究一种简单、快速、非破坏性的生菜储藏时间的鉴别方法是非常必要的。近红外光谱(NIR)分析能快速和准确的获取生菜的近红外光谱,从而实现无损鉴别生菜储藏时间。但是生菜的NIR数据中存在噪声信号和冗余信号,为了消除光谱的噪声信号并提取特征信息,提出了一种基于模糊非相关QR分析(FUQRA)的近红外光谱生菜储藏时间鉴别新方法。首先,需要降低原始NIR数据的维数,通过使用主成分分析(PCA)将包含1557个维度的光谱数据降至包含22个维度。然后通过模糊非相关判别转换(FUDT)计算出特征向量,利用特征向量建立鉴别向量矩阵,并进行QR分解,得到最终的鉴别向量矩阵。最后以60个新鲜生菜样本为研究样本,使用K近邻(KNN)方法进行分类,用AntarisⅡ型NIR光谱仪对生菜样品进行近红外光谱检测和数据收集。实验过程中每隔12小时对每个样本进行3次重复检测,将这些数据取平均值作为实验数据。随后利用多元散射校正(MSC)减少近红外光谱中的噪声信号。为了验证所提出方法的有效性,分别将主成分分析(PCA)结合KNN、主成分分析和模糊线性判别分析(FLDA)结合KNN、主成分分析和模糊非相关判别转换(FUDT)结合KNN以及主成分分析和模糊非相关QR分析(FUQRA)结合KNN四种算法分析结果进行比较。将权重指数m的不同取值产生的分类准确率进行比较,选出最合适的权重指数和KNN的参数K:m=2,K=3。最终得到的分类准确率分别为43.33%、96.67%、96.67%和98.33%。可以看出,相比其他三个算法,模糊非相关QR分析可以更好地实现对生菜储藏时间的鉴别。

关键词：近红外光谱模糊线性判别分析模糊非相关判别转换模糊非相关QR分析生菜

电容电压平衡的四电平有源中性点钳位逆变器的改进模型预测电流控制

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电工技术学报 2024年第18期39卷 5826-5838页

作者：向超群杜京润 Zhang Xinan 席振丁颢中南大学交通运输工程学院长沙410075 西澳大学电气电子与计算机工程学院克劳利WA6009

多电平有源中点钳位(ANPC)逆变器具有功率器件电压应力小、电流谐波低和器件损耗可调控等优点,被广泛应用于工业驱动中。针对四电平ANPC(4L-ANPC)逆变器的控制与调制研究相对较少,现有的调制方案实现复杂,中点电压(NPV)控制难度较大。因... 详细信息

多电平有源中点钳位(ANPC)逆变器具有功率器件电压应力小、电流谐波低和器件损耗可调控等优点,被广泛应用于工业驱动中。针对四电平ANPC(4L-ANPC)逆变器的控制与调制研究相对较少,现有的调制方案实现复杂,中点电压(NPV)控制难度较大。因此,该文针对三相4L-ANPC逆变器,提出一种改进的有限集模型预测电流控制(FS-MPCC)算法,避免了复杂的调制过程。首先,使用仅包含电流误差的代价函数对位于六边形顶点的6个大电压矢量进行寻优;其次,对参与第一步寻优的大矢量划分扇区,使用包含电流误差和电容电压误差的代价函数对最优大矢量所在扇区的所有电压矢量滚动寻优,得到目标电压矢量并作用于逆变器;最后,仿真和实验结果表明,与传统的FS-MPCC相比,所提方法在降低系统计算负担的同时,还具有较好的控制性能和电容电压平衡能力。

关键词：四电平有源中点钳位逆变器有限集模型预测电流控制电容电压平衡代价函数

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基于声阵列时空关联特征融合的不平衡局部放电类型识别方法

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高电压技术 2024年第5期50卷 1913-1922页

作者：王红霞王波张嘉鑫尚宇炜周莉梅刘畅交直流智能配电网湖北省工程中心武汉430072 武汉大学电气与自动化学院武汉430074 丹佛大学电气与计算机工程系丹佛80208 中国电力科学研究院有限公司北京100080 国网四川省电力公司成都供电公司成都610041

麦克风阵列能非接触且灵活地对电力设备局部放电现象进行检测,但现有方法对麦克风阵列的数据特点考虑不足,对局放类型识别的研究不足。针对麦克风阵列数据的关联性特征和不平衡分布特点,首先对麦克风阵列数据的时间关联性和空间关联性... 详细信息

麦克风阵列能非接触且灵活地对电力设备局部放电现象进行检测,但现有方法对麦克风阵列的数据特点考虑不足,对局放类型识别的研究不足。针对麦克风阵列数据的关联性特征和不平衡分布特点,首先对麦克风阵列数据的时间关联性和空间关联性特征进行深入分析。然后,以1维卷积神经网络和压缩-激活关联性挖掘方法为基础,提出基于时空关联特征融合的声阵列数据局部放电类型识别模型。最后,针对麦克风阵列数据类别间分布不平衡问题,使用损失函数调整法和数据分布调整法进行应对。仿真结果表明:相对不考虑关联性的方法,该文所提方法的精确率、召回率提升均大于12%;相对不考虑样本不均衡性方法,该文所用方法在精确率和召回率均提高大于60%,验证了基于声阵列数据的局放类型识别中考虑数据关联性和不平衡性的必要性。

关键词：声阵列局部放电时空关联性特征融合不平衡数据

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基于集成学习的业务流程异常检测与定位方法

计算机集成制造系统 2024年

作者：赵海燕付建平关威曹健陈庆奎上海交通大学电子信息与电气工程学院上海理工大学光电信息与计算机工程学院

在业务流程执行中，可能会出现各种异常情况，这些异常可能会给企业组织带来风险，并导致巨大的损失。为了检测事件日志中的异常轨迹，并定位轨迹中的异常活动，提出了一种结合启发式挖掘算法和自编码器模型的集成学习框架。首先，使用... 详细信息

在业务流程执行中，可能会出现各种异常情况，这些异常可能会给企业组织带来风险，并导致巨大的损失。为了检测事件日志中的异常轨迹，并定位轨迹中的异常活动，提出了一种结合启发式挖掘算法和自编码器模型的集成学习框架。首先，使用启发式挖掘算法来挖掘流程模型并提取主干。基于主干对事件日志进行重叠采样，并针对每个子事件日志训练自编码器模型。如果某个轨迹无法匹配任何一条主干，或者被所有自编码器模型检测为异常，那么该轨迹将被检测为异常。此外，通过对异常轨迹与其匹配的主干进行分析，可以确定引起异常的具体活动，并进一步采取相应的措施进行修复或优化。实验证明，该方法能够高效地检测业务流程中的异常，并能有效地定位轨迹中的异常活动。

关键词：业务流程异常检测集成学习流程挖掘事件日志自编码器

融合边缘感知与统计纹理知识的输电线路金具锈蚀检测

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智能系统学报 2024年

作者：赵振兵郭广学王艺衡赵文清翟永杰华北电力大学电气与电子工程学院华北电力大学控制与计算机工程学院

针对输电线路金具目标小、背景环境复杂和锈蚀区域不规则等问题，提出了一种融合边缘感知与统计纹理知识的输电线路金具锈蚀检测算法。首先通过改进YOLOv7模型检测金具，然后利用改进Res-UNet模型对检测的金具进行锈蚀分割，加入SE(sque... 详细信息

针对输电线路金具目标小、背景环境复杂和锈蚀区域不规则等问题，提出了一种融合边缘感知与统计纹理知识的输电线路金具锈蚀检测算法。首先通过改进YOLOv7模型检测金具，然后利用改进Res-UNet模型对检测的金具进行锈蚀分割，加入SE(squeeze-excitation)注意力提高模型的稳定性，引入统计纹理知识模块(statistical texture knowledge module， STM)和边缘感知模块(edge-aware module， EAM)，提出一种知识融合模块对边缘感知和统计纹理知识进行融合，提高对锈蚀分割精度。实验结果表明，检测和分割模型分别提高了2.8百分点和7.7百分点。

关键词：目标检测语义分割输电线路锈蚀检测金具注意力机制统计纹理边缘感知知识融合

电磁场与微波课程“TAKES”教学方法的研究

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实验室研究与探索 2024年第7期43卷 169-175页

作者：陈麟黄俐皓庄松林上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

电磁场与微波是通信工程、电子信息和电气等专业学生的必修课。该课程具有抽象程度高、不易理解和公式复杂等特点。为此提出了一种“TAKES”教学方法,从技术(T)、应用(A)等引入相关知识点(K),进行课程实验(E)与仿真(S),巩固知识点(K);... 详细信息

电磁场与微波是通信工程、电子信息和电气等专业学生的必修课。该课程具有抽象程度高、不易理解和公式复杂等特点。为此提出了一种“TAKES”教学方法,从技术(T)、应用(A)等引入相关知识点(K),进行课程实验(E)与仿真(S),巩固知识点(K);引导学生进行电磁场方面的应用(A)与技术(T)的研究。通过这样的循环,激发学生的学习兴趣,拓展课程知识,对学生科研能力和创新能力的培养具有重要意义。

关键词：电磁场与微波仿真软件课程思政 “TAKES”式教学方法

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考虑多重不确定性因素的可靠性指标计算与备用容量优化

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 30-39页

作者：叶伦欧阳旭姚建刚杨胜杰尹骏刚湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 湖南工商大学计算机学院长沙410205

在含高比例可再生能源的电力系统中,考虑多重不确定性因素并实现源荷协调的优化调度是电力系统运行的重要问题.为此,构建了基于多场景的概率性旋转备用优化模型,该模型综合考虑了风电和光伏出力预测误差、负荷预测误差及发电机非计划停... 详细信息

在含高比例可再生能源的电力系统中,考虑多重不确定性因素并实现源荷协调的优化调度是电力系统运行的重要问题.为此,构建了基于多场景的概率性旋转备用优化模型,该模型综合考虑了风电和光伏出力预测误差、负荷预测误差及发电机非计划停运等多重不确定性因素对旋转备用容量的影响,将可再生能源弃电、系统切负荷分别作为特殊的备用资源融入发电日前调度计划,以提高电力系统的经济运行效率.改进了系统可再生能源削减期望和电量不足期望值两个可靠性指标的计算方法,减少了与该指标相关的不等式约束条件,用于提升模型的计算性能.该备用优化模型在兼顾场景多样性的同时,实现了多场景下系统的总成本最优.以改进的IEEE-RTS系统作为算例,验证了所提模型的有效性.算例结果表明,改进的可靠性指标计算方法能够有效降低备用优化模型的求解时间;建立的最优旋转备用优化方法能够实现系统日前旋转备用容量的动态配置,提升系统经济运行水平.

关键词：可再生能源旋转备用可靠性指标安全约束机组组合成本效益分析

基于域随机化的绝缘子缺损数据自动生成与评价方法

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高电压技术 2024年第5期50卷 1900-1912页

作者：刘庆臻刘亚东严英杰姜骞王龙江秀臣上海交通大学电气工程系上海200240

机器代人巡检已逐步在电力巡检场景中得到广泛应用,绝缘子作为维护电力系统安全可靠稳定运行的重要设备,对其缺陷进行准确有效检测具有重要意义。绝缘子缺损识别是绝缘子缺陷检测中的重要任务,针对当前绝缘子缺损数据样本较少且样本不平... 详细信息

机器代人巡检已逐步在电力巡检场景中得到广泛应用,绝缘子作为维护电力系统安全可靠稳定运行的重要设备,对其缺陷进行准确有效检测具有重要意义。绝缘子缺损识别是绝缘子缺陷检测中的重要任务,针对当前绝缘子缺损数据样本较少且样本不平衡,模型泛化能力差、数据标注不精确的问题,该文提出基于域随机化的缺损样本自动生成框架与样本图像质量评估方法,在虚拟域到真实域的绝缘子缺损检测域适应问题上取得了较好的效果,并基于该方法生成图像标注数据供开源使用。该文提出的域随机化数据生成方法首先基于程序化建模生成结构可调的绝缘子伞盘模型并基于纹理噪声模型建立了包含陶瓷绝缘子常见色彩、纹理信息的程序化纹理模型,进而基于网格噪声模型建立了绝缘子缺损切割模块,随后通过域随机化生成完整的绝缘子结构、纹理模型、缺损结构、背景信息与场景物体。在图像渲染和自动标注环节,首先基于相机对准与能见度自动生成与调整拍摄点及相机参数,进而提出了基于光线投射方法建立数据标注类别判定方法,设置实例对应的图像渲染通道进行图像渲染,完成批量数据生成。该文采用域随机化生成的3000张虚拟数据在不修改YOLO V5网络结构、模型参数的基础上训练模型,在300张真实绝缘子缺损图像上进行测试,正常绝缘子识别准确率达到97.8%,召回率92.1%,缺损绝缘子识别准确率79.0%,召回率75.9%,各检测类别的准确率和召回率均高于基于400张真实图像训练得到的检测模型的推理结果。该文提出的图像样本质量评估方法考虑了与真实域数据的相似度和样本在数据集中的独立性,将所得评价结果代入损失函数权重计算,进一步提升了推理结果,缺损绝缘子识别准确率85.3%,召回率77.8%。

关键词：域随机化域适应绝缘子缺损检测图像质量评估合成数据 3维建模