沈阳工业大学学报

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电气工程

基于雾计算的电力信息高效存储与共享算法

刘成江, 张千千, 黎燕, 张洪

2024, 46(1): 1-6. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.01

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针对电力信息数据量较大且存储速度较慢的问题,提出了一种基于雾计算的电力信息存储与共享方法。该方法包含了基于差分同步的数据存储方式与基于雾计算的组合数据共享机制。数据存储方法将一部分数据的计算和存储工作转移到雾服务器中,以减少云计算平台的工作负载,从而实现更高效的数据存储;组合数据共享机制通过在雾端建立虚拟化数据共享机制来防止电力信息数据的丢失、损坏及恶意修改。仿真实验与结果表明,该方法能显著减少云服务器的响应次数,进而减轻云计算的负担,具有更高的数据恢复率,相比于传统方法,所提方法可实现高效、安全的电力信息存储及共享。

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电气工程

大数据环境下基于BIM与CNN的电力工程造价优化算法

王林峰, 张文静, 刘云, 陈志宾, 王立功

2024, 46(1): 7-12. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.02

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针对大数据环境下电力工程造价在精准化、动态化等方面存在的不足,提出了一种基于BIM与CNN的电力工程造价优化算法。利用BIM技术的特点进行电力工程全生命周期的造价管理,实现了造价的动态化管控。并且采用Levenberg-Marquardt规则算法改进卷积神经网络,通过改进后的CNN网络对每个工程环节的造价完成预测,从而优化整个工程的施工方案。结合相关的电力工程造价数据,基于Matlab对所提算法进行实验测试。结果表明,当学习率为0.010时CNN网络的性能最佳,所提算法的预测准确率为94％,并且与造价的真实值最为接近。

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电气工程

基于张量链的电网大数据多模态预测方法

陈彬, 徐欢, 邹文景

2024, 46(1): 13-18. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.03

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为了优化大数据预测系统的准确率和运算耗时,在张量理论的基础上,提出了一种适用于电网领域的多模态预测方法。通过综合运用张量和马尔科夫理论,设计了一种具有较强适应性的多元多阶马尔科夫模型,以及无假设前提的马尔科夫转移方法。在此基础上,基于张量链理论的短期预测和长期预测算法,提出了具有较低计算复杂度的大数据多模态预测方法。相关仿真验证结果表明,与经典马尔科夫预测方法相比,基于张量链的多模态预测方法具有更高的预测准确率与更少的运算耗时。

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电气工程

基于模糊神经网络的电网消防预警算法

赵嘉兴, 荆玉智, 张彦

2024, 46(1): 19-23. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.04

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针对传统基于阈值判别方法的电网火灾预警系统预测精度低、抗干扰能力弱的问题,提出了一种基于模糊神经网络的电网消防预警算法。该算法利用神经网络学习大规模电网数据,使用模糊逻辑推理算法来提升预测结果的推理能力,并通过结合神经网络对大规模数据的学习能力和模糊逻辑算法的推理能力来分析电网线路参数,从而提升电网消防预警系统的精度和抗干扰能力。实验与仿真结果表明,所提出方法能显著提升电网火灾的预警精度,且使用模糊逻辑推理可以得到更符合实际情况的电网火灾预警结果。

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电气工程

基于深度自回归模型的电网异常流量检测算法

李勇, 韩俊飞, 李秀芬, 王鹏, 王蓓

2024, 46(1): 24-28. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.05

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针对电网中行为种类复杂多样且数量众多的问题,提出了一种基于自回归模型的电网异常流量检测算法。该算法利用深度自编码网络自动提取网络流量数据的特征,降低异常流量检测的分析周期,并自动挖掘数据的层次关系。通过支持向量机对提取的特征进行分类,实现对异常流量的检测。仿真实验结果表明,所提算法可以分析不同攻击向量,避免噪声数据的干扰,进而提高电网异常流量检测的精度,对于流量数据处理具有重要意义。

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电气工程

基于多目标优化的变电站消防资源配置算法

刘毅敏, 张聪伟, 王慧刚

2024, 46(1): 29-34. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.06

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针对变电站消防资源分配与分布不均匀的问题,提出了一种基于多目标优化的变电站消防资源配置算法。该算法采用电力生产场所的道路网作为变电站消防责任区划分的依据,并结合各划分区域的消防需求构建消防资源配置模型。根据该模型的特点,在帕累托最优解的约束下提出了一种基于模拟退火的多目标优化算法,来求解该消防资源配置模型。仿真与实验结果表明,所提出的消防资源配置模型更符合实际变电站各场所分布的特点,且所提出的多目标优化算法得到的消防资源分配结果能在消防资源有限的条件下,实现最大的配置效益和快速的消防响应。

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电气工程

基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略

贾俊青, 段玮頔

2024, 46(1): 35-41. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.07

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为解决新能源、电动汽车、储能等新技术应用下,高复杂度电力系统电压稳定控制问题,提出了一种基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略。该方法引入模糊理论中的隶属度函数,根据系统节点与不同分区之间的耦合程度制定无功控制策略。根据灵敏度计算网络各个节点之间的电气距离,通过模糊聚类算法对节点进行初步分区,并采用聚类融合算法对聚类产生的多个结果进行融合,从而得到最终分区结果。根据关键节点对各个分区的隶属度制定主辅控制策略。IEEE30节点输电网络的算例分析表明,该控制策略可以有效实现对无功功率的控制。

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电气工程

基于灰色系统理论的电网工程绿色建造模糊综合评价模型

张琦, 姜雪, 张鸥, 张爽莹, 刘松楠

2024, 46(1): 42-48. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.08

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为贯彻落实绿色发展理念,提升现有电网工程绿色建造评价方法的全面性、系统性以及客观性,提出了一种基于灰色系统理论的模糊综合评价模型。通过研究影响电网工程设计、施工与交付等环节的重要绿色评价因子,构建了多层次的绿色建造评价指标体系。并基于灰色系统理论确定指标权重,建立了多层级模糊综合评价模型。同时选取电网工程案例来进行验证,证明了该模型能够科学、合理地确定各指标的权重,从而为电网工程绿色建造评价及不断优化提供了支撑。

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电气工程

基于无人机机载AI模块的电力巡检技术

王昊, 丁国斌, 杨家慧

2024, 46(1): 49-53. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.09

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针对输电线路无人机巡检实时性和准确性的要求,深入研究了YOLOv3目标检测算法在无人机巡检机载AI模块中的应用。利用将目标检测候选区选取和对象识别合二为一的YOLOv3算法,结合多尺度特征融合方式实现了目标检测的高准确性和实时优化,并采用残差块解决了模型退化问题。输电线路绝缘子检测结果表明:YOLOv3算法平均精度可达90％,相同条件下YOLOv3算法平均处理速度约为Faster RCNN算法的3.2倍,约为SSD算法的1.6倍。

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电气工程

云边协同背景下基于融合RF算法的电网数据资产综合处理技术

陈浩敏, 梁锦照, 马赟, 李晋伟

2024, 46(1): 54-59. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.10

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针对现有大多数方法难以充分挖掘出电网数据潜在价值的问题,提出了一种云边协同背景下基于随机森林算法结合BP神经网络的电网数据资产综合处理技术。该技术在靠近电网数据源一侧部署边缘计算节点,以构建云边协同环境下的电网数字化资产管理系统。利用随机森林算法设计分类器完成电网数据类型的划分,并将各类型数据输入至BP神经网络中进行学习,通过不断地迭代优化输出相应的综合处理结果。基于Python平台进行的实验分析结果表明,所提技术的分类准确率均超过了90％,能够有效提升电网数据资产的处理效率。

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电气工程

结合ECC算法的电力监控网络智能接入协议

曹小明, 张华兵, 叶思斯, 石宏宇, 魏理豪

2024, 46(1): 60-65. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.11

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为了进一步降低电力监控网络遭受攻击的风险,基于ECC公钥加密算法,提出了具有较高安全性能的智能接入协议。通过研究电力监控网络的基本架构和安全体系,总结了电力监控终端所面临的多种攻击方式。并在此基础上,利用ECC公钥加密算法,深度改进适用于电力监控网络的智能接入协议,进而优化协议的加密耗时、解密耗时及安全强度等多项参数。仿真结果表明,与基于RSA算法的协议相比,基于ECC算法的智能接入协议具备更高的安全强度。

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电气工程

基于LSTM人工神经网络的电力系统负荷预测方法

陈胜, 刘鹏飞, 王平, 马建伟

2024, 46(1): 66-71. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.12

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针对电力市场环境下短期电力系统负荷预测准确性较低的问题,提出了一种基于LSTM人工神经网络的组合预测模型。分析了LSTM神经网络和其变体GRU神经网络在进行负荷预测时学习时序特征的独特优势,并以卷积神经网络作为负荷数据的特征提取层,结合GRU网络构建了组合模型,通过建立残差预测模型对结果进行修正。仿真结果表明,具有记忆功能的神经网络预测效果要优于ANN和SVM模型,且所提出残差预测模型的负荷预测平均相对误差约为1.79％,其准确性高于单一算法的负荷预测模型。

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材料科学与工程

Al₂O₃层厚度对PbZrO₃/Al₂O₃异质结薄膜储能性能的影响

王占杰, 于海义, 邵岩, 王子权, 白宇

2024, 46(1): 72-76. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.13

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为了提高Pt/PbZrO₃/Pt电介质电容器的储能密度,通过热蒸镀和自然氧化方法在Pt/Ti/SiO₂/Si基板上沉积了厚度为0～10 nm的Al₂O₃(AO)层,采用化学溶液沉积法制备PbZrO₃薄膜,研究了Al₂O₃层厚度对PbZrO₃/Al₂O₃(PZO/AO)异质结薄膜储能性能的影响。结果表明:随着AO层厚度的增加,PZO/AO异质结薄膜的击穿电场强度逐渐增大,极化电场电滞回线由反铁电特征转变为铁电特征。当PZO/AO异质结薄膜的AO层厚度为5 nm时,储能密度最大值为21.2 J/cm³。

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材料科学与工程

T6态热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5Ag合金的低周疲劳行为

王莹, 陈立佳, 周舸, 张浩宇, 张思倩

2024, 46(1): 77-81. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.14

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为了揭示经过T6处理的热挤压Al-5Cu-0.8Mg-0.15Zr-0.2Sc-0.5Ag合金在不同温度下的低周疲劳变形与断裂行为,对T6态热挤压合金进行了室温和200 ℃条件下的低周疲劳实验。结果表明:在室温和200 ℃下合金塑性应变幅与载荷反向周次之间服从Coffin-Manson公式,而弹性应变幅与载荷反向周次之间服从Basquin公式;合金在室温和200 ℃下低周疲劳变形时,在较低外加总应变幅下疲劳变形机制主要为平面滑移,而在较高外加总应变幅下疲劳变形机制主要为波状滑移;室温和200 ℃下合金的疲劳裂纹均萌生于疲劳试样表面并以穿晶方式扩展。

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机械工程

电火花加工用磁悬浮驱动器控制系统

赵芳, 张健, 孙凤, 徐方超, 栾博然, 刘洋, 张晓友

2024, 46(1): 82-90. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.15

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针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器所产生的电磁力进行仿真分析,通过设计传统PID控制系统及模糊PID控制系统对磁悬浮驱动器的控制效果进行仿真与实验验证。结果表明,该磁悬浮驱动器具有较好的跟随特性和快速的响应速度及符合要求的电磁力,满足微细电火花加工要求。

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机械工程

横向冲击载荷下齿形双螺母防松性能

孟宪松, 马池, 闫明

2024, 46(1): 91-96. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.16

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针对螺栓连接结构在舰船爆炸冲击中容易发生松动的现象,设计了一种齿形双螺母的防松结构。利用局部滑移理论分析齿形双螺母的防松原理,采用有限元仿真法,通过预紧力和微滑移的变化量对其防松性能进行分析,并研究了齿形双螺母防松性能的影响因素及其影响规律。研究结果表明:横向冲击载荷下,齿形双螺母预紧力下降慢,微滑移变化小,具有较好的防松性能;当楔形角与螺纹升角相同时,防松效果最差;楔形角越大,齿形数量越多,齿形双螺母的防松效果越好。

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信息科学与工程

基于磁各向异性的管壁应力集中区域检测方法

杨理践, 吕志鹏, 高松巍, 郑福印, 刘斌

2024, 46(1): 97-102. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.17

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针对应力集中导致管壁发生屈服失效的问题,提出了利用磁各向异性检测管壁应力集中区域的方法。从能量角度出发,研究了应力导致管壁产生磁各向异性的机理,建立了管壁当量应力与磁各向异性探头输出电压信号的数学模型,通过计算管壁的当量应力判断其是否发生屈服失效,搭建了应力检测实验平台。实验结果表明,应力会导致管壁产生磁各向异性,磁各向异性检测方法能够检测出管壁当量应力的变化趋势和主应力方向所在延长线的角度,进而判断管壁是否产生应力集中区域。

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信息科学与工程

基于模糊测试技术的电力工控系统漏洞挖掘算法

贺晋宏, 冯楠, 付强, 付敏, 罗义钊

2024, 46(1): 103-108. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.18

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针对工控系统运行环境封闭带来的传统漏洞检测无法导出系统组件进行分析的问题,根据工控网络协议特征,结合测试用例变异因子,针对Modbus_TCP公开协议提出一种改进的电力工控系统漏洞测试挖掘方法。所提方法利用变异因子与工控协议特征依赖关系,改造协议测试用例。通过将测试用例的特征值和数据域的长度值因子及其数值的选择进行合并,并做归一化处理,进而简化协议测试过程中变异因子的执行次数。针对Modbus_TCP工控协议的模糊测试结果表明,改进后的Fuzzing测试表现出了更高的测试用例接收率和测试效率,测试样例的平均接收率至少提高50％。

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信息科学与工程

大数据联盟下一种分布式光伏资源共享算法设计

刘洋, 刘吉成

2024, 46(1): 109-114. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.19

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为了提升分布式光伏资源利用率,提高时均用电效率,提出大数据联盟下分布式光伏资源共享算法。依据光伏发电储电用电价值链建立资源共享目标,并在约束条件下利用线性电力系统网络模型建立主导节点选择矩阵,划分资源共享集群。针对集成的分布式光伏资源,依据大数据联盟理论,将资源共享分为两种资源共享模式,建立资源共享动态模型,实现资源共享。结果表明,所提方法的资源共享效果较好,能够有效提升资源利用率,具有一定的应用价值。

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信息科学与工程

基于PKI公钥体系的电力监控网络安全接入机制

章熙, 段金长, 刘晓放, 张洪略

2024, 46(1): 115-120. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2024.01.20

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针对电力监控网络服务请求繁多、身份认证速度慢等网络拥塞问题,通过深入分析网络通信过程中数据泄漏发生原理,并基于PKI机制下的挑战响应模式对通信双方的密钥进行动态更新,利用哈希函数对用户身份在通信前做及时认证,设计了一种安全电力监控网络安全的接入体系,实现对网络节点的信息化控制。实验结果表明,所提的基于PKI机制的方案较传统基于对称机制的方案在牺牲少量计算代价的情况下,可实现通信数据高保密高可靠传输,在密钥协商的相互认证阶段本文花费的通信开销相较于对称机制节省约4％。

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