基于YOLOv5−SEDC模型的煤矸分割识别方法

现有煤矸分割识别技术参数量大、分类速度慢和识别准确度不高;YOLOv5−seg模型在上下采样操作中易造成图像表面的纹理细节和灰度特征信息丢失,降低煤矸识别效率,且在训练过程中过分侧重全局特征,而忽略了对煤矸识别至关重要的局部显著区域和特征。针对上述问题,提出了一种基于YOLOv5−SEDC模型的煤矸分割识别方法。首先接收包含煤矸形状信息的图像,并利用主干网络进行特征提取,生成特征图;其次在YOLOv5−seg模型中集成SENet模块,以保留煤与矸石表面的纹理细节和灰度特征,避免下采样带来的信息丢失;然后采用不同,膨胀率的空洞卷积策略替代传统卷积核,不仅扩大了模型的感受野,还有效减少了模型参数量;最后分割检测头对融合后的特征进行精细处理,实现对煤矸的精确分割和识别。在大柳塔煤矿实际煤矸分选现场搭建煤矸图像采集实验平台,消融实验结果表明,YOLOv5−SEDC模型的煤和矸石识别的精确率较YOLOv5−seg模型平均提高1.3%,参数量减少0.7×10^(6)个,检测速度提高了1.4帧/s。对比实验结果表明:①YOLOv5−SEDC模型的精确率较YOLOv3−tiny,YOLOv5−seg,Mask−RCNN模型分别提高了10.7%,2.7%,1.9%,达到95.8%。②YOLOv5−SEDC模型的召回率较YOLOv3−tiny,YOLOv5−seg,Mask−RCNN模型分别提高了3.0%,2.1%,0.9%,达到89.1%。③YOLOv5−SEDC模型的平均精度均值较YOLOv3−tiny,YOLOv5−seg,Mask−RCNN模型分别提高了6.4%,6.3%,1.8%,达到95.5%。④YOLOv5−SEDC模型的F1较YOLOv3−tiny,YOLOv5−seg,Mask−RCNN模型分别提高了5.2%,4.2%,2.1%,达到92.2%。⑤YOLOv5−SEDC模型的检测速度较YOLOv3−tiny,YOLOv5−seg,Mask−RCNN模型分别降低了1.9,1.4,2.7帧/s。可视化结果表明,YOLOv5−SEDC模型对煤和矸石的检测准确度较YOLOv5−seg和Mask−RCNN模型更高,说明了YOLOv5−SEDC模型在煤矸分割识别上具有较好性能。

采用SEDC+TSR方案抑制次同步谐振的试验及效果分析

针对上都电厂串补送出工程采用SEDC+TSR方案解决次同步谐振问题,研究了采用不同的串补度与次同步谐振的关系,对SEDC+TSR方案关键技术难题进行了技术攻关,通过现场试验及效果分析,验证了SEDC+TSR方案可以很好地抑制大电厂向电网送电时产生的次同步谐振,该项技术已通过国家鉴定,处于国际领先水平。

SEDC与TCSC联合抑制次同步振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)工作在调节模式时,可以连续调节线路串补度,从而改变次同步振荡的条件;此外,TCSC所产生的谐波频带非常宽,足以使次同步频率的信号通过,在某些情况下可能激发次同步振荡。因此,当系统中包含TCSC时,次同步振荡问题的研究尤为复杂。本文提出使用附加励磁阻尼控制器(SEDC)与TCSC联合运行抑制次同步振荡,分析了TCSC不同运行状态对次同步振荡产生的影响,针对TCSC的运行特性,分段设计了两组SEDC参数,并模拟实现了SEDC参数间的切换。结果表明:通过切换控制参数,SEDC获得了更好的鲁棒性,TCSC的安全运行范围大大增加。

附加励磁阻尼控制(SEDC)技术的实验及仿真

为提高电网的输送能力,电力系统中大量采用了串联电容补偿技术,但串补设备投运后可能产生的次同步谐振(SSR)问题引起了广泛关注。附加励磁阻尼控制(SEDC)是抑制SSR的措施之一。从SEDC抑制效果及对常规励磁系统特性的影响等方面,对SEDC技术进行实验研究。并结合500kV串补装置与上都电厂SEDC装置的联合调整试验,仿真研究了SEDC装置投运后电力系统的稳定特性。

基于SEDC和SSDC抑制HVDC系统SSO的研究

基于交直流系统按相同的设计原理设计了附加励磁阻尼控制器(SEDC)和次同步阻尼控制器(SSDC),采用测试信号法比较了两者对于轴系自然扭振频率处电气阻尼的补偿能力,用时域仿真的方法验证了比较的结果。结果表明:SSDC比SEDC在补偿点处能提供更大的电气阻尼,从而更利于抑制SSO。对此结果进行了定性的物理解释。以SEDC为研究对象,分析了其参数对抑制SSO的影响。SEDC放大倍数的电气阻尼补偿具有阻尼转移现象,只有在次同步振荡自然扭振频率不偏移的条件下才能发挥提高放大倍数对于抑制SSO的正面作用。对附加阻尼控制器设置适当的滤波器品质因数和阶数参数才能在固有振荡频率处有明显的正阻尼。

SEDC在抑制鄂温克电厂次同步振荡中的应用

从鄂温克电厂次同步振荡风险评估入手,研究了SEDC在解决鄂温克电厂次同步振荡问题中的应用。通过现场试验对SEDC的比例移相系数进行整定优化;采用励磁注入激励法激发出轴系扭振来检验SEDC的抑制效果,结果表明SEDC可大幅提高机组的各阶模态阻尼;对于外部持续扰动,SEDC可发挥持续的抑制作用。SEDC可有效抑制鄂温克电厂的次同步振荡问题,保障机组的安全稳定运行。

基于遗传模拟退火算法的SEDC与SSDC控制参数的协调优化

针对高压直流输电系统中出现的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,利用遗传模拟退火(generation simulated anneal,GASA)算法协调优化了附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)和直流次同步阻尼控制器(sub-synchronous oscillation damping controller,SSDC)的控制参数。首先基于特征值分析法,将控制参数的协同优化抽象为一个非线性规划问题;然后针对所研究的系统,建立包含SEDC和SSDC的系统状态方程,进而运用GASA算法进行求解;最后通过系统特征值分析和PSCAD仿真验证了优化参数的有效性。研究表明:协调优化后的SEDC和SSDC可以显著减小系统特征根的实部,有效抑制SSO,保证电网的安全稳定运行。

采用STATCOM与SEDC的多机系统次同步谐振抑制措施

并列同型的多台汽轮机组通过带串补线路送出时可能发生次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。出力不均衡时,各机组轴系扭振行为不一致,在幅值和相位上均有差别。以双机系统为例,对并列多机系统发生SSR时各机组轴系扭振行为的差异进行了研究。时域仿真结果表明,将各机组发电机转速均取作输入信号时,仅采用静止同步补偿器(static var compensator,STATCOM)便可抑制所有机组的轴系扭振,但是抑制速度缓慢;以网侧STATCOM为主、机侧附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping,SEDC)为辅的联合SSR抑制措施可以结合SEDC和STATCOM各自作为SSR抑制措施的优点,快速有效地抑制多机系统SSR。

采用SEDC和GTSDC抑制SSR的控制参数优化设计

针对串补输电工程的多模态次同步谐振(SSR),阐述了附加励磁阻尼控制器(SEDC)和机端次同步阻尼控制器(GTSDC)抑制SSR的机理。充分考虑了系统的各种运行工况、故障和设备容量,将参数优化设计问题规范为一个约束型非线性规划问题,进而采用遗传—模拟退火(GASA)算法求解得到一组最优的控制参数。以上都电厂三期为例采用特征值分析和时域仿真对比SEDC和GTSDC是否加入对系统低频振荡的抑制效果,验证参数优化的有效性。结果表明:通过参数优化后能够提高系统的扭振阻尼,能有效抑制多模态SSR,从而保证了机组和电网的安全稳定运行。

汽轮发电机组附加励磁阻尼(SEDC)装置抑制次同步振荡工程应用

电力系统次同步振荡(简称SSO)次同步谐振(简称SSR),都是电力系统的一种运行状态,在这种运行状态下,电气系统与正在运行的汽轮发电机组的机械轴系之间,以低于同步频率(50HZ)的某个或多个网机联合运行,造成系统的自然振荡频率交换能量,这些能量将首先在汽轮机大轴的应力集中部位产生作用,当措施不力时,将引发机组轴系事故。高电压长距离输电线路,为了增加输送容量而采用的串联电容补偿、直流输电、交直流混合输电方式;以及相关的电力系统稳定器(PSS)的加装;发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统(DEH)的反馈作用等,均有可能诱发次同步振荡(SSO)现象。采用汽轮发电机组附加励磁阻尼控制装置(SEDC),抑制SSR和SSO现象,保护汽轮发电机组大轴的安全的一种有效手段。

COL 2A1基因突变致SEDC的产前分子诊断

目的本研究对COL2A1基因(typeⅡcollagen gene)G504S突变导致的先天性脊柱骨骺发育不良(SEDC)家系的1例中期妊娠者进行产前分子诊断,从而预防SEDC的发生。方法患者妻于20孕周在B超下进行羊膜囊穿刺,抽取羊水10ml,提取羊水细胞基因组DNA。选择3个多态性STR位点,即D3S1358、D16S539和D21S11,排除母体细胞污染。在此基础上,对COL2A1基因外显子23进行扩增,PCR产物进行正、反向测序。结果该例胎儿COL2A1的外显子23测序结果显示,胎儿未带有与父亲同样的COL2A1基因突变。胎儿产前基因诊断结果与B超监测结果一致。结论对于有SEDC风险的胎儿进行产前分子诊断非常重要,可以在B超诊断前了解胎儿基因型并明确诊断。

附加励磁阻尼控制抑制多模态SSR的机理及其关键技术

一些新建的大型煤电基地由于采用较高固定串补度的厂对网远距离大容量输电模式,所引发的多模态次同步谐振(SSR)正成为威胁机组安全和电网稳定的现实难题。以上都电厂串补输电工程(二期)为例,阐述多模态SSR的发生机理,分析采用附加励磁阻尼控制(SEDC)抑制多模态SSR的基本原理及其相对于其他措施的特点和优势,并重点探讨SEDC研发中面临的关键技术问题及其解决思路,为中国自主研发和应用SEDC设备解决SSR问题奠定基础。

上都电厂串补输电系统附加励磁阻尼控制抑制次同步谐振的现场试验

在上都电厂串补输电系统上进行附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping control,SEDC)抑制次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)的现场试验,介绍试验的运行环境、操作内容和主要结果。试验表明:上都电厂串补输电系统存在SSR风险,尤其是模态2在3/4台机并网运行、上承1回线方式下会出现发散现象,危及机网安全;而SEDC能显著提高扭振模态阻尼,加快SSR收敛速度,有效抑制SSR发散;试验涵盖了各种运行方式和操作,表明SEDC具有良好的适应性;现场实测和仿真结果的比较分析表明他们之间是吻合的。这是国内第1次以现场试验方式验证串补输电系统的SSR发散风险和SEDC的抑制效果,为SEDC抑制次同步谐振的进一步工程应用奠定基础。

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性。该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析。进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数。仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡。

基于改进粒子群算法的附加励磁阻尼控制器设计

汽轮发电机组附加励磁阻尼控制器(SEDC)是为固定串补输电系统次同步谐振(SSR)提供有效阻尼的一种措施。文中采用的SEDC模型,在实现分离模态控制的同时,可使移相补偿和比例放大2个环节相互独立、互不影响。采用并行处理能力强、具有学习机制的粒子群优化(PSO)算法对SEDC参数进行寻优。同时,为防止算法陷入局部最优,引入变异机制以提高全局搜索能力。通过对一个有实际背景的研究算例的特征值分析和时域仿真分析,验证了文中基于改进PSO算法设计的SEDC鲁棒性强,能够为多模态SSR提供有效的阻尼。

附加励磁阻尼控制对励磁系统常规功能的影响

内蒙古上都电厂由于采用固定串补面临次同步谐振(SSR)威胁,通过技术经济论证,拟实施以附加励磁阻尼控制(SEDC)为核心的综合治理方案。SEDC属于励磁系统的附加控制,其控制输出与励磁系统常规控制输出叠加,在励磁电压上形成次同步频率分量,进而产生次同步频率阻尼电磁转矩以抑制SSR。分析并避免SEDC对励磁系统常规功能的影响是SEDC方案工程实施必须解决的基础问题。采用理论分析、仿真计算与现场实验相结合的方法进行研究,结果表明:合理设置SEDC限幅及增益,系统稳态、暂态下,SEDC均不会对励磁系统常规功能产生显著影响。

上都电厂串补输电系统次同步谐振解决方案研究

在深入分析次同步谐振(SSR)阻尼特性和故障风险的基础上,针对上都电厂二期工程面临的潜在SSR问题,重点研究了附加励磁阻尼控制(SEDC)和扭应力继电器(TSR)相结合的解决方案,采用特征值分析和电磁暂态时域仿真方法验算了方案的有效性。结果表明:SEDC能大幅度提高汽轮-发电机组3个扭振模态的阻尼,并在大多数运行方式下抑制可能引发的SSR,极少数运行方式下可通过TSR配合切机来解决SSR问题,以保证电网的稳定性和机组的安全性。采用SEDC控制与TSR保护相结合的方案解决上都电厂串补输电系统的SSR问题是切实、有效和经济的。

附加励磁阻尼控制器与励磁系统常规功能间的相互影响

附加励磁阻尼控制器(SEDC)是抑制次同步谐振的一种经济且有效的措施。SEDC是励磁系统的附加控制器。文中基于实用励磁系统详细模型,采用RTDS搭建了具有实际工程背景的串联补偿输电系统,对SEDC与励磁系统常规功能,如比例—积分—微分(PID)控制、各种限制、电力系统稳定器(PSS)、调差控制等的相互影响进行了大量的仿真研究。研究结果表明:SEDC对励磁系统除强励限制之外的其余常规功能影响很小,而对强励限制的影响可以通过设置动态限幅等措施避免;除强励限制外,励磁系统其余常规功能对SEDC基本没有影响。

电力系统稳定器及附加励磁阻尼控制器对次同步谐振的影响

附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)是一种有效地抑制次同步谐振的控制器。但常规电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),尤其是速度反馈型PSS若将高频信号引入励磁系统形成负阻尼转矩分量,则会使轴系某些扭振模式不稳定。针对IEEE次同步谐振第2标准测试系统,利用蚁群优化算法设计了一种SEDC,特征值分析结果表明其能有效阻尼次同步谐振,且不影响系统低频机电模态。在此基础上进一步分析发现:随着PSS放大倍数的增加,SEDC对次同步谐振的抑制不断被削弱。通过在PSS通道中设置滤波环节,可以隔离PSS增益变化对SEDC的影响。最后通过时域仿真验证了滤波器在隔离PSS对SEDC影响方面的有效性。