基于自适应特征融合和注意力机制的变电设备红外图像识别

针对变电设备红外图像复杂背景下多目标、小目标及遮挡目标识别效果差的问题,该文提出一种基于中心点网络(CenterNet)的变电设备红外图像识别方法。通过将自适应特征融合模块(ASFF)和特征金字塔(FPN)相结合,构建ASFF+FPN结构的特征融合网络,增强了模型对多目标和小目标的跨尺度特征融合能力,排除背景信息;针对网络对遮挡目标特征捕捉能力差的问题,在特征融合网络中添加全局注意力机制,增强目标显著度;为实现模型轻量化,引入深度可分离卷积,减少参数量和推理时间;最后,通过引入分布焦点损失函数,克服了原损失函数对遮挡目标敏感性差的问题,提升了模型收敛速度和识别精度。在包含7种红外变电设备图像的自建数据集上进行测试。实验表明该算法与原始算法相比,识别精度提升了3.55%,达到了95.19%,模型参数量仅为32.52M,与4种主流目标识别算法对比,该算法在识别精度和算法复杂度上具有明显优势。

谐振方式对有源钳位反激变换器工作状态影响的研究

传统有源钳位反激变换器依赖变压器漏感和原边钳位电容之间的谐振实现软开关,消除了开关损耗,但传导损耗大,输出整流器存在电流振荡现象。为解决上述问题,选取变换器最佳工作模式,建立不同谐振方式下的等效电路模型,探究不同谐振方式对变换器性能的影响,以副边谐振方式为基础制作实验样机。由实验结果可知:副边谐振方式有源钳位反激变换器可实现功率器件软开关,降低原边电流有效值,消除副边电流振荡现象,所设计的变换器最大满载效率达94.06%,整机效率高于原边谐振方式。

计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒调度协同优化策略

统一潮流控制器(UPFC)应用于潮流调控时,计及UPFC调控参数的交流潮流计算是非凸、非线性问题,且多台装置间的非线性交叉耦合特性也会直接影响优化配置方案。为此,基于UPFC的潮流调控特性,构建了计及UPFC的松弛型交流潮流二阶锥规划模型;计及风电的不确定性,协同考虑UPFC的规划和电力系统的调度问题,建立了计及UPFC最优配置的电力系统鲁棒协同优化模型,并采用列和约束生成算法进行求解。以IEEE RTS-24节点系统为算例进行仿真分析,结果表明所提协同优化策略有效提升了UPFC配置方案的适应性,提高了系统运行经济性和风电消纳能力,增强了系统运行调控的灵活性。

自适应下垂系数的孤岛微电网无功均分策略

在孤岛微电网中,由于线路阻抗的不匹配,常常导致传统的下垂控制无法完成分布式电源(DG)之间无功功率的均分.为了消除DG之间的无功不均分,首先分析了传统下垂控制无法完成无功均分的原因,设计了可自适应调节的无功下垂系数,使无功下垂系数可以满足无功均分的条件,从而解决无功功率无法均分的问题.为了使无功均分控制器具有更高的灵活性和可靠性,设计了动态分布式观测器,并证明了其收敛性.动态分布式观测器可以使DG以分布式的方式更加灵活可靠地获取所需的信息.通过4个不同的算例对所提的控制策略进行验证,仿真结果验证了所提控制策略的优越性和有效性.

矿用干式变压器故障诊断和寿命预测技术现状及展望

干式变压器故障诊断技术通过对监测数据进行分析,能够实现信号特征提取、故障诊断、状态评估和寿命预测,提高干式变压器在井下运行的安全性,降低由于故障带来的损失。文章介绍了信号特征提取方法(频率响应法、小波变换法、堆叠自编码器)、故障诊断方法(贝叶斯网络、支持向量机、BP神经网络)、状态评估和寿命预测方法(交叉熵组合预测法、灰色理论、层次分析法)的研究现状,将几种方法进行对比,并对干式变压器故障诊断技术进行展望。

基于多注意融合网络的输煤皮带异物识别方法

为改善现有输煤皮带异物识别算法网络参数量大、识别精度不高的问题,及时避免大块煤和矸石、锚杆等带来的安全隐患,提出了一种基于多注意融合网络的输煤皮带异物识别方法,使用低照度图像处理算法对数据集进行预处理,采用融合局部注意力残差块作为基本特征提取单元,在残差块中融入带有额外偏移量的可变形卷积以增加对不规则特征的描述,用注意力机制对全局特征图做期望最大化处理。结果表明:在Cifar 10数据集和矿用皮带传输异物识别数据集的识别准确率分别为93.7%和84.8%;与ShufflenetV2、MobileNetV2、ResNet 50、ResNet 110、Darknet 53算法相比,识别准确率分别提升了4.7%、3.9%、0.4%、0.5%、1.7%;与识别准确率相近的ResNet 50、ResNet 110算法相比,网络参数量和计算复杂度大大减小。识别方法能够快速识别输煤皮带异物,且具有较高的识别准确率,对保障煤矿运输系统的安全运行具有参考意义。

适用于双馈风电场送出线的纵联方向保护研究

考虑风电场接入电网时,传统方向元件在短路故障发生时易受到风电场内部电力电子器件动态特性的干扰影响,导致频率特性偏移,系统参数不稳定和弱馈性等问题,使继电保护装置不能及时或正确判断故障发生区域。针对上述问题,首先对含有风电场的故障附加网络进行分析,寻找故障发生后纵联保护安装处各测量点电气量之间的关联性,确定其故障逻辑关系。其次通过对常用的相模变换解耦方式进行分析,选择一个合理的方法代入相关性表达式,根据相关系数值完成故障区域判定。最后利用PSCAD/EMTDC搭建双馈风电场并网模型,设置各种不同的故障类型和场景,并利用Matlab进行保护算法验证,检验故障区域判断结果,验证所提保护方法的正确性与合理性,并且仿真结果表明该方法具有较高的可靠性。

基于首行波曲率半径的交直流互联电网交流输电线路单端量保护

交直流互联电网中逆变侧交流输电线路故障特征与纯交流系统具有较大的差异性,传统交流输电线路的保护方案已经不再适用于逆变侧交流输电线路.首先,基于逆变侧交流输电线路发生区内、外故障时拓扑结构的不同,分别推导了两种情况下线模故障分量电流首行波的表达式,理论上明确了交流输电线路在发生区内、外故障时首行波波形特征的差异性.其次,采用小波变换模极大值法和Levenberg-Marquardt算法提取首行波曲率半径,构造了利用首行波曲率半径进行故障区域识别的高可靠性单端量保护方案.最后,在PSCAD/EMTDC中搭建交直流互联电网模型,使用MATLAB对保护方案进行验证.仿真结果表明:所提保护方案快速有效,可靠性高,耐受过渡电阻的能力较强,具有良好的抗噪声能力.

基于滑模自适应有限时间一致性算法的微电网二次控制

随着微电网规模日益增大,如何快速稳定完成二次控制目标是一个亟待解决的问题。因此首先针对现有微电网中分布式二次控制器的收敛速度问题,提出了一种基于自适应有限时间的分布式二次控制,所提的控制器在不同的场景下,可以通过分布式的方式来获取当前情况下最适合的有限时间控制器的收敛系数,从而加快二次控制的速度。其次针对分布式控制器易受到扰动而无法完成控制目标的问题,设计了基于滑模控制的分布式有限时间控制器来消除扰动影响。然后通过李雅普诺夫函数证明方法分析了所提策略的稳定性和可行性。最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,在4个不同的算例下验证了本文所提的控制策略的有效性和可行性。

基于双层DCT-Mask特征融合算法的堆叠垃圾实例分割

复杂堆叠场景下的垃圾实例分割受到严重遮挡和高密集性特点的影响,具有更大的检测难度。针对该问题,提出了一种结合DCT-Mask和双层特征融合网络思想的实例分割方法,用于高度堆叠场景下的垃圾实例分割。在网络结构层面,首先在数据预处理环节对特征数据进行解耦,并通过双分支特征融合降低堆叠对遮挡物体特征的影响,从而解决复杂堆叠遮挡下的实例分割问题。针对该场景下的密集混淆问题,在候选框分类回归部分融入了级联分类器,并优化了分割网络分支的损失函数。实验采用堆叠垃圾分类实例分割数据集进行实验验证,实验结果表明,该方法的AP_(50)、平均准确率mAP等指标有较大提升,且具有较好的分割效果和一定的可解释性。

基于CSI和FO-MKELM的室内定位方法

针对Wi-Fi指纹定位精度低、维护繁琐、训练成本大的问题,提出一种基于信道状态信息(CSI)和改进多元核函数极限学习机(FO-MKELM)的室内定位方法。首先在预处理阶段对CSI幅值差和重构相位信息进行融合,以减少环境噪声的影响;其次,在离线训练阶段,采用分段式量子粒子群算法(QPSO)为模型寻找最优参数,以提高定位精度和泛化性能;然后,为抑制环境改变对定位性能的影响,引入在线增量学习和遗忘机制,添加部分新增数据进行增量学习持续更新定位模型,并设置数据有效期遗忘过旧数据减少不良影响;最终,在在线预测阶段,将模型输出与标签库进行匹配获得更为准确的坐标。在空旷楼道和复杂实验室两种不同的环境下进行实验验证,该算法相比其他定位方法在定位精度和长期稳定性上都有所提升。

变模态倍压型LLC谐振变换器多目标参数优化

传统LLC变换器采用基波分析法,忽略高次谐波的影响,在远离谐振频率点误差较大,宽输出电压场合下变换器精度低。对此,该文深入分析变模态倍压型LLC谐振变换器工作模式,确立PO模式是其最佳工作模式,建立PO模式下状态时域方程,求解状态方程相关系数,得到负载约束、系数约束和角度约束条件,推导谐振电容Cr、电感比系数K和P阶段导通角θ等参数。基于模式边界、谐振电容最值和ZVS多目标约束条件,提出一种多目标参数优化方法,对变换器主电路参数进行优化设计,制作504 W变模态倍压型LLC谐振变换器样机。实验结果表明,基于时域分析的多目标参数优化设计的变换器能够实现全范围内软开关,以满足增益和高效率要求。

基于电阻变化率和有功功率的混合孤岛检测方法

为解决传统检测方法阈值设置困难、对电能质量影响大的问题,提出一种基于电阻变化率和有功功率扰动相结合的混合孤岛检测方法。电阻变化率作为被动方法,该特征量在孤岛后可快速响应,有功功率扰动模块仅在被动方法怀疑孤岛时开启,自适应注入能使公共耦合点电压越限的最小有功功率。仿真结果表明,该方法可快速正确地检测出孤岛,即便在非孤岛情况下也不会发生误判。

基于GRU-DRSN的双通道人体活动识别

人体活动识别(human activity recognizition, HAR)在医疗、军工、智能家居等领域有很大的应用空间。传统机器学习方法特征提取难度较大且精度不高。针对上述问题并结合传感器时序特性,提出了一种融合CBAM(convolutional block attention module)注意力机制的GRU-DRSN双通道并行模型,有效避免了传统串行模型因网络深度加深引起梯度爆炸和消失问题。同时并行结构使得两条支路具有相同的优先级,使用深度残差收缩网络(deep residual shrinkage network, DRSN)提取数据的深层空间特征,同时使用门控循环结构(gated recurrent unit, GRU)学习活动样本在时间序列上的特征,同时进行提取样本不同维度的特征,并通过CBAM模块进行特征的权重分配,最后通过Softmax层进行识别,实现了端对端的人体活动识别。使用公开数据集(wireless sensor data mining, WISDM)进行验证,模型平均精度达到了97.6%,与传统机器学习模型和前人所提神经网络模型相比,有更好的识别效果。

基于人体骨架的扶梯乘客异常行为识别方法

为准确识别乘客搭乘自动扶梯时的异常行为,避免安全事故的发生,提出了一种基于人体骨架的扶梯乘客异常行为识别方法。首先使用YOLOX-Tiny对视频中乘客位置进行检测,通过Alphapose算法提取骨骼关键点坐标,降低复杂背景的干扰;再使用多流膨胀3D卷积模块增强时空特征提取能力,聚合乘客骨架的全局特征;然后将其输入改进后的时空图卷积网络中提取乘客骨架信息,通过MS-TCN模块扩大接受域以增强时间特征的提取,联合人体关键点注意力模块(Key Point Attention Module,KPAM)提升网络对相似动作的关键骨架的关注度;最后通过Softmax对异常动作进行分类。采集扶梯运行现场视频制作数据集,试验结果表明,本文算法对乘客异常行为的识别精度达到96.1%,可应用于扶梯现场的视频监控系统,提高安全管理信息化水平。

基于模型迁移和SVM的煤矿电网单相接地电容电流预测方法

针对智慧化矿山背景下煤矿电网单相接地电容电流预测精度低和智能预测实现困难的问题,提出了一种单相接地电容电流智能预测方法。采用模型迁移思想扩充矿用橡套软电缆的电容电流样本数据,以解决智能预测中电容电流数据不完备的问题;基于Sobol’敏感性方法分析了影响单相接地电容电流的关键因素及其各因素的交互关系,确定智能预测模型输入特征量;在此基础上,通过基于稀疏技术的支持向量机建立煤矿电网单相接地电容电流智能预测模型,并引入鲸鱼算法优化预测模型超参数,克服了电容电流数据样本容量小的不足。采用厂家测试数据及多家煤矿电网现场实测数据进行试验,结果表明:电缆绝缘层外径和绝缘层内径是影响单相接地电容电流的关键因素;所提方法预测煤矿电网单相接地电容电流的平均误差为2.26%,相较于现有预测方法,误差分别下降了34.19%,24.91%和7.40%。该方法实现了煤矿电网单相接地电容电流的准确预测,并为其智能化预测提供了新思路。

基于加权高斯混合概率模型的系统谐波阻抗估计

针对现有方法受背景谐波随机波动影响而导致系统谐波阻抗估计误差大的问题,提出一种基于概率统计的系统谐波阻抗估计方法。采用3阶加权高斯混合分布函数建立系统谐波电压概率模型,以反映背景谐波的随机波动性。构建系统谐波阻抗的对数似然方程,采用确定性退火算法对期望最大化方法进行改进,提高了隐变量的估计精度和迭代速度,实现对背景谐波随机性波动下系统谐波阻抗估计。采用KL散度和误差对该方法背景谐波概率模型的准确性和系统谐波阻抗的估计精度进行评价,并采用仿真实验分析和实测数据实验对该方法的估计效果进行分析,实验分析表明,该方法对系统谐波阻抗估计具有较强的稳健性和较高的准确性。

基于串联电容补偿的双负载MCR-WPT解耦研究

多负载无线电能传输(WPT)系统中多个接收线圈间的复杂耦合使系统失谐,传输效率降低。针对该问题,数值模拟接线圈耦合对系统传输效率的影响,建立双负载系统受控源等效电路模型,从线圈间能量交换出发探究接收线圈耦合对系统传输特性影响机理,接收回路电流相位不同时,接收线圈之间存在有功与无功能量交换。基于此提出一种在接收回路串联电容的补偿解耦方法,补偿接收线圈从发射线圈吸收的无功功率并实现两接收回路电流同相位,提升传输效率。实验表明,接收线圈耦合系数为0.2时,解耦后系统传输效率从39%提高到86.8%。

基于“88Q”线圈的三维抗偏移WPT系统

针对谐振式无线电能传输(WPT)系统在传输距离和负载变化时引起输出电压不稳定的问题,提出一种“88Q”线圈耦合装置,结合LCC/S与S/LCC型负载无关恒压谐振拓扑可实现平面线圈的三维抗偏移恒压输出。给出了“88Q”线圈的空间位置和特征参数,分析线圈激发磁场的分布特性、线圈水平偏移和改变传输距离情况下线圈互感变化趋势。最后,搭建系统实验平台。实验结果表明,系统负载变化或耦合装置发生偏移时,均可实现恒压输出。

弱电网下光伏并网逆变器谐振抑制方法综述

“双碳”目标背景下电力系统形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”趋势,以致电网呈现弱电网特性。弱电网下电网阻抗实时变化,导致光伏并网逆变器谐振频率偏移、逆变器集群多谐振峰等稳定性问题。针对光伏并网逆变器在弱电网下最新的谐振抑制方法尚未得到系统地归纳总结,从弱电网下逆变器单元谐振抑制方法和逆变器集群谐振抑制方法两方面综述“双高”电力系统下光伏并网逆变器谐振抑制热点控制方法,为光伏并网逆变器的稳定性提升指明发展方向。