华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于欠定盲源分离理论与深度学习的声音样本集获取与分类方法

    律方成;潘亦睿;郭佳熠;赵晓宇;耿江海;

    针对现有盲源分离算法在单一传感器条件下分类精度不足的问题,首先提出了一种K-DPC聚类新型欠定盲源分离算法,得到了混合噪声信号中的各声源信号分量,构建了独立声源信号库;借助k-UBSS算法中的混合估计矩阵,提出了一种利用独立声源信号库获得大量混合时频谱图的方法,最后分别通过VGGNet-16和Res Net-50模型进行训练,实现了混合声音信号的分类。对比测试结果表明:k-UBSS算法的偏角差均小于2,归一化均方误差达-38. 372,较现有K-means和DPC算法的精度有很高提升,VGGNet-16和Res Net-50分类准确率分别可达到93. 75%和99. 2%。仿真结果验证了K-UBSS算法的准确性,以及混合时频谱图获取方法的可行性,实现了单一传感器下源声音信号的快速分类。采用该算法能有效解决深度学习时样本不足的问题,并对噪声采集和治理具有重要意义。

    2020年04期 v.47;No.206 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1733K]
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  • 混合型MMC全桥子模块的配置比例优化设计

    蒋纯冰;王鑫;赵成勇;

    由半桥子模块(half-bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full-bridge submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器因具备无闭锁直流故障穿越能力,成为了柔性直流输电领域的研究热点。首先,对混合型MMC的拓扑结构进行分析,并介绍无闭锁故障穿越的机理。为降低FBSM的配置比例,减少换流站投资成本,在桥臂电压调制波中注入三倍频电压的条件下,对直流侧短路故障工况、降压运行工况进行了FBSM配置比例优化设计。计算表明,桥臂调制波中未注入三倍频电压时,FBSM配置比例需达到50%,注入三倍频电压后,FBSM配置比例达到43. 3%即可实现系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建401电平双端混合型MMC仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和三倍频电压注入优化策略的有效性。

    2020年04期 v.47;No.206 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1869K]
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  • 考虑需求响应和边缘计算的配电网分布式优化调度

    彭跃辉;韩建沛;刘念;

    随着分布式电源、柔性负荷地大量接入,传统配电网中将存在电网公司、分布式电源所有者、柔性负荷等多个利益主体。针对配电网多利益主体协同优化问题,提出了考虑需求响应和边缘计算的配电网分布式优化调度方法。首先,提出虚拟区域分解方法对配电网不同利益主体进行划分,构建基于边缘计算的配电网分区分层优化框架。其次,分别建立配电网、分布式电源和柔性负荷的优化模型,提出以配电网能量管理系统为云计算节点、以智能配变终端为边缘计算节点的配电网分布式优化调度方法。然后,分别构建分布式电源、柔性负荷优化问题的KKT条件对原分层优化模型进行转化。最后,基于修改的IEEE33节点系统对所提分布式优化调度方法进行验证。结果表明,与集中式优化方法相比,所提分布式优化调度方法可以较好地实现配电网中不同主体之间的协同优化。

    2020年04期 v.47;No.206 19-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1451K]
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  • 基于小波变换去噪和改进秩序集对分析的电价预测模型研究

    王阳;刘鑫屏;

    电价序列由于受到多种因素的影响往往具有随机性和波动性的特点,准确的电价预测对电力市场优化运营有一定的指导意义。挖掘电价序列的波动模式是提高电价预测精确度的关键。为此将小波变换去噪与改进秩次集对方法相结合,建立了一种新的电价预测模型。首先,利用小波变换对原始电价序列数据进行去噪处理。其次,利用改进的秩序集对分析法对去噪后的电价序列进行预测。通过对美国PJM电力市场实际的电价序列进行仿真实验。结果表明,所提方法具有更好的预测效果,从而验证了模型的有效性。

    2020年04期 v.47;No.206 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
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  • 考虑损耗约束的百万千瓦级海上风电汇集系统分析与设计

    李雨佳;赵海森;

    针对大规模远距离的海上风力发电技术而言,风电场的造价十分昂贵,投资成本很高昂。每个风机发出的能量如何汇集送出能使全局成本达到最优受到关注,因此优化海上风电场汇集系统的经济性是一个研究重点问题。从海上风电场内部电气汇集系统的特征出发,根据海上风电汇集系统的经济性组成因素对各个经济性因素建立数学模型,以全局投资成本最低为目标,同时考虑损耗约束条件对汇集系统设计,并在此基础上优化海底电缆拓扑。对风机排布采用放射型模糊聚类算法RFCM (Radial Fuzzy C-Means)与最小生成树算法相结合。对风机进行模糊聚类分片后将聚类片区得出的风电机群的海底电缆分布路径采用Prim最小生成树算法进行优化找出电缆连接最小路径,得出最经济性的分布拓扑,此组合算法能够解决穷举法维数过多的问题,为海上风电汇集系统优化问题的提供了一种快速简洁的方法。在此算法的基础上考虑电缆损耗大小因素的约束,得出经济性优良且电缆线路损耗更小的设计方案。最后算例分析一个规划中的海上风电场,证明该组合优化算法与联合优化的有效性。

    2020年04期 v.47;No.206 36-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1571K]
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  • 基于长短记忆神经网络的短期光伏发电预测技术研究

    李畸勇;班斓;

    光伏电源在电网中的渗透率正在不断提高,准确的短期光伏发电预测有利于保障高比率光伏电源接入的电网安全稳定运行。为解决传统预测算法在学习周期波动规律上的不足,提出了基于长短期记忆神经网络的光伏发电预测模型。首先对长短期记忆神经网络的结构和特征进行了介绍和总结。其次,利用相关性分析从天气状态数据中筛选出光伏发电量的影响因素,由此作为模型的输入。接着,以小批梯度下降算法优化长短期记忆神经网络的训练过程。最后采用光伏电站的典型日发电预测实验来验证提出的模型。实验结果表明所提出的算法能够较好的预测光伏电站不同季节的日前光伏发电量。

    2020年04期 v.47;No.206 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1552K]
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  • 基于二次分解的改进时间序列超短期风速预测研究

    赵征;南宏钢;乔锦涛;

    提出了一种基于CEEMDAN (complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)-VMD (variational mode decomposition,VMD)二次分解的ARIMA (autoregressive integrated moving average model,ARIMA)-GARCH (generalized autoregressive conditional heteroskedasticity,GARCH)超短期风速预测方法。首先采用自适应噪声完整集成经验模态分解将原始风速信号分解,产生一系列特征互异的本征模函数(intrinsic mode functions,IMF)。接着计算各本征模函数的样本熵(sample entropy,SE)以量化其复杂性,对复杂性较高的分量采用变分模态分解进行二次分解。然后对各分量分别建立ARIMA模型,引入GARCH模型消除异方差特性。最后将各分量预测结果线性叠加。通过对西北某风电场风速数据进行预测,证明了所提模型的有效性,与CEEMDAN分解和ARMA (autoregressive moving average,ARMA)-GARCH相结合的模型比较,平均绝对误差减少了7. 1%。

    2020年04期 v.47;No.206 53-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K]
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  • LSTM-CNN网络在同步电机励磁绕组匝间短路故障预警中的应用

    李俊卿;陈雅婷;

    人工智能与电力系统的结合日渐紧密,深度学习在实现电网智能化中起到了重要的作用。为了实现隐极同步电机励磁绕组匝间短路早期故障的在线预警,提出一种基于LSTM-CNN的神经网络预测模型。模型以同步电机正常运行时多个可测量物理量和励磁电流为网络输入、输出,利用历史数据进行网络训练,并根据拟合输入量与输出量之间的函数关系确定故障预警阈值。以相同的实验数据训练相同层数的LSTM网络、CNN网络与LSTM-CNN网络,结果证明LSTM-CNN网络在训练速度和拟合精度上的综合表现最佳。

    2020年04期 v.47;No.206 61-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2372K]
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  • 基于卷积神经网络的风电机组轴承机械故障智能诊断方法

    史光宇;徐健;杨强;

    在风力发电机组运行中轴承机械故障发生概率较高,而传统诊断依靠人工专家来进行故障特征识别,难以实现风电机组自动化故障检测和智能运维。基于振动信号检测、信号变换、卷积神经网络识别的轴承故障智能诊断思路,设计了具有三对卷积-池化层和两层全连接层的深度卷积神经网络模型和诊断算法。基于公开数据集对所提出方法进行了实验验证,并对基于振动信号经过振动灰度图、短时傅里叶变换时频图和连续小波变换时频图三种不同信号变换方式对诊断模型准确率的影响进行了比较和分析。实验结果证明所提出轴承机械故障智能诊断方法的有效性,为风电机组机械故障诊断和智能化运维提供了新的思路。

    2020年04期 v.47;No.206 71-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2147K]
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  • 抛物方程(PE)方法在风电场噪声传播中的应用研究

    吴鑫波;朱卫军;曾明伍;曹九发;

    随着风力机的大型化和分散式布局的推进,风电场的噪声污染越来越不可忽视。依托建设在平坦地形的某风电场项目,选取某兆瓦级大型风电机组。首先采用噪声源计算软件,基于抛物方程(PE)方法,分析了声传播过程中的衰减特性。然后,结合声传播模型和声叠加模型,利用MATLAB软件编程计算,给出了噪声云图,分析了风电场噪声传播分布。最后,对比了Wind Pro软件与抛物方程(PE)方法的特点和计算结果,讨论了抛物方程(PE)方法的可靠性。结论表明,抛物方程方法有足够的准确性和可靠性模拟风电场的噪声传播分布,可在将来风电场建设布局时,为降低噪声对居民的影响提供参考。

    2020年04期 v.47;No.206 80-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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  • 基于改进支持向量机的发电企业滥用市场力违规识别

    徐昊亮;程紫运;张海生;董礼;华回春;

    目前我国正在稳步推进电力市场改革,为了构建健康高效的电力市场,迫切需要加强市场主体的信用评价。对发电企业滥用市场力的违规行为进行识别是电力市场主体信用评价的一项关键性工作。传统的发电企业滥用市场力违规行为识别主要依赖于专家决策,随着市场交易量越来越大,专家决策无法满足工作需要,必须提出适用于计算机分析的智能识别方法。首先分析了发电企业滥用市场力的原理,提出了滥用市场力的量化定义。然后考虑到电力市场具体的数据特点提出了改进的支持向量机发电企业违规识别方法,并将其与定义结合起来形成了一个系统的识别方法。最后采用电力市场仿真实验构造训练集,进行训练和测试。测试结果表明发电企业滥用市场力行为能够准确识别出来,验证了所提方法的有效性。

    2020年04期 v.47;No.206 86-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K]
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  • 大跨越导线微风振动波的色散关系分析

    陈晓娟;王璋奇;

    为探索大跨越导线微风振动特性,在合理假设的基础上建立了导线横向微风振动的一般方程,从振动波的角度,分析了典型导线结构模型的复波数、相速度与频率之间的色散关系以及弹性刚度和阻尼对振动波的影响特性。研究结果表明:弹性刚度决定了激励频率能否引起导线振动波的传播,当激励频率大于临界频率时,弦模型导线的振动波为两列方向相反的传播行波;传播过程中各阶频率相速度主要由结构参数张力和线密度确定,弹性刚度使振动波中低频波传播速度快而高频波相速度基本一致,具有明显色散现象;阻尼决定了振动波在传播过程中的衰减特性,对结构的色散现象影响不大。

    2020年04期 v.47;No.206 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K]
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  • 含压缩空气储能的光储系统虚拟惯性协调控制策略

    徐桂芝;雷晰;侯继彪;梁立晓;宋洁;

    压缩空气储能具有建设成本低、容量大、存储方便等特点,其通过换流器并采用虚拟惯性控制下可对电网提供频率支持,但与超级电容器这类型的功率型储能装置不同,其响应速度较慢。针对该问题提出了一种不同光储单元间的虚拟惯性协调控制策略,将压缩空气储能和超级电容器相配合,对系统中存在的不同时间尺度的功率扰动进行频次上的区分。结合虚拟同步发电机控制技术,通过对虚拟惯量的灵活调节,实现了储能间的协调配合,达到了超级电容器平抑高频扰动,压缩空气储能平抑低频扰动的效果。最后,搭建了基于RT-LAB仿真机与DSP控制器的硬件在环测试平台,验证了所提控制策略下不同光储单元对系统较好的频率支持作用。

    2020年04期 v.47;No.206 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1391K]
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