静电荷逃逸电子式电压互感器的电场优化方法

针对静电荷逃逸电子式电压互感器(electronic voltage transducer,EVT)电场边缘效应引入的附加电容影响其测量准确性的问题,提出一种粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)、风驱动优化算法(wind driven optimization,WDO)、最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)结合的电场优化方法.首先,采用WDO-LSSVM构建描述EVT电场分布的数学模型,其中用WDO优化LSSVM的参数选择.其次,采用PSO算法求解上述数学模型,获得EVT电场分布最优时的物理参数组合.同时,提出一种电极结构优化方法,将电极边缘切削成圆弧或斜面以改善电场局部集中现象.最后,采用COMSOL仿真软件构建EVT的三维模型,对EVT进行电流-电路耦合场仿真.仿真结果表明,所提方法减小了边缘效应引入的附加电容和EVT的测量误差.

纳米径向偏振光栅的法拉第磁光角测量系统

为了实现法拉第磁光角的直接观测,设计了一个基于纳米径向偏振光栅的法拉第磁光角测量系统。介绍了法拉第磁光角测量系统的检测原理、光路设计以及操作步骤,并搭建了仿真和实验平台对系统的可行性进行验证。结果表明,该系统不仅能够实现0°~360°法拉第磁光角的测量,还能够呈现磁场作用下法拉第磁光角的动态变化过程。该系统有助于学生掌握法拉第磁光角与磁场的直接关系,加深对法拉第效应的理解与认识。

基于改进YOLOv7模型的变电站异物入侵识别

针对无人值守的变电站频繁出现鸟巢、塑料袋等异物入侵的问题,现有的区域卷积神经网络(R-CNN)和YOLO算法不能满足实时、准确检测识别的要求。因此提出一种基于改进YOLOv7的图像识别方法。首先,利用灰度化处理和高斯噪声增强图片数据,然后在特征提取网络中增加分支以提高小目标的检测能力。在此基础上,采用卷积块注意模块(CBAM)分支注意力机制来加强通道数和空间自适应学习能力,并在输出路径上引入SimAM注意力机制,使其在不增加参数的情况下提高模型对异物特征的提取能力,最后通过某变电站实际监控图进行算法验证。结果表明改进后的YOLOv7异物识别平均精度均值(mAP)为94.40%,比原YOLOv7mAP提升了3.69%,比Faster R-CNN和SSD分别提高了17.46%和16.66%,可以做到对变电站异物的实时检测识别,所提方法具有较好的可行性和工程使用价值。

计及谐波的J-A磁滞模型修正

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。

基于优势执行者-评论家算法的智能操作票生成方法

目前人工或计算机辅助开票,均存在智能辅助手段不足的问题,无法满足电网智能化运行管理的要求。因此提出了一种基于优势行动者-评论家(A2C)算法的智能操作票生成方法,包括建立了以间隔为基本单元的变电站拓扑模型,然后基于SCADA系统的遥测、遥信等信息搭建智能体实时开票环境,以确保开票环境的真实性和实时性,最后设计了A2C算法的环境状态、动作选择与奖惩函数,并进行了实例验证。结果表明,所提方法能够可靠实现指定任务的操作票智能生成的目的,表明了该模型和算法的实用性。

改善OVT内电场分布的介质包裹法

基于Pockels效应的光学电压传感器(Optical Voltage Transducer,OVT),运行中不可避免地存在震动、元器件连接的老化与热胀冷缩等问题,导致光学器件的相互位置产生偏移,进而影响电光晶体的内电场分布。文中以基于会聚偏光干涉原理的110 k V纵向调制的OVT为例,进行了仿真分析与实验研究,发现当入射光发生±0.5°的偏移或电光晶体发生±1°的偏移时,分别引入约0.107%和0.124%的电场积分误差。由于OVT必须满足0.2%的准确度要求,上述影响不容忽视。为此提出了介质包裹法,将Al2O3陶瓷包裹在电光晶体外部,使电场积分误差分别降低至0.001%和0.003%。实验与应用的情况表明,介质包裹法简单、实用、有效。

基于条形铝金属偏振光栅实现的线性光学电压互感器

现有的光学电压互感器(optical voltage transducers,OVTs)存在3个原理性缺陷:1)测量模式具有光功率依赖性;2)非线性测量;3)晶体固有的半波电压对测量范围与测量灵敏度的限制。这些缺陷损害OVT长期运行的可靠性与准确性。解决上述问题的思路是实现电光相位延迟的直接线性测量。为此,该文提出一种基于条形铝金属偏振光栅实现的线性OVT,将电光相位延迟直接转换为光斑图像的同步平移,采用位置敏感探测器对光斑定位,实现对电压的线性测量。该方法克服了上述3个原理性的缺陷,并改善了温漂,对电光相位延迟的测量范围达到±100°,测量准确度达到0.2级。

一种基于径向偏振解调的线性光学电流传感器

提出了一种基于径向偏振解调的线性光学电流传感器。采用集磁式传感头,由两块导磁板将气隙磁场引出,直通式光路由通光孔经过气隙磁场,不需要反射棱镜,根除了反射相移,有利于改善传感器的稳定性。采用径向偏振光栅将法拉第旋转角转换为环形光斑的同步转动,由四象限探测器对光斑定位得到待测电流。经理论分析和实验验证,传感器的测量模式与光强无关,法拉第旋转角测量范围为±43°,测量准确度0.2S级。

光学电压传感器分压结构的缺陷及改进方法

现有的光学电压传感器多基于光功率检测模式,其测量范围与测量灵敏度受到电光晶体半波电压的限制。纵向调制的多片晶体叠层结构可以解决半波电压限制的问题,但仅适用于1 000kV电压等级。此外,仿真结果表明这一结构中晶体内的电场分布极不均匀,受震动与热胀冷缩等因素的影响,光路或晶体的相互位置易产生偏移而引入积分电压误差。文中以110kV电压等级为例,对多片晶体叠层结构进行了改进,简化了传感系统的结构,并将MgTiO3陶瓷按照一定的要求安装在锗酸铋(BGO)晶体的外部以改善晶体的内电场分布,可以把积分电压误差从0.275%降低至0.01%以下。改进后的结构可用于各种电压等级。最后,通过实验验证了新方法的有效性。

采用SVM-PSO混合算法的光学电压传感器内电场优化

对光学电压传感器内电场的优化多采用有限元计算结合穷举搜索,该方法无法反映电场分布与传感结构参数之间的非线性映射关系,且计算与搜索费时、效率低,容易落入局部陷阱.为此,提出基于支持向量机(SVM)与粒子群(PSO)的电场优化混合算法.通过PSO优化SVM参数,建立电光晶体内电场分布模型,再由PSO对模型求解得到最优电场分布.以介质包裹结构为例,构建包裹介质的介电常数、厚度,以及长度与晶体内电场分布之间的非线性映射关系.该求解过程能够有效地避开局部陷阱,优化后晶体内电场均匀度提高了20.8%,训练时间节省了89%.最后通过实验验证了模型的有效性.

基于事理图谱的电力安全事故预控方法

为解释全国电力安全事故的演化规律并为预控事故的发生,提出电力安全事故事理图谱的构建与推演方法。以国家能源局发布的全国电力安全生产情况为数据源,使用规则模板提取事件槽对;利用Word2vec训练词向量,通过事件槽相似度计算泛化事件槽,并以热力图矩阵记录泛化权重;采用Neo4j构建事故事理图谱,以泛化权重和事件链的方向预测事故走向。结果表明:方法能够较好地揭示事故演化的关键节点、预演电力安全事故发展路径,为事故的预控提供1种有效的知识服务方案。

一种条形亚波长径向偏振光栅

提出并设计了一种条形亚波长铝金属径向偏振光栅,用电子束直写方法制成,可以将偏振光偏振面的旋转直接转换为光斑的水平移动,通过定位光斑位移实现旋光角的测量.光栅由12000个单元水平排列组成,每个单元宽1μm,中心单元的格栅方向为0°,左右相邻单元的格栅分别按逆时针和顺时针方向依次旋转30″,最终实现±50°旋光角的测量范围.基于琼斯矩阵建立了光栅的理论模型,并运用严格耦合波理论分析了光栅的偏振特性与光栅脊厚、周期、占空比、入射光波长之间的关系,确定了光栅的最优结构.实验与仿真结果表明,光栅TM波的透过率大于80%、整体消光比大于26dB.这一测量模式不受光功率波动的影响,可以构成无机械旋转的新型旋光仪,或不需要旋转图像平移转换的电力光学传感器.