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期刊信息/Journal information
高电压技术
中国电力科学研究院　中国电机工程学会
高电压技术

中国电力科学研究院　中国电机工程学会

杨迎建

月刊

1003-6520

hve@sgepri.sgcc.com.cn

027-59835528

430074

湖北省武汉市珞瑜路143号武汉高压研究所

高电压技术/Journal High Voltage EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为国内外唯一集中、全面地反映当前高电压技术领域科技信息的专业技术刊物，国内外公开发行，是国务院学位办审定的中文重要期刊、中文核心期刊，EI page one和《科技文献通报》收录期刊。本刊根据电力生产、建设、科研、教学需要提供导向性、实用性信息及技术措施，推广实用技术的成果，为我国科技发展、领导决策、促进生产发挥接口、载体和桥梁作用。本刊报道内容包括高压设备、输电线路、系统暂态、测试工程、电磁、城网供电、电力电子等及生态环保生物医疗等边缘、交叉学科。既有基础理论研究也有工程实践应用。本刊读者对象为电力系统生产、建设、运行、管理部门及相关产业科研、设计、制造单位的领导、科技人员、大专院校师生及其他相关工程技术人员。
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    基于共有特征评分的解耦知识蒸馏输电线路金具检测方法

    赵振兵吕雪纯苗思雨赵文清...
    5229-5237页
    查看更多>>摘要：输电线路金具航拍图像具有目标占比小和背景过于复杂的特点,为了将对金具目标检测性能优越的教师网络性能迁移到学生网络,提出了一种基于共有特征评分的解耦知识蒸馏输电线路金具检测方法.首先,根据Ground-truth框将图像特征解耦为前景和背景区域,在前景区域对教师模型特征金字塔中每一层特征信息分类评分,聚合所有类别分类分数作为共有特征蒸馏掩码.其次,为了保证整幅图像的完整性,采用GcBlock模块捕获金具目标与背景、其他金具之间的关系,以此将教师模型生成的图像特征知识完整地迁移到学生网络.最后,通过自建金具图像检测数据集验证该文提出方法的有效性,实验结果表明:将该文方法应用于双阶段、单阶段模型均可大幅提升参数量小的网络检测性能,Faster R-CNN、RetinaNet的学生网络交并比阈值为0.5的平均精度(mAP_50)分别提升了 25.9％、31.4％,有的甚至超过教师网络检测精度;针对防震锤、调整板、重锤目标,Cascade R-CNN模型中学生网络的平均精度显著提升.该文研究方法实现了对金具目标的高效检测,达到了检测性能与资源消耗的平衡.

    金具目标检测知识蒸馏教师模型学生模型共有特征评分

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    基于强化学习的局部放电深度诊断模型的自动剪枝与轻量化部署

    朱永利钱涛
    5238-5247,中插1页
    查看更多>>摘要：目前在PC计算机或服务器端研发的各种基于局部放电信号采样数据的放电识别模型正判率高的几乎都是深度模型,这种模型的体量大,对计算机资源要求高,无法在局部放电检测装置上运行.为此,提出了基于强化学习的局部放电深度诊断模型的自动剪枝方法与模型轻量化部署方案.在服务器端,采用深度强化学习进行智能体训练,通过与原始局部放电诊断模型交互进行自动搜索进而确定每层的剪枝率;再根据几何中值的滤波器剪枝(FPGM)方法来判别滤波器的重要程度,实现参数的裁剪.仿真实验结果表明:该方法在轻量化系列模型MobileNetV1、V2以及ResNet50经典系列神经网络上取得了 85％以上的参数压缩效果.将压缩后的轻量化模型转换成轻量级的ONNX格式,保存在一台便携式电脑上,并通过无线传输方式将模型植入到树莓派智能终端中,进而在智能终端上实现了局部放电的诊断实验模拟.测试结果表明:使用该方法部署的剪枝后局部放电诊断模型在内存占用、功耗以及推理时长等性能指标方面都有很大改善.

    局部放电强化学习剪枝神经网络几何中值的滤波器剪枝模型的边缘部署

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    基于SMA-VMD和能量熵的高压断路器故障诊断

    范兴明许洪华李涛张鑫...
    5248-5258页
    查看更多>>摘要：针对高压断路器机械故障特征难以从分合闸振动信号中有效提取的问题,提出了一种基于优化变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)参数和提取能量熵(energy entropy,EE)作为故障特征值的方法.首先,利用黏菌优化算法(sticky mushroom optimization algorithm,SMA)以最小包络熵为适应度函数对VMD算法的参数组合[K,α]进行全局寻优.其次,根据寻优结果设定VMD算法参数对信号进行分解,得到K个固有模态分量(intrinsic modal components,IMF).然后,计算各模态分量的能量熵,借助相关系数筛选与原始信号较相关的模态分量,构建特征向量并随机划分训练集、测试集.最后,将训练集输入支持向量机(support vector machine,SVM)中训练分类模型,利用已训练的模型对测试集样本进行分类.在1台12 kV高压断路器上进行实验验证,分类结果表明,该文提出的SMA-VMD-EE模型状态识别准确率为95％,相较于VMD-EE、PSO-VMD-EE、SMA-VMD-SE模型的准确率均有所提高,验证了所提方法的有效性和可行性.

    高压断路器变分模态分解黏菌优化算法能量熵故障诊断

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    基于MIC与IAOA-DBN的充油电缆终端故障诊断方法

    连鸿松杨静雨李长云
    5259-5268页
    查看更多>>摘要：高压充油电缆终端的可靠运行是电缆线路稳定运行的前提,但传统充油电缆终端故障诊断模型存在效率低、可靠性差等问题.为准确判断充油电缆终端故障,提出一种最大互信息系数(maximal information coefficient,MIC)结合改进阿基米德算法(improved Archimedes optimization algorithm,IAOA)优化深度置信网络(deep belief network,DBN)的充油电缆终端故障诊断方法.首先,采用MIC理论对电缆终端用硅油中溶解气体浓度的特征量进行降维处理并提取特征量;其次,将优选的特征量作为DBN网络模型的输入,并针对DBN网络超参数选取困难的缺点,提出采用IAOA优化DBN网络模型的超参数;再者,针对AOA算法容易陷入局部最优和搜索能力差等不足,引入多种改进策略优化AOA的方法提高AOA的寻优能力.最后,通过搭建充油电缆终端故障模拟实验平台,收集充油电缆终端故障样本数据并创建类别样本标签,验证了该模型的可行性.实例表明,所提出的诊断方法可以较好地完成故障诊断,测试集的准确率为98.33％.与传统故障诊断模型相比,该方法稳定性好、识别精度高,可为保障高压充油电缆终端的可靠运行提供理论基础.

    充油电缆终端故障诊断最大互信息系数改进阿基米德优化算法深度置信网络

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    基于多尺度轻量化卷积的高压输电线路巡检

    李利荣梅冰戴俊伟毛锐...
    5269-5280页
    查看更多>>摘要：无人机搭载轻量化模型进行高压输电线路巡检对于保障输电系统的安全运行至关重要,针对目前轻量化模型中特征提取不够丰富导致高压输电线路巡检效果较差的问题,该文提出了一种多尺度轻量化卷积(multi-scale lightweight convolution,MSLConv),其进行了不同尺度与深度的特征融合,并实现了网络轻量化.同时在混洗注意力(shuffle attention,SA)中提出一种新的更具适应性的通道混洗方法,并将MSLConv与SA相结合设计了MSLConvSA 1与MSLConvSA2特征提取模块,提高了 MSLConv的通道利用率.在处理样本输出时,提出了一种基于样本的双重归一化与激活的组合方法,该方法能在通道数较少的轻量化模型中对通道特征进行更细粒度的调整,且能更好地建立样本间的特征关系.最后以YOLOv5n为基线进行一系列改进,得到了 MSV1与MSV2两种模型.经实验证明,相对于基线,这两种模型的参数量分别减少了 43.8％和28.6％,计算量分别减少了 38.1％和23.8％.同时,mAP@.5(IoU阈值为0.5时的平均检测精度值)分别提升了 5.2％和5.4％,mAP@.5:.95(IoU阈值为0.5～0.95,取步长为0.05时的平均检测精度值)分别提升了 3.3％和4.7％.

    高压输电线路巡检轻量化模型混洗注意力MSLConvYOLOv5n

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    宽频带电流互感器误差校验系统研究

    王斯琪姜春阳聂高宁陈习文...
    5281-5288页
    查看更多>>摘要：随着电力电子设备大量应用,谐波电流影响逐渐增加.电力电流互感器在谐波条件下的计量能力须开发相应校验系统.传统校验设备仅能开展工频下测试,为解决谐波条件下的电流互感器的计量特性测试难题,提出并研制了基于有源补偿高准确度电流变换方法的宽频带电流互感器误差校验系统.该文重点介绍了高准确度电流变换部分,首先基于有源补偿方法设计了宽频率零磁通电流互感器,推导计算了其理论模型,提出了基于陷波反馈设计方法,显著降低重点频率下电流变换误差,提出传统跨阻放大器的宽频带补偿方法,在电路环路中增加同相放大单元,理论并仿真计算了补偿效果,补偿方法可显著降低跨阻放大器的幅值和相位误差.经测试,校验系统工频下测量不确定度分别为2.6×10-6和2.1 μrad,10 kHz范围内不确定度为30×10-6和20 μrad.

    谐波电流互感器校验电流互感器电子补偿误差测试

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    基于改进LightGBM混合集成模型的变压器故障识别方法

    荆澜涛张野张彬姚晔...
    5289-5300,中插2页
    查看更多>>摘要：针对变压器故障识别方法在处理不均衡故障数据时存在较大偏差的问题,构建了一种基于改进轻量级梯度提升机的混合集成模型,用以变压器故障识别.首先,提出一种结合梯度调和损失函数和交叉熵损失函数的改进轻量级梯度提升机(gradient harmonizing mechanism loss and cross entropy loss improved light gradient boosting machine,GCLightGBM),提升模型对数据集中少数样本的关注度.然后,针对GCLightGBM中参数特异性取值影响模型识别能力的问题,提出一种基于GCLightGBM的混合集成模型,进一步提高其准确率的同时,确保模型对现实多变不均衡数据集依然保持良好的准确率.实验结果表明,GCLightGBM可有效解决少数类样本准确率低的问题,整体准确率高达0.911.且针对其他多变不均衡数据集,基于GCLightGBM混合集成模型故障识别方法平均准确率高达0.988.

    变压器不均衡样本故障识别梯度调和损失函数Stacking集成框架

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    新型无环流空心电抗器电磁结构设计方法及工程应用

    张明泽王炳杰张健刘骥...
    5301-5309页
    查看更多>>摘要：空心电抗器作为电网中抑制过电压、滤波、无功补偿的重要电力设备,苛刻的运行环境对电抗器长期稳定运行有更高的要求.由于传统的电抗器设计方式及制造工艺差异,使得部分设计的电抗器包封间出现环流现象,需增加外部调匝线圈,因而使得电抗器出现了外加薄弱点,并增加了高寒地区大温差工作环境下包封绝缘出现开裂的风险.为了从根本上解决包封间环流及绝缘开裂这一技术难题,从电抗器电磁结构优化的角度出发,将小圆线并绕结构的常规视角转变至单组合导线串绕的结构方式上,构建了全新的电抗器电感值计算非线性方程组,并采用等温升约束条件及多端起头方式,实现了空间结构对称的无环流电抗器电磁结构的设计.最终通过等长绕线、强化匝间绝缘、减小包封绝缘厚度的设计思想,实现了首套无环流电抗器的电磁结构设计.设计完成的首套10 kV串联空心电抗器通过了型式及特殊试验,并在我国东北地区冬季成功挂网运行,相比与传统电抗器,新型无环流电抗器体积减小了 40％、温升降低了 32％,该文提出的新型无环流电抗器的设计方法将为中国空心电抗器高端制造提供了新的设计形式,这对于保障高寒地区空心电抗器的长期运行可靠性具有重要意义.

    空心电抗器环流现象电磁结构设计局部过热包封绝缘开裂

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    传感光纤熔接准直角对光纤电流互感器的误差影响及其评估策略

    陈争光徐子立岳长喜李嘉鑫...
    5310-5317页
    查看更多>>摘要：全光纤电流互感器具有安全性高、抗电磁干扰、频响范围宽等突出优势,已广泛应用于直流电流测量,然而其测量精度受到光纤传感环熔接角度准直偏差的干扰.为此基于耦合模方程与琼斯矩阵建立了光纤电流传感数学模型,理论分析了光纤电流互感器存在传感环熔接误差时的温度特性与非线性误差特性.针对实际熔接偏差分布特性提出了全光纤电流互感器在现场二次熔接后的全电流范围测量误差评估策略,理论计算的全光纤电流互感器比差与实测值在全电流范围内一致.该文提出的非线性误差评估方法能够在不进行全电流范围试验情况下判断现场熔接后的全光纤电流互感器是否满足测量精度要求,有效保障了光纤电流互感器二次熔接后的测量精度.

    全光纤电流互感器保偏光纤熔接琼斯矩阵非线性误差准直偏离角

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    基于流固耦合模型的柔性低频输电变压器振动特性

    李晓华刘轶赵文彬赵义焜...
    5318-5326页
    查看更多>>摘要：变压器的振动特性反映了变压器的运行状态和健康状况,间接影响系统的稳定性与可靠性.为此,结合某柔性交流输电工程,搭建了 20 Hz低频变压器空载运行"振源-油-箱体"的多物理场流固耦合仿真模型,研究了低频变压器的振动特性,并实地测量低频变压器电流及空载时油箱表面的振动特性,以验证仿真模型的正确性.研究结果表明:考虑流固耦合时油箱振动加速度变小,阻尼效应更能精确模拟变压器油箱的振动.与工频变压器相比,20 Hz低频变压器空载运行时相电流谐波幅值较小,且谐波无明显主导次数;油箱振动信号的频谱主要集中在二倍频40 Hz处,高次频谱中160 Hz处振动比较突出;在振动监测点选取方面,铁芯叠积方向上铁芯柱对应箱体的中部测点最具有监测意义,可在避开加强筋等部件影响的同时保证振动信号的收集,该研究可为未来海上柔性低频所用变压器的状态评估提供技术支撑.

    低频变压器流固耦合振动监测振动特性

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