基于电力负荷可调特性的城市楼宇配网优化运行

城市楼宇是有效促进电能节约和合理利用的场所,有利于加快发展低碳经济。从经济性和可接受度两个方面着手,提出了一种智能楼宇电力负荷的多目标优化模型。首先,针对可转移负荷和可缩减负荷建立与时间/负荷相关的指标,用于描述用户参与负荷调节的接受度。然后,以统计周期内负荷峰谷差率最小、可接受度最高、电费最低为目标,建立楼宇负荷组合数学优化模型。最后,基于连续型Hopfield神经网络(continuous Hopfield neural network,CHNN)进行模型的求解。算例分析表明,多目标优化结果能实现用电可接受度条件下有效降低用电费用。

基于知识蒸馏和定位引导的Pointpillars点云检测网络

激光雷达数据由于其几何特性,被广泛应用于三维目标检测任务中。由于点云数据的稀疏性和不规则性,难以实现特征提取的质量和推理速度间的平衡。本文提出一种基于体柱特征编码的三维目标检测算法,以Pointpillars网络为基础,设计Teacher-Student模型框架对回归框尺度进行蒸馏,增加蒸馏损失,优化训练网络模型,提升特征提取的质量。为进一步提高模型检测效果,设计定位引导分类项,增加分类预测和回归预测之间的相关性,提高物体识别准确率。本网络所做改进没有引入额外的网络嵌入。算法在KITTI数据集上的实验结果表明,相比于基准网络,在三维模式下的平均精度值从60.65%提升到了64.69%,鸟瞰图模式下的平均精度值从67.74%提升到70.24%。模型推理速度为45 FPS,在提升检测精度的同时满足了实时性要求。

高频变压器传导共模干扰分析与评估

为了搭建适合工程批量应用的高频变压器共模抑制特性评估平台,分析变压器的共模噪声传导机理,研究变压器通道上共模噪声的传导特性,评估变压器对共模噪声的抑制能力。首先,通过函数发生器产生高频跳变电位信号,将其施加于变压器原边绕组以模拟变压器的共模噪声传输特性;其次,采用示波器捕捉共模信号在采样电阻上产生的电压降的值,判断变压器对共模噪声的抑制效果,分析评估平台中采样电阻的阻值选取对评估结果的影响;最后,对比评估结果与传导电磁干扰频谱的测试结果,验证所提变压器共模抑制特性评估方法的有效性。

考虑频变特性的共模电感宽频段阻抗建模方法

共模电感由绕组和磁芯组成,锰锌铁氧体可以作为共模电感的磁芯,其高频参数的频变特性使共模电感的阻抗特性在150 kHz~30 MHz内呈非线性。针对传统共模电感集总电路模型与实测阻抗特性存在较大偏差,难以准确预测共模电感在高频段阻抗特性的问题,分析磁芯材料参数与绕组绕制方式对共模电感高频阻抗特性的影响;从共模电感分布电容特性的角度阐述磁性材料参数与绕组结构对分布电容大小的作用机理;提出考虑磁芯相关频变参数的共模电感宽频段阻抗仿真建模方法,结合阻抗测试验证所提方法的有效性。

基于改进CEEMD和RF的低压串联故障电弧识别方法

为了解决完整集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)得到的固有模态函数分量数目及其频段不固定,以及故障电弧特征难以准确提取导致故障识别准确率低的不足,引入T检验和方差贡献率形成了一种改进CEEMD方法,进一步提出一种基于改进CEEMD和随机森林(random forest,RF)的串联故障电弧识别方法。首先,依托串联电弧故障试验平台,采集不同负载的电流信号。然后,采用改进CEEMD对信号进行分析并提取故障特征量,以TreeBagger函数进行特征降维,形成特征向量样本集。最后,结合RF构建故障电弧诊断模型,对样本集进行分类识别。结果表明:改进CEEMD能有效地提取不同负载电流的故障特征,所提故障电弧识别方法的识别准确率达到97.50%。通过进行不同特征提取方法和不同分类模型对诊断结果影响的消融实验,进一步证明了所提方法的可行性。

基于弛豫斜率的变压器绝缘状态分析

针对回复电压特征量难以有效分析绝缘介质极化弛豫响应速度的问题,提出利用弛豫斜率新回复电压特征量研究绝缘介质的介电特性和变压器绝缘状态.理论分析弛豫斜率极化谱与变压器绝缘介质老化的内在联系,建立扩展德拜等效电路模型,仿真变压器等效电路参数变化对弛豫斜率极化谱的影响规律,通过多台变压器的实测数据验证理论与仿真结果.结果表明,弛豫斜率极化谱能够有效反映变压器的绝缘老化状态,变压器的绝缘油老化越严重,其弛豫斜率极化谱峰值越大.变压器绝缘老化主要影响弛豫斜率极化谱前端(t_(c)<10 s)部分;当变压器弛豫斜率k≥20时,其绝缘状态处于老化较严重状态.

基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法

为解决当前工业点胶质量检测精度低、算法通用性差等问题,提出了一种基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法。该方法使用线结构光传感器进行胶体图像采集,采用一种倾斜矫正方法解决受外界影响导致高度图数据不准的问题,而后提出胶体三维测量方法。针对多种形状胶体,设计并优化了一种直线扫描测宽法与一种骨架提取测宽法,将两者结合提出了一种自适应测宽法。通过对比分析,实验结果表明所提出的测量方法能够有效适应多种形状胶体实现高精度三维测量,测量平均相对误差低至0.55%,具有较强的通用性与准确性。

匝数不对称的环形共模电感特性分析

共模电感会产生磁场泄漏,其漏感可以被用作差模感量。分别对匝数对称共模电感与匝数不对称共模电感进行磁路建模,发现匝数不对称共模电感在磁芯磁材的截止频率前可以进一步增加其差模感量。提出一种差共模电感集成方案,将两个匝数不对称的共模电感串联堆叠,同时保持L、N线路之间的阻抗平衡。有限元仿真表明,所提方案能够显著增加共模电感的差模阻抗,并降低磁场泄漏。实物测试中,所提方案的阻抗为传统方案的1.5~8倍。插入损耗测试结果显示,在100 kHz~10 MHz范围内,所提方案相比传统方案能够增加8~20 dB的插入损耗,验证了所提方案能够明显改善EMI滤波器的滤波效果。

二阶锥约束规划的机器人视觉闭环位姿自协调方法

将机器人“手-眼”位姿自协调视为无标定约束规划问题,提出一种基于二阶锥约束规划的视觉闭环控制方法。在图像平面和笛卡儿空间分别建立基于图像与基于位姿的视觉伺服控制算法;在路径约束和局部极小约束准则下构建二阶锥凸优化模型,实现了图像特征轨迹和机器人运动路径折中最优;将所提出的二阶锥约束规划模型嵌入自适应状态估计器,实现了机器人雅可比矩阵在线映射学习,解决了“手-眼”标定参数和视觉深度信息未知问题;最后通过无标定机器人视觉定位证明了二阶锥约束规划模型的有效性,真实环境抓取操作表明了机器人位姿自协调控制的可行性。

森林火灾与中压配电线路故障的发生时序研究

电力线路穿过林区,线路故障的电火花可能引发森林火灾,同时森林火灾也有可能造成穿过林区的电力线路故障,两者的发生顺序(即发生时序)对火灾事故责任划分有着重要意义,但在工程实践中判断发生时序十分困难。为此,选择中压配电线路作为研究对象,建立树线故障模拟实验平台,研究线路触树发生单相接地故障和火灾下诱使线路发生故障这2种情况下的零序电压变化情况,并通过对零序电压进行Hilbert变换绘制包络线进行故障场景的初步筛分;再通过THD、近似熵、相关系数对波形进行相似度判断,将3种相似度特征量使用模糊C聚类进行分析,总结提出森林火灾与中压配电线路故障发生时序的判别方法。研究结果显示:该研究能够为森林火灾与电力线路故障的发生时序判别提供技术方法,具有相应的工程应用价值,对事故责任划分提供技术参考。

电动汽车接触器驱动的研究与优化设计

新能源电动汽车的控制系统一般采用12V电池供电,包括控制动力线路通断的接触器。为此,汽车中的接触器驱动通常采用具有升降压能力的DC/DC变换器。此处首先对接触器电磁机构进行建模,基于正交实验法优化驱动电流轨迹。通过仿真对比分析了恒定电流、阶梯电流与曲线电流驱动方案,仿真结果表明,曲线电流驱动的接触器具有更优的动态特性。以Buck-Boost电路为基础设计并制作了一台接触器驱动样机,通过单片机进行驱动电流轨迹的跟踪控制。实验结果显示,相较于传统恒流驱动方案,曲线电流驱动方案以较小的吸合时间使弹跳次数下降67%,同时吸持功耗降低72%,驱动优化效果明显。

基于改进蜉蝣优化算法的机器人磁定位方法

针对现有物流机器人自主导航停车充电方案在远距离时停车定位精度差,造成自动回充模式下移动机器人无法对准充电桩的难题,提出一种基于改进蜉蝣优化算法(MA-LM)的物流机器人停车定位方法。本文方法将多个磁传感器阵列的磁钉定位数据融合,提高物流机器人停车定位的定位精度和定向精度。为了量化评估磁钉定位的提升效果,本文方法使用9个磁传感器组成的传感器阵列和两轮差速移动机器人在充电桩场景测试。相较于遗传优化算法和粒子群优化算法,本文提出的MA-LM算法的定位精度具有优势,在停车定位环节使用MA-LM算法的物流机器人达到定位精度±1.65 mm和定向精度0.9°。

基于连续型回复电压极化谱的油纸绝缘老化研究

针对传统的实际测量获取的回复电压极化谱不能准确反映各个充电时间下的回复电压情况并且中心时间常数难以准确判定的问题,提出一种连续型回复电压极化谱的绘制方法。首先对回复电压曲线、绝缘系统等效电路参数之间的关系进行理论分析;然后搭建连续型回复电压极化谱模型,提取更加准确的中心时间常数,并结合中心时间常数与变压器微水含量之间的内在联系判定变压器微水含量;最后对6台不同老化状态下的变压器进行连续型回复电压极化谱分析。研究结果表明:连续型回复电压极化谱能够更加准确判定中心时间常数,从而有效提高变压器微水含量的判定精度,为准确地反映变压器油纸绝缘老化状态提供新的方法。

一二次深度融合柱上开关用EVT就地采集模块的研究

文中针对电容分压电子式电压互感器(EVT)模拟小信号采用长线直接传输到馈线自动化终端(FTU)时信号衰减严重且容易受到外部电磁干扰导致系统电压测量不准的问题,设计了一个适用于一二次深度融合柱上开关的就地采集模块。文中首先阐述了EVT小信号就地采集传输模块的整体设计架构,详细介绍小信号防护与隔离、信号采集与调理、EVT相位补偿方法、数字化信号传输硬件电路设计及软件流程。最后进行了一二次融合精度测试,并随一二次深度融合柱上开关通过第三方型式试验验证。试验结果表明:该就地采集模块能满足0.2级测量精度且适用于一二次深度融合柱上开关的应用需求。

基于IIST与SVM的串联故障电弧诊断方法研究

针对S变换的时频分辨能力不足导致串联故障电弧特征难以准确提取的弊端,以中心频率测度为标准筛选低频和高频段的主要频率点,分别引入低频和高频段对应的高斯窗口系数,形成一种改进的不完全S变换(im-provement incomplete S-transform,IIST)时频分析方法。首先,依据标准搭建串联电弧故障试验采集平台,采集不同负载情况下的电流信号;其次,采用IIST对信号进行时频分析并提取低频和高频段的对应特征量,形成特征向量样本集;最后,在此基础上构建故障电弧诊断模型,对样本集进行分类识别。结果表明,该特征提取方法在支持向量机(support vector machine,SVM)中识别准确率达到98.29%,能有效地提取电流故障特征,通过增设对照实验,探究不同特征提取方法、不同核函数的SVM对诊断结果的影响,进一步验证了IIST与SVM故障诊断方法是有效的。

252kV GIS用SF6/N_(2)混合气体局放特性研究

为了研究工频电压下SF_(6)/N_(2)混合气体的局放特性及其在GIS中的工程应用前景,文中设计了尖端、气隙两种GIS局放缺陷模型并进行了电场仿真分析,搭建了252 kV GIS局放试验样机,在绝缘等效基础上分别进行了不同气体混合比(2∶8、3∶7、4∶6)、不同气压(0.4、0.5、0.6 MPa)条件下SF_(6)/N_(2)混合气体的局放试验。仿真及试验结果表明:SF_(6)/N_(2)混合气体的局放起始电压、熄灭电压、视在放电量均小于纯SF_(6),说明SF_(6)加入N_(2)可以降低其对电场畸变的敏感程度。通过对比SF_(6)/N_(2)混合气体和纯SF_(6)之间的局放图谱,发现SF_(6)/N_(2)混合气体与同等工频绝缘强度的纯SF_(6)局放水平相当,在不改变现有GIS结构和设计原则的前提下可以替代纯SF_(6)。

基于扰动映射转换与神经网络PID的相控阵导引头复合控制

针对两轴相控阵导引头在比例制导过程中,弹体三轴扰动角速度影响目标稳定跟踪问题,提出了一种扰动映射转换与BP神经网络PID的复合控制方法。首先,利用转换矩阵把横滚、俯仰和偏航的合成角速度扰动分解到视轴坐标系上,根据三者的空间关系计算其合扰动,并等效映射到俯仰和方位的合扰动中;然后,对俯仰和方位的合扰动进行解算,并采用BP神经网络PID对俯仰和方位电机进行控制,快速消除解算后的扰动。仿真结果表明,所提出的复合控制方式可快速隔离扰动,保持视轴稳定,具有抗干扰能力强的优势。

基于观测器的一类非线性系统的抗饱和局部镇定控制

针对一类部分状态不可测且存在输入饱和约束的多项式型非线性系统,设计一种基于观测器的非线性抗饱和局部镇定控制方法。采用Lyapunov稳定性理论结合多项式平方和方法,先根据该类系统结构特征给出基于降维观测器的非线性局部镇定控制条件。进一步,在不增加系统维数情况下,通过执行器的输入输出差设计出非线性抗饱和补偿器,来消除输入饱和对控制系统的影响。最后,将所得方法与经典线性抗饱和方法分别应用于挠性卫星姿态系统进行对比研究。仿真结果表明,所提方法是可行且有效的。

国际视野下现代配用电若干问题的探讨

就近年来参加国际供电会议(International Council on Electricity Distribution,CIRED)所获取的有关配用电领域技术发展的信息进行分享,重点围绕未来配电网的角色、配电网的结构优化及韧性提升、现代电能质量问题等方面问题,结合国内的发展现状进行探讨,期望能对国内供用电的技术进步和发展提供有益的借鉴。

中压配电树线矛盾故障分析与防治技术的研究进展

近年来,山火造成电力线路故障与故障放电引起山火经常存在较大争议,对2种灾害场景进行区分是电网灾后调查的关键。系统考虑2种灾害场景既能减少火烧山引起的电网故障,也能为判断灾害的成因提供判断依据。对现有线路故障放电引燃植被及火焰灼烧引起故障等相关研究进行了综述,介绍了现有树线试验方法、人工智能识别算法和高阻接地故障的检测技术、接地故障消弧技术,提出了森林火灾与电气故障先后发生时序的判别技术,期望能对树线矛盾故障分析与防治技术的研究以及灾害的成因分析判断提供借鉴。