基于PSO-DBN的配电网可靠性分析研究

为解决缺失数据等条件下配电网的可靠性评估问题,针对配电网可靠性评估时存在评估效果差、计算量大、执行效率低等情况,基于粒子群优化-深度信念网络(PSO-DBN)对配电网可靠性进行分析。首先,设计了基于生成对抗网络(GAN)的电力数据增强模型,从而改善电力数据缺失和不平衡等问题。其次,建立了结合深度信念网络(DBN)和粒子群优化(PSO)模型的优化学习网络,从而得到更准确的配电网可靠性分析结果。以IEEE39电力节点系统为基础,对所提模型进行仿真与分析。仿真结果表明,所提模型性能最优。该研究能够为配电网可靠性评估、管理及稳定运行提供借鉴。

基于改进CGWO-SVM算法的建筑能耗预测模型研究

建筑能耗预测能够反映建筑内部各分项能源消耗系统是否存在降耗空间,从而为节能减排工作提供指导。为了提高建筑能耗预测精度,提出了一种基于改进混沌灰狼优化-支持向量机(CGWO-SVM)算法的建筑能耗预测模型。针对传统灰狼优化(GWO)算法过早收敛和易于陷入局部最优解的问题,采用Tent混沌序列初始化种群、控制参数随机动态调整策略来平衡搜索能力。通过Cauchy变异操作降低算法陷入局部最优的概率,提出了改进CGWO。通过仿真测试,证明了CGWO算法在求解精度和稳定性方面优于GWO算法。利用该算法优化支持向量机(SVM),建立CGWO-SVM建筑能耗预测模型。采用实际建筑能耗数据进行测试。测试结果表明,CGWO-SVM算法的预测性能优于其他模型。CGWO-SVM算法可用于建筑能耗预测工作,具有较强的实际应用价值。

基于OpenCV的数字仪表字符提取及快速识别研究

为了实现工业仪表的自动化识别检验、降低人力消耗,应用机器视觉和图像处理技术对数字仪表自动读数识别进行研究。对采集的字符图像进行一系列预处理,包括灰度化以及采用双边滤波算法对含有背景的图像进行图像降噪预处理。提出了1种针对数字仪表字符区提取及快速识别的算法。基于透视变换以及轮廓提取函数实现仪表字符区的倾斜校正及快速提取,并对提取的字符进行形态学处理。提出了1种改进的穿线法对未进行字符分割处理的图片进行识别,并针对字符1的特征提出了快速识别方法。该算法省去了字符分割的时间,提高了字符识别效率。试验证明,算法对数码管的识别正确率达到99.3%、单幅图片识别时间为6.95 ms,可有效应用于计量、检验等数显仪表识别场合,提高检验效率。

基于OPC UA和样本熵的工业入侵检测算法研究

工业4.0时代,工业控制系统面临千变万化的网络入侵攻击。针对以工业协议为主要入侵手段的现状,提出了1种基于对象链接与嵌入的过程控制统一架构(OPC UA)协议结合样本熵的工业控制系统入侵检测算法。首先,对基于OPC UA所有的请求操作和响应操作进行标记。然后,分别计算单位时间内回复信息熵和请求信息熵,形成1个单位时间内的二维向量。最后,将时序连续的二维向量形成1个时间序列,用样本熵算法检测时间序列的异常。其中,采用欧氏距离度量2个二维向量之间的距离。仿真试验结果表明,针对4种原理不同的攻击手段,相较于传统的入侵检测算法差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型和基于白名单规则的检测算法,所提出的检测算法检测率最高。该研究为利用无监督学习算法检测工业入侵的研究提供了新的思路。

数字化棒控电源柜可靠性设计与分析

随着数字化技术在核电领域的普及,针对棒控电源柜的功能和结构特点,提出了数字化棒控电源柜的可靠性设计与分析方法。结合可靠性设计理念,提出了数字化电源柜的可靠性设计原则。根据棒控棒位系统对电源柜的功能需求,首次提出将电源柜可靠性划分为完全功能可靠性和后备功能可靠性两类,并分别建立可靠性模型。分析核电厂实际运行情况与元器件老化机理,加入利用率系数,对电源柜可靠性模型进行了修正。通过计算对比,证明了修正后的可靠性模型更符合实际运行规律,验证了电源柜可靠性分类的有效性。该研究为棒控电源柜的研发设计以及现场运行维护提供了理论基础,也为数字化仪控设备(特别是核电厂专用仪控设备)的可靠性分析提供了新思路。

基于非迭代多点插值DFT的谐波电能计量算法

在电网信号普遍存在谐波的情况下,为了满足相关标准规定的电能计量准确度和稳定性的要求,需要更精确地估计电网信号谐波参数。在广义加窗离散傅里叶变换和频谱插值校正方法基础上,采用快速傅里叶变换(FFT)和最大衰减旁瓣窗方法,对准确估计谐波参数进行了研究。在充分考虑并消除了与共轭分量相关的参数对估计结果影响的同时,使用了插值离散傅里叶变换(IpDFT)算法。根据谐波标准IEEE STD 1459功率定义,进行谐波电能准确计量的仿真计算。仿真结果表明,该算法可以成功地用于短时间情况下的快速、准确谐波电能计量,避免了常用的多点线性插值方法带来的累积误差,可应用于高精度动态负荷谐波电能计量,较以往其他计量算法具有更广的适用性。

基于改进PNGV建模的锂电池SOC估算研究

锂电池通常以成组的方式使用,以满足大功率范围的需要。因此,需要电池管理系统(BMS)进行实时状态监控和安全控制,以确保使用过程中的安全性、动力性和耐久性。有效的等效建模和精确的荷电状态估计是电池管理系统中的关键技术。为了更好地对电池组的状态进行监控,在对三元动力锂电池进行大量试验研究的基础上,对传统的新一代汽车合作伙伴(PNGV)等效电路模型进行了改进,并在Matlab/Simulink下进行仿真。模型模拟值与实际端电压的偏差小于0.06 V,模型精度可达98%以上。在试验研究和电池精确建模的基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法进行荷电状态(SOC)估算,其准确率可达96%以上。当初始荷电状态值偏离时,实际荷电状态值可以在50 s内快速恢复跟踪,实现锂电池荷电状态的准确估计。该方法为多状态变量模型的荷电状态估算提供了可靠依据。

全双工协作中继网络的遍历容量分析

为了对无线网络开展合理设计,就存在直达通信链路的多节点全双工协作中继网络(FD-CRNs)进行了研究。首先,在同时考虑网络内节点的互干扰与全双工(FD)节点进行自干扰消除后的残余自干扰的情况下,基于Nakagami-m衰落就中继节点,分别采用放大转发与解码转发协议的不同场景对遍历容量展开了分析。接着,通过将求解遍历容量转化为求解接收信干噪比的原点矩,求得遍历容量的近似闭合表达式。最后,通过仿真分析了不同中继转发协议、Nakagami-m衰落参数、残余自干扰、互干扰、节点传输功率等不同因素对遍历容量的影响。仿真结果表明,提升节点的发射功率能一定程度提高遍历容量,解码转发协议抗干扰的性能优于放大转发协议。当其他通信参数一定时,中继节点采用解码转发协议时具有更好的容量性能表现。

结合Thevenin和PNGV模型的电池等效电路建模改进

为了对电池管理系统(BMS)中极为重要的一个参数——电池荷电状态(SOC)进行准确估算,选择更加精确并适合锂电池的等效电路模型,对比和分析了Thevenin模型和改进型PNGV模型在模拟锂电池的动静态工作特征方面的精度和具体误差产生原因,并提出了进一步改进的方向和建议。首先,对锂电池进行混合脉冲功率特性(HPPC)试验,得到等间隔SOC下的试验数据;然后,采用精度较高的双指数拟合法对所获数据进行参数辨识;最后,在Matlab/Simulink环境下建模并仿真验证。验证结果表明,在温度环境相同的情况下,Thevenin模型的端电压仿真值与试验值的最大误差不超过0.165 V,模型精度达96%;改进型PNGV模型的最大误差不超过0.055 V,模型精度达98%。该试验可为锂电池内部状态变量的准确估算提供理论依据,为其他电池模型的优化改进提供参考。

核级压力变送器传感器烧结技术研究

核能是当前应用最为广泛的新型能源之一,具有清洁无污染、能量密度高、综合成本低、无供电间隙性等优点,且目前技术已经相对比较成熟。随着我国能源结构的调整和对环境保护的日益重视,我国目前正大力发展核电项目,降低化石能源消费比重。但是,作为核电发展重要支撑设备的核电仪器仪表发展缓慢。近年来,在国家政策的支持下,我国在核电仪器仪表领域取得了一些进步,在仪控系统、核级仪器仪表等方面推出了一批国产化产品。但在核电仪器仪表领域还存在一些短板,还有相当一部分产品依赖进口。比如1E级电容原理压力变送器基本依赖进口。究其原因,并非是防核辐射、抗地震等方面,主要是压力变送器本身的静压、稳定性等基本性能不能满足要求。对基于电容原理的压力变送器常用烧结材料进行对比分析,选择、依据更利于压力传感器温度性能稳定的材料特性,采用专用的传感器烧结技术,解决传感器烧结的炸裂问题,提高传感器烧结合格率、品质及稳定性。

城市轨道交通CBTC系统运行能力优化研究

随着城市轨道交通的不断建设、客运量的增多,城市的运输压力也在逐渐增大。信号系统在注重效率的同时,更应该考虑安全运行。通过对信号系统的保护区段和接近区段长度进行简要的分析,研究了当前保护区段和接近区段的计算原理和设计原则。保护区段长度需要满足前车的后溜防护距离及后车紧急制动距离;接近区段长度需要满足不利条件下的紧急制动距离及信号反应延时时间。经分析,在确保安全的前提下,保护区段和接近区段长度具备优化的空间,可以通过调整车辆参数、线路参数等适当的缩短区段长度。通过研究发现,优化保护区段可以提升列车的通过能力,缩短列车的追踪间隔;优化接近区段长度可以提高列车的运行效率。因此,优化后的效果对当前的运营是十分重要的,对今后运行效率的提高起着至关重要的作用。

核电厂事故监测仪表准则标准化发展研究

通过研究与《核电厂事故监测仪表准则》相关的国内外标准化发展和应用,提出对此准则在国内使用时的标准化与修订需求。首先,对目前国际国内法规、导则和标准中关于核电厂事故监测仪表准则的最新要求、设计理念和方法进行了全面的梳理、分析和研究。其次,结合国际国内核电设计的发展方向和设计实践,从标准层面分析核电厂事故监测仪表技术发展和应用情况,能够体现国际上最新的核安全要求和技术发展成果。最后,结合国内华龙一号、AP1000和EPR等三代核电设计经验,对适用于国内核电的标准化需求以及标准升版修订进行展望。该研究对国内核电厂安全系统设计水平的提升、核电自主设计能力的提高有良好的促进作用,也有利于在“核电走出去”的过程中与国际接轨和对标。

防爆设备一体化管理平台的建设研究

目前,我国面临涉爆区域爆炸风险管理态势十分严峻。由于防爆技术型式较多、防爆标准较多、防爆产品型式多样以及新技术在防爆领域的使用,国内没有专业的防爆设备管理平台,急需采用先进的手段对涉爆区域进行防爆设备一体化管理。平台基于防爆产品检测认证与防爆工厂爆炸危险评估数据,以防爆产品全生命周期过程中认证、选型、安装、维护、培训和管理为研究对象,结合相关防爆国家标准,将大数据分析和工业互联网理念引入防爆行业中,并开发防爆产品可靠性数据共享平台。该研究为涉爆企业提供安全可靠性系统评估数据支撑,形成一套面向防爆产品使用企业的防爆设备一体化管理平台。