Forward and backward models for fault diagnosis based on parallel genetic algorithms

In this paper, a mathematical model consisting of forward and backward models is built on parallel genetic algorithms (PGAs) for fault diagnosis in a transmission power system. A new method to reduce the scale of fault sections is developed in the forward model and the message passing interface (MPI) approach is chosen to parallel the genetic algorithms by global sin-gle-population master-slave method (GPGAs). The proposed approach is applied to a sample system consisting of 28 sections, 84 protective relays and 40 circuit breakers. Simulation results show that the new model based on GPGAs can achieve very fast computation in online applications of large-scale power systems.

带驻留时间HMM2的Forward-Backward算法

讨论了用状态驻留时间来模型化传统HMM2模型,对传统HMM2的状态转移和输出观测值的Markov假设条件作了改进,在新模型的转移概率和输出观测值的概率中加入驻留时间,并在传统HMM2的基础上定义了新模型的前向-后向变量算法,导出了新模型的前向-后向算法的迭代公式,以及在给定模型λ的条件下,产生观测序列O的概率计算公式.

分布式电源对配电网潮流计算的影响研究

配电中接入的分布式电源的增多,潮流计算时,传统的前推回代法无法满足精度要求。对系统研究发现,分布式电源的出力和接入位置对配电网的网损有不同的影响,阐述了分布式电源潮流计算模型,并引入了一种带有PV节点无功修正的分布式电源配电网潮流计算方法。通过对IEEE14节点系统进行仿真验证,证明了所提算法的有效性和收敛性。研究结果显示:新提出的方案和技术能够更加高效地解决带有分布式电源的配电网潮流问题。

基于工业物联网多感知技术的消防巡检机器人研究

针对现有消防机器人路径规划蚁群算法全局搜索能力弱、收敛速度慢、易陷入局部最优的难题,提出了一种基于回滚和正反向优化策略的蚁群路径规划算法。它通过改进全局初始化信息,采用回滚策略和蚁群正反向优化方法,提升全局搜索能力和速度。基于MATLAB和ROS的仿真结果表明:本文提出的改进蚁群算法提高了收敛性,减少了迭代次数,缩短了巡逻路径长度,为消防机器人火场救援节省宝贵的时间。

牵引供电系统网压计算方法研究

研究目的:牵引供电系统电压计算方法在现行规范《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》(TB/T 1652—1996)中有详细规定,然而在实际运营中发现,当牵引供电系统负荷较重、牵引网电压降较大时,上述规范的计算结果已不能满足实际需求。已有文献对上述情况进行分析,但提出的改进方法与实测结果仍有一定差异。本文针对上述情况,借鉴电力系统前推回代电压计算方法对单线牵引供电系统电压进行计算,分别从理论推导证明、时域仿真、现场实测三个方面对上述三类方法进行分析比较。研究结论:(1)电力系统前推回代方法在单线牵引供电系统电压计算时较现行规范与前人改进算法更为准确;(2)本研究结论可作为现行规范《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》(TB/T 1652—1996)的有效补充。

求解随机变分不等式问题的随机逼近向前–向后算法

由于其在交通运输、随机博弈和经济均衡等领域中的广泛应用,关于随机变分不等式数值算法的研究受到广泛关注。借助于随机逼近方法,提出了求解随机变分不等式问题的向前–向后线搜索算法,该算法每次迭代只需计算一次到闭凸集上的投影,并且不要求Lipschitz常数信息,从而避免了很多不必要的计算量。在温和的假设下,证明了算法产生的序列几乎处处收敛到随机变分不等式问题的解,以及算法基于自然残差剩余函数的次线性收敛率和迭代复杂度结果。最后,通过数值算例验证了算法的可行性和有效性。

分布式光伏电源的配电网故障特征计算模型分析

针对传统故障计算方法存在的计算量大、计算时间长等问题,采用建立含分布式光伏电源配电网故障特征计算模型的方式,维持配电网的稳定运行。利用PQ控制策略对并网型光伏电源进行控制,结合故障分量叠加原理对配电网的故障特征进行分析可知,负序及零序等值网络中存在的光伏电源接入点没有注入电流;这表明光伏电源模型对改进前推回代算法的收敛性没有影响。以支路角度作为主要依据,形成一种新的配电网故障算法,该算法具有计算效率高、影响较小等优势,有利于提升故障特征的计算效率。

城市道路车辆行为识别方法研究

为了提高城市道路驾驶的安全性,提出一种基于混合高斯隐马尔科夫模型的城市道路车辆行为识别方法。首先通过仿真平台获取城市三车道道路场景的车辆运动轨迹信息和车辆信息并对其进行数据处理和特征提取,选取目标车辆车头中心与初始所在车道右侧车道线的距离,以及目标车辆纵向和横向速度作为特征参数,再通过鲍姆-韦尔奇算法对模型参数进行训练迭代更新,最后结合前后向算法实现城市道路车辆行为的识别。仿真结果表明,采用混合高斯隐马尔科夫模型对城市道路车辆行为进行识别具有较高的精度。

分布式麦克风网络中降噪低复杂度能量感知传感器选择

降噪(NR)是许多音频应用系统改善信号质量的必要前端模块。研究表明,稀疏促进的传感器选择方法具有权衡能量消耗和降噪性能的能力,这对大规模无线声学传感器网络(WASNs)非常重要,因为其中很多传感器对降噪的贡献甚微,但是能耗会影响无线声学传感器网络(WASNs)的生存期。本文通过最小化总体能耗和约束输出噪声方差的方式提出了一种基于传感器选择的波束形成降噪(NR)方法。受最优半定规划解(SDP)和实体方法的启发,我们提出了三种低复杂度选择度量准则:加权实体、梯度、加权输入信噪比(SNR)。可以证明,所提基于加权实体和梯度的方法在性能上是近最优的,但是比半定规划方法(SDP)更快,加权信噪比方法以牺牲微弱性能代价换取了最低的时间复杂度。基于仿真无线声学传感器网络(WASN)的数值结果验证了所提方法相对于传统方法的优势。

基于潮流计算的配电网最大供电能力模型

现有文献计算配电网最大供电能力(total supply capability,TSC)的方法均未计及线路潮流引起的电压降落和网络损耗,其结果准确性应用于实际运行还存在一定难度。为解决这一基础性问题,首先提出基于潮流计算的TSC模型,精确计及了电压降落和网络损耗。该模型基于馈线间互联关系建立,其计算结果能精确到馈线负荷,同时考虑了主变N-1故障和馈线N-1故障。其次,针对该含有迭代的非线性规划模型,提出一种基于前推回推的迭代和广义梯度法的求解方法。最后,通过算例对比所提方法与现有文献方法,并利用N-1安全校验仿真来验证。结果表明,所得TSC结果更为准确,为TSC理论的应用从规划向运行提供了参考。

基于最小生成树编码的配电网恢复遗传算法

建立了大停电事故后配电网恢复的数学优化模型。通过改变目标函数参数,可以适应不同的系统恢复方案中各种可用电源容量的情况。遗传算法求解采用实数编码、最小生成树Prim算法解码,避免了不可行解的产生,大大提高了算法的计算效率。配电网潮流采用前推回代法计算,并利用Prim算法的中间结果直接得到各节点间的父子关系,减少了计算量。算例表明文中的算法稳定性好,收敛迅速。

收网算法及其在低压配电网潮流优化中的应用

针对低压配电网存在三相不对称现象及有较多分布式电源的现状,建立了综合考虑分布式电源、有载调压变压器、无功补偿器和插电式混合动力汽车的配电网优化模型。提出了一种新颖的由边界初始种群逐步向内压缩式搜索的启发式算法:收网算法。给出了收网算法的更新迭代公式和计算步骤,并从数学上严格推导证明了该算法的收敛性。为有效解决低压配电系统三相不对称或非全相运行问题,提出一种改进的分相前推回代算法。将收网算法应用于某测试算例和IEEE 123节点系统,优化结果表明所提算法有效可行。

基于CIM建模的配电网三相潮流计算

应用面向对象的程序设计方法实现了基于公共信息模型(CIM)建模的配电网三相潮流计 算。在CIM扩展的配电网模型的基础上,设计了内部数据结构以及访问配电网设备参数和电气运 行参数的接口,有效地降低了数据交换的复杂度。采用迭代器模式封装配电网络的遍历算法来实 现潮流算法的系统级迭代,迭代器模式能减少算法与数据间的耦合,使程序具有良好的可维护性。 三相前推回代算法的实际算例测试表明该程序还具有较快的运算速度。

基于阻抗补偿的三相四线制配电网前推回代潮流算法

在三相四线制配电网中,中性线重复接地对前推回代潮流算法存在收敛性问题。分析了中性线重复接地导致前推回代潮流算法难收敛的原因,提出一种基于阻抗补偿的三相四线制配电网前推回代潮流算法,改善了潮流计算的收敛性,并保证补偿前后的潮流结果不变。该方法通过在接地电阻和重复接地点之间补偿一对大小合适且取值相反的阻抗,减小了不动点迭代雅可比矩阵的谱半径,使之满足压缩映射的条件,从而保证潮流计算收敛。算例验证了所提方法的正确性。

考虑电热耦合效应的配电网潮流计算

线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。

含分布式电源配电网的前推回代潮流算法中PV节点处理方法

随着智能电网的不断发展,越来越多的分布式电源(distribution generator,DG)接入配电网中,DG在潮流计算中多数可看作PV节点,因此如何快速有效地在潮流计算中处理DG PV节点显得尤为重要。为此,在补偿前推回代潮流算法的基础上,提出了潮流计算中处理PV节点的方法,该方法对网络中PV节点进行迭代优化,使PV节点的电压幅值和有功输入量在迭代过程中与给定值保持一致,从而提高了算法效率。该方法实现简单,可移植到其他潮流算法中。算例结果验证了该方法的有效性。

分布式电源并网的潮流计算

分布式电源DG(distributed generation)并网对配电系统的电压和网损有着重要影响。分析了常见的几种DG,提出了它们各自在潮流计算中的模型以及处理方法,并采用前推回代法来计算有DG并网的配电系统的潮流。考虑到前推回代法处理PV节点的能力较差,引入了注入无功补偿法,该方法适合DG并入配电系统的潮流计算。然后,通过在33节点配电系统中进行大量测试,表明该方法是可行的。最后分析DG并网对系统电压和网损的影响。

基于CIM和配电自动化系统的配网快速潮流计算

针对配电自动化系统的特点,为了更好解决交换数据模型,在基于IEC61970系列标准中的公共信息模型(CIM)基础上,提出了基于开关状态的配电网网络拓扑设计。根据此网络拓扑,采用目前流行的前推回代法对配电网进行潮流计算。该方法充分利用辐射配电网络的结构特点,在开关变位时,自动对节点、支路和断路器进行简单编号,并根据节点负荷功率和支路阻抗,自动生成代数方程,并采用前推回代迭代计算计算节点电压和功率分布。根据提出的算法开发了相应的计算程序,并用算例验证了算法和程序的正确性。

含光伏风电的基于仿射算法的配电三相潮流计算

天气变化具有随机性、不确定性的特点,导致光伏、风机的出力具有不确定性。为了处理光伏和风机出力的不确定性信息,利用区间方法建立了光伏和风机出力不确定性的区间模型,并针对配电系统存在的三相不平衡性,提出了基于复仿射算法的区间三相潮流分析算法。采用IEEE13算例系统对算法进行了验证,并与蒙特卡洛潮流分析方法进行了对比分析,计算结果表明所提算法对于定量分析光伏和风机出力不确定性对系统稳态运行的影响具有应用价值。

主馈线和分支线路相结合的配电网无功补偿

针对配电网负荷多变的特点,提出采用电容器对10kV配电网进行无功补偿时,采用分支线路末端配电变压器低压侧和主馈线相结合的优化补偿方式。以系统有功网损、电容器的安置费用加权最小为目标函数。根据配电网辐射状树形分布特征,首先在分支线路末端以提高线路功率因数确定电容器的补偿容量及其类型,然后在主馈线上依无功负荷的分布情况再确定电容器补偿的最佳位置和容量。潮流计算采用配电网广泛使用的前推回代法。最后,以实际电网为例,说明了该算法的可行性和优越性。