上海交通大学学报

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1. 基于门控循环注意力网络的配电网故障识别方法

陈昊蓝, 靳冰莹, 刘亚东, 钱庆林, 王鹏, 陈艳霞, 于希娟, 严英杰

上海交通大学学报 2024, 58 (3): 295-303. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.091

摘要（254）

HTML （12）

PDF（pc）（2938KB）（2986）

为了提高小样本条件下配电网故障辨识准确率,提出一种门控循环注意力网络模型.首先,通过注意力机制赋予故障相中关键周期较高权重,通过加权运算使得模型更加关注上述关键信息.其次,利用门控循环网络处理波形序列,该网络利用门控信号控制记忆传递过程,并借由记忆传递建立序列中不同阶段输入波形和故障类别概率间的关系,从而提升识别准确率.基于仿真数据和实际数据的实验均表明:所提方法在小样本条件下的可靠性和准确率远优于同等条件下支持向量机、梯度提升决策树、卷积神经网络等常用分类模型,为配电网故障辨识技术提供了一种新思路.

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2. 退化系统的质量控制、状态维修与备件订购联合策略优化

韩梦莹, 马书刚, 杨建华, 李伟, 马志超

上海交通大学学报 2024, 58 (3): 361-370. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.356

摘要（190）

HTML （8）

PDF（pc）（5697KB）（2690）

针对关键生产系统退化过程中出现3种状态的问题,提出基于延迟时间理论的质量控制、状态维修与备件订购联合策略.首先,考虑系统退化状态与产品质量之间的函数关系,设计了在系统退化初期检查系统状态,而在退化后期检查产品质量的两阶段检测策略.其次,根据状态检测信息、产品质量信息及故障信息选择应采取的维修活动,结合系统更新时备件所处的状态确定检测周期内各种可能的事件,构建有限时域内的平均费用率模型.然后,基于离散事件仿真和响应曲面法设计优化算法以快速近似求解模型.最后,通过算例分析部分将所提联合策略与对比模型策略进行比较,验证了所提联合策略的有效性与可行性.

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3. 基于数据驱动的核电设备状态评估研究综述

许勇, 蔡云泽, 宋林

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 267-278. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.502

摘要（4131）

HTML （323）

PDF（pc）（1383KB）（1686）

核电设备全生命周期的状态评估对提高核电厂安全性、经济性影响重大.以往国内核电厂对系统、设备、构筑物的运维评估手段多依赖于设备自身报警机制、简单阈值判断或者现场工程师经验.随着在线监测系统在核电厂的应用实施和海量设备运行数据的积累,利用数据驱动技术进行设备健康状态评估已经成为行业关注重点.对此,介绍核电在线监测系统现状,分析主要核电设备存在的常见故障,并将核电设备的状态评估归纳为异常检测、寿命预测和故障诊断共3大问题,分别综述其研究和应用现状,重点阐述深度学习技术在该领域的应用潜力.在此基础上,进一步分析核电厂设备状态评估面临的挑战和可能的解决方案.

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被引次数: CSCD(4)

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4. 共轴双旋翼动力学建模与验证

胡金硕, 黄健哲

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 395-402. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.044

摘要（4352）

HTML （109）

PDF（pc）（2567KB）（1474）

建立共轴双旋翼动力学模型可用于共轴多旋翼飞行器的控制器设计、飞行模拟等研究,需要同时兼顾模型的计算实时性和精度.首先,基于伴随理论推导包含旋翼尾迹的全流场诱导速度计算模型.然后,在单旋翼有限状态入流模型基础上进行扩展,建立考虑尾迹倾斜的共轴双旋翼有限状态动力学模型.最后,推导共轴双旋翼悬停状态上下旋翼推力计算公式,并进行试验验证.研究结果表明:所建立的动力学模型计算复杂度在可接受的范围内,推力计算值与测试值在一定转速范围内基本吻合,并可很好地反映出共轴双旋翼推力损失趋势.

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5. 大规模新能源汽车接入背景下的电氢能源与交通系统耦合研究综述

李佳琪, 徐潇源, 严正

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 253-266. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.464

摘要（4535）

HTML （972）

PDF（pc）（2106KB）（1460）

新能源的大规模开发利用是实现“双碳”目标的重要手段.可再生能源发电耦合制氢技术在提高可再生能源消纳率的同时,加速了新能源汽车的普及.未来,电氢能源系统与交通系统的耦合将会更加密切.以大规模新能源汽车接入为背景,首先综述了电氢能源系统的发展现状,并对耦合系统制氢、出力波动平抑以及参与电力系统优化运行3种工作模式进行了介绍.在此基础上,从不同能源角度出发,分别对电力-交通耦合系统中的联合规划与优化运行研究现状以及氢能-交通耦合系统中的加氢站优化与氢能运输相关问题进行了总结分析.最后,结合当前研究中存在的瓶颈,从动态模型构建、不确定性因素影响等方面对未来可行研究方向进行了展望.

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6. 基于多源异构数据的风机多模态装配工艺知识图谱建模

胡志强, 刘鸣飞, 李琦, 李心雨, 鲍劲松

上海交通大学学报 2024, 58 (8): 1249-1263. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.062

摘要（412）

HTML （16）

PDF（pc）（11842KB）（1458）

风力发电机装配工艺信息通常分散于以三维模型、自然文本、图像等多模态信息构成的工艺文件中,导致数据维护和工艺知识获取成本高、效率低.针对这一问题,提出一种基于多源异构数据的风力发电机多模态装配工艺知识图谱建模方法.首先,分析工艺特点给出风力发电机多模态知识工艺图谱(MPKG-WT)中各类概念,完成图谱本体构建;其次,基于多源异构数据及各模态特点,利用数据分析、知识抽取和语义相似度计算等技术实现图谱的自动实例化;最后,以某风力发电机企业装配工艺数据为例,实现MPKG-WT构建,并开发辅助装配工艺设计系统进行验证.研究结果表明,MPKG-WT较单模态图谱蕴含更丰富的知识,且不同模态数据之间能够互补,显著提升装配工艺设计效率.

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7. 一种并网逆变器直流电容容值辨识方法

朱城昊, 王晗, 孙国歧, 魏晓宾, 王富文, 蔡旭

上海交通大学学报 2022, 56 (6): 693-700. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.515

摘要（1145）

HTML （1284）

PDF（pc）（5050KB）（1390）

直流电容是并网逆变器中最易老化失效的器件之一,对其进行容值参数辨识可以及时发现并更换老化电容,有利于提高系统可靠性.提出一种基于预充电电路的并网逆变器直流电容容值辨识方法,通过分析预充电过程中电容容值与充电电流、电压的数值关系,结合历史运行数据,构建电容状态特征向量集合.利用该集合训练支持向量回归(SVR)模型,建立状态值与容值的回归预测关系,并采用粒子群优化(PSO)算法对模型进行优化,优化后的模型可用于直流电容容值辨识.仿真和实验结果表明,所提方法可对并网逆变器直流电容进行容值辨识,辨识误差小于0.95%.该方法无需增加硬件电路且不改变控制算法,具有一定的实用价值.

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8. 计及尾流效应的风电场短路故障动态等值建模

余浩, 黎灿兵, 叶志亮, 彭穗, 任万鑫, 陈思捷, 唐彬伟, 陈达伟

上海交通大学学报 2024, 58 (6): 798-805. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.476

摘要（1133）

HTML （10）

PDF（pc）（2071KB）（1387）

快速、准确分析大型风电场短路特性具有重要的工程应用价值,而尾流效应影响下风电场各机组短路特性差异大,需建立风电场短路故障时等值模型.提出一种考虑尾流效应影响的风电场短路故障动态等值方法,首先定义尾流效应因子反映机组受尾流效应影响程度,并采用尾流效应因子作为分组依据,缩小尾流效应影响下组内各机组运行状态差异性.为提高非对称短路故障下的等值模型有效性,分析风电场短路时正、负、零三序网络的构成,提出适用于零序集电网络的等值方法,搭建平台并加以验证.仿真结果表明,该风电场短路故障动态等值模型能准确反映尾流效应影响下风电场有功、无功短路输出特性.

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9. 分布式绿色能源碳交易机制及碳数据管理的挑战

李幸芝, 韩蓓, 李国杰, 汪可友, 徐晋

上海交通大学学报 2022, 56 (8): 977-993. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.450

摘要（1178）

HTML （900）

PDF（pc）（2604KB）（1348）

为了实现“碳达峰、碳中和”双碳目标,需要加快构建以绿色能源为主体的电力系统.随着系统规模增长,基于区块链技术的分布式绿色能源碳交易机制和碳数据管理技术可有效鼓励绿色能源发展,成为低碳电力推行的有效手段.而精确实时的碳计量将进一步为交易信息的准确性和安全性提供数据支撑.介绍目前绿证交易和碳交易的研究现状,分析区块链技术在绿电追溯、绿证交易、碳交易、绿证与碳资产联合市场4个方向的关键技术适用性;研究当前碳计量方式的具体数学模型,讨论分析适用于区块链架构的碳源追溯计量数据可用性,并对碳计量方式的未来发展提出参考建议.

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10. 考虑安全飞行通道约束的无人机飞行轨迹多目标优化策略

黄宇昊, 韩超, 赵明辉, 杜乾坤, 王石刚

上海交通大学学报 2022, 56 (8): 1024-1033. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.154

摘要（1025）

HTML （43）

PDF（pc）（5684KB）（1255）

针对无人机在复杂环境下难以规划出兼顾平滑性和安全性等指标的时域连续轨迹问题,基于安全飞行通道提出了一种多目标轨迹规划算法.在基于快速拓展随机树(RRT)改进的RRT^*算法生成的初始离散路径点基础上,建立以凸多面体集合表示的安全飞行通道;根据轨迹在安全飞行通道内部的约束建立安全项目标函数,结合飞行平滑性、动力学特性、飞行时间等性能指标,建立加权多目标优化函数;采用基于梯度下降的凸优化算法,对离散路径点的位置、速度、加速度及轨迹的时间分配进行优化,生成分段多项式表示的时域连续轨迹.基于煤矿井下等复杂环境对算法的有效性及相关性能进行试验及对比验证,结果表明:相比现有算法,本文算法在综合性能上有一定的提升.

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11. 浅海质点振速场强度的深度分布特性

张海刚, 谢金怀, 刘佳琪, 龚李佳, 李智

上海交通大学学报 2024, 58 (7): 995-1005. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.073

摘要（1520）

HTML （6）

PDF（pc）（6512KB）（1227）

质点振速场强度的深度分布特性对水声探测与估计具有重要影响.基于简正波非相干模态和变换到角度积分的近似条件,推导出质点振速的非相干简正波的角度积分形式,避免了本征值和本征函数的复杂计算,并揭示了质点振速强度在声源深度及对称深度具有显著变化特性的物理机理.数值结果表明:非相干质点振速的角度积分解析式可实现快速计算,并可较好地表征出质点振速强度的深度分布特性;同时,由于简正波模态幅度函数的叠加效应,垂直质点振速与水平质点振速的深度分布存在显著差异性;随后,以质点振速强度差为研究对象,分析了水平距离、声源频率、声速剖面及海水深度等参数对质点振速场强度的深度分布特性的影响.相关结论可为基于矢量场的被动目标深度估计提供理论依据.

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12. 考虑5G基站低碳赋能的主动配电网优化运行

曾博, 穆宏伟, 董厚琦, 曾鸣

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 279-292. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.367

摘要（4362）

HTML （388）

PDF（pc）（3102KB）（1140）

5G基站的大量接入为未来电力系统的低碳化发展提供了新的可能.通过激励5G基站参与需求响应,并将其纳入现有主动配电网(ADN)运行框架,能够在降低5G基站自身用电成本的同时,促进可再生能源(RES)消纳和高效利用.提出了一种考虑5G基站低碳赋能的ADN多目标区间优化运行方法.在深入分析5G基站与配电网互动模式的基础上,构建了5G基站运行灵活性描述模型,并采用系统动力学方法分析了5G基站对配电侧碳减排的作用.以系统运行成本和碳排放量最小化作为目标,考虑配电网和通信网两方面的约束限制,建立了含5G基站的ADN多目标运行优化模型.该模型通过对ADN中RES及5G基站设备联合调度,并采用区间方法考虑RES出力和通信负载的不确定性,可实现系统经济与低碳效益的综合最优.结合基于区间分析的等效转化和非支配排序遗传算法对问题进行求解,算例分析结果证明了所提方法的有效性.

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13. 计及电动汽车充电方式与多能耦合的综合能源系统低碳经济优化运行

张程, 匡宇, 陈文兴, 郑杨

上海交通大学学报 2024, 58 (5): 669-681. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.364

摘要（1237）

HTML （11）

PDF（pc）（4514KB）（1133）

为使多能耦合的综合能源系统(IES)在低碳经济运行下可满足负荷多样性的需求,提出一种在电动汽车(EV)不同充电方式下多能耦合的IES低碳经济运行双层优化配置方法.首先,搭建涵盖冷-热-电-气耦合的IES模型.然后,在日内调度运行阶段考虑阶梯碳交易机制以及EV不同充电方式等因素,实现日调度成本最低;在配置规划阶段以设备投资成本与年运行费用总和最低为目标配置设备容量.最后,利用Cplex求解上述两阶段目标函数并通过相互迭代得到最优配置方案与调度结果.结果表明:考虑剩余电量的EV充电方式与碳交易机制能显著降低碳排放量与系统运行成本,所提配置方法可实现多能耦合的IES低碳经济运行.

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14. 甲烷/氢气混合燃料贫预混旋流燃烧特性数值研究

王鑫慈, 刘爱虢, 吴小取, 张云杰

上海交通大学学报 2024, 58 (8): 1179-1187. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.502

摘要（164）

HTML （11）

PDF（pc）（22873KB）（1120）

采用数值模拟的方法,对燃气轮机燃烧室使用甲烷/氢气混合燃料时的混合比例对燃烧室的燃烧特性和污染物排放特性的影响开展了研究.结果表明:由于燃烧化学反应的作用,冷态和热态流场结构存在一定的差异,热态流场流速增高,回流区变大.氢气含量对燃烧室内热态流场的结构和温度分布特性会产生明显影响,氢气含量小于20%时形成中心回流区,可以维持稳定燃烧;氢气含量大于40%时,中心回流区消失,角回流区延长,出现了不同程度的自燃和回火现象;燃烧室进气温度越高自燃现象越明显,进气温度越低回火现象越明显;NO_x排放量随着氢气含量增加而增大,CO排放量随着氢气含量增加而减少,CO集中分布在主燃级燃烧区.

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15. 利用生成对抗网络实现水下图像增强

李钰, 杨道勇, 刘玲亚, 王易因

上海交通大学学报 2022, 56 (2): 134-142. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.075

摘要（2243）

HTML （62）

PDF（pc）（22386KB）（1099）

提出一种基于生成对抗模型的水下图像修正与增强算法.该算法将多尺度内核应用于改进的残差模块中,以此构建生成器,实现多感受野特征信息的提取与融合;判别器设计考虑了全局信息与局部细节的关系,建立了全局-区域双判别结构,能够保证整体风格与边缘纹理的一致性;最后,根据人类视觉感官系统设计了无监督损失函数,此部分无需参考图像进行约束,同时其与对抗损失和内容损失一起进行联合优化,能够得到更优的色彩和结构表现.在多个数据集上进行实验分析表明,此算法能较好地修正色偏、对比度,保护细节信息不丢失,在主客观指标上都优于典型对比算法.

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16. 基于深度学习的智能全局灵敏度分析

吴庶宸, 戚宗锋, 李建勋

上海交通大学学报 2022, 56 (7): 840-849. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.191

摘要（1207）

HTML （52）

PDF（pc）（1418KB）（1062）

提出一种将深度学习与灵敏度分析结合的端到端方法, 对深度模型的结构和激活函数进行特殊设计以适应后续灵敏度的计算,深度模型训练的同时对保存的权重信息进行反向传播计算灵敏度.在波士顿房价数据集、航迹融合数据集和G函数上的实验结果表明,所提方法相比于Sobol’法等经典方法在参数分布不均匀时准确性更高, 具备更强的鲁棒性, 相比于使用传统神经网络的方法准确性更高.此外,通过实验验证了基于深度学习模型的样本参数灵敏度可以优化模型的输出结果.

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17. 海上风电经柔性直流并网技术标准对比分析

余浩, 张哲萌, 彭穗, 张志强, 任万鑫, 黎灿兵

上海交通大学学报 2022, 56 (4): 403-412. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.465

摘要（2037）

HTML （1065）

PDF（pc）（1110KB）（1043）

对国内外海上风电经柔性直流并网标准的现状进行介绍,选取具有代表性的海上风电经柔性直流并网标准,从功率控制、故障穿越、电能质量、稳定性等几个方面进行对比,分析海上风电经柔性直流并网标准的发展趋势.对中国海上风电经柔性直流并网标准的制修订提供合理建议,以促进海上风电行业的发展.

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18. 波浪条件下地效翼型气动力的环量控制研究

刘浩, 孙建红, 孙智, 陶洋, 王德臣, 刘光远

上海交通大学学报 2022, 56 (8): 1101-1110. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.384

摘要（739）

HTML （38）

PDF（pc）（3280KB）（1043）

波浪海面气流环境相对复杂,严重影响了地效飞行器巡航过程中的稳定性与安全性.针对波浪条件下的地效翼型,应用数值方法分析了不同海况波浪形状和不同飞行攻角对翼型气动特性的影响,进一步研究了定常吹气和周期吹气方法对地效下的环量控制翼型气动力影响规律.计算结果表明:波浪海面地效下,翼型升力系数随波浪周期性变化,波浪的波高较高、波长较短,翼型攻角较大时升力系数波动的幅度较大;通过与波浪相对运动相同周期的吹气环量控制方法,可以有效地控制波浪海况下翼型升力系数的波动,增强地效飞行器的稳定性与安全性.

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19. 基于物理信息神经网络的船舶螺旋桨尾流场重构

侯先瑞, 周星宇, 黄骁骋

上海交通大学学报 2024, 58 (11): 1654-1664. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.101

摘要（408）

HTML （12）

PDF（pc）（18611KB）（985）

将物理信息神经网络(PINN)应用于船舶螺旋桨尾流场的重建.介绍了PINN的原理和基本框架;应用PINN求解Burgers方程,对PINN求解偏微分方程的可行性进行验证.利用计算流体力学(CFD)软件STAR CCM+对KVLCC2螺旋桨的敞水特性进行了数值模拟,得到了该桨在敞水中运动的流场信息.基于数值模拟得到的敞水桨流场特性信息,构造PINN训练样本集对PINN进行训练;训练后的PINN用于推断控制方程在任意时间和空间坐标的近似解.将PINN得到的速度和压力分布与STAR CCM+模拟的速度和压力分布进行了比较,对比结果验证了PINN在尾流场重建中的可靠性.研究结果表明,PINN可以应用于船舶螺旋桨尾流场的重建.

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20. 面向高比例新能源并网场景的风光-电动车协同调度方法

李林晏, 韩爽, 乔延辉, 李莉, 刘永前, 阎洁, 刘海东

上海交通大学学报 2022, 56 (5): 554-563. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.040

摘要（1035）

HTML （399）

PDF（pc）（1648KB）（981）

风光-电动汽车协同调度能够有效降低风光出力和电动汽车无序充电等多重不确定性对电力系统的不利影响.现有优化调度模型多以等效负荷波动最小为优化目标,仅考虑了等效负荷的整体波动性,无法衡量风光出力与负荷的匹配度且并未考虑不同出力场景下风光出力的差异性.针对上述问题,提出一种面向高比例新能源并网场景的风光-电动车协同调度方法.构建基于蒙特卡罗模拟的电动汽车无序充电模型;基于风光出力预测数据,构建基于Gap statistic和K-means++算法的风光出力典型日划分模型;以等效负荷方差和负荷追踪系数最小为双优化目标,构建风光-电动汽车协同调度模型,并采用NSGA-II算法求解.结果表明:所提模型能够有效提升风光出力与负荷的匹配度,降低等效负荷波动性,从而缓解风光出力和电动汽车无序充电等多重不确定性对电力系统的不利影响.

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21. 潜艇阻力及流场数值仿真策略优化分析

李鹏, 王超, 孙华伟, 郭春雨

上海交通大学学报 2022, 56 (4): 506-515. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.327

摘要（2263）

HTML （194）

PDF（pc）（13748KB）（977）

为探寻不同湍流模型对直航潜艇阻力和流场仿真计算的影响,基于STAR-CCM+平台,以标准潜艇模型Sub-off为几何研究对象,采用有限体积法结合10种湍流模型对Sub-off的水动力及流场特征开展数值仿真研究.首先,以LES-Smagorinsky湍流模型开展网格及时间步长收敛性计算.其次,选定合适的网格方案和时间步长,结合10种湍流模型开展特定工况下的仿真计算.最后,利用甄选好的湍流模型分析Sub-off的流场特征.结果表明:10种湍流模型在潜艇的水动力性能及流场特征的预报方面存在较大差异, LES-Smagorinsky湍流模型不仅能较好地预报潜艇的水动力性能及流场平均量,还能准确预报流场的二次量.

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22. 双馈风电场并网抑制频率振荡控制策略

刘新宇, 逯芯妍, 曾龙, 郝正航, 赵起放, 李现伟, 郝同盟

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 303-311. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.437

摘要（4362）

HTML （247）

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针对大型风电场跨区输送电能时引起的低频振荡问题,提出了一种阻尼系统低频振荡的单神经元自适应比例积分微分(PID)附加阻尼控制策略.通过对双馈风电机组的动态频率响应特性进行分析,构建了一种在单神经元自适应PID控制算法中引入二次型性能指标的风电场阻尼系统振荡控制器.通过对励磁变频器进行自适应调节,促使风电场快速发出有功功率,产生最大正阻尼,抑制系统低频振荡.利用MATLAB搭建含风电场的四机两区域电力系统仿真模型,通过对比验证了所提方法能够在系统发生低频振荡时有效抑制同步发电机功角的摇摆,改善系统惯性响应,降低电网发生低频振荡的风险.

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23. 基于集成学习的电动汽车充电站超短期负荷预测

李恒杰, 朱江皓, 傅晓飞, 方陈, 梁达明, 周云

上海交通大学学报 2022, 56 (8): 1004-1013. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.486

摘要（1341）

HTML （399）

PDF（pc）（3182KB）（959）

精确的电动汽车充电站充电负荷预测是提高充电站安全经济运行的重要措施,也是支撑充电基础设施新建、扩容规划决策的重要基础.为提高电动汽车充电站超短期充电负荷预测的精度,提出一种基于集成学习的充电站超短期充电负荷预测方法.首先,以预测精确度与响应速度为主要目标,使用轻量级梯度提升框架构建基础回归器模型;其次,通过自适应提升方法对基础回归器群进行集成;最后,通过超参数调整与优化,建立基于能量集成轻量梯度提升框架(EEB-LGBM)的双层充电站超短期充电负荷预测模型.算例结果表明,相较于反向传播神经网络、卷积神经长短期记忆网络、差分自回归移动平均模型等预测模型,所提出的基于EEB-LGBM的超短期充电负荷预测模型具有更高的精确度,同时可以大幅度缩短训练时间和降低计算资源需求.

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24. 基于“能源大脑”的城市区域碳排放实时计算方法

陈赟, 沈浩, 王佳裕, 赵文恺, 潘智俊, 王晓慧, 肖银璟

上海交通大学学报 2022, 56 (9): 1111-1117. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.364

摘要（1149）

HTML （785）

PDF（pc）（851KB）（935）

现有碳排放计算方法不能很好地满足碳排放区域逐渐细化和实时需求.为保证碳排放责任分摊的实时和准确,提出一种城市区域碳排放实时计算方法.利用改进的K-means聚类算法,对城市区域能源负荷的运行时段和运行场景进行聚类组合,得到典型碳排放特征.将区域单位电力碳排放量作为碳排放指标;归类运行时段和场景,计算各簇单位电力碳排放量和城市区域碳排放总量.基于中国东部某地区 “能源大脑”中部分能源消费历史数据进行验证,结果表明:该聚类方法和碳排放指标可以有效地实时计算城市区域碳排放总量.

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25. 粤港澳大湾区电力系统低碳转型

张鹏飞, 徐静怡, 郭巍, 吴蔚, 钟晨, 魏文栋

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 293-302. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.436

摘要（4420）

HTML （396）

PDF（pc）（2818KB）（929）

我国“碳达峰、碳中和”目标的实现在很大程度上依赖于电力系统的低碳转型,而现有研究很少从区域尺度研究电力系统低碳转型.综合使用政府间气候变化专门委员会温室气体清单编制方法、网络模型分析法量化了粤港澳大湾区电力生产和消费引致的碳排放,并使用对数平均迪氏指数分析法分析了社会经济因素对大湾区电力碳排放的影响.结果表明:香港、澳门电力低碳转型进展缓慢,广东省低碳电力份额持续提高;快速扩大的经济规模和电力需求是大湾区排放增长的最主要驱动因素;外部低碳电力的输入以及部门用电效率的提升抵消了部分排放增长.

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26. 基于改进无源性控制的三相LCL并网逆变器输出导纳重塑方法

王晗, 张建文, 施刚, 朱淼, 蔡旭

上海交通大学学报 2023, 57 (9): 1105-1113. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.120

摘要（402）

HTML （35）

PDF（pc）（3313KB）（926）

基于能量函数的无源性控制(PBC)被广泛研究并用于并网变换器以获得更好的控制性能.然而,传统的PBC方法依赖并网变换器的精确数学模型,且已有研究较少考虑数字控制的延迟效应以及电容性电网或复杂弱电网下电网阻抗的不确定性对系统稳定控制的影响.鉴于此,针对三相LCL并网逆变器提出一种改进PBC方法以实现导纳重塑,通过增加电容电流前馈将系统无源区域扩展到奈奎斯特频率,在电网阻抗宽范围变化下实现LCL谐振频率的有源阻尼控制,并提出改进PBC控制参数设计方法.在3 kW并网逆变器样机平台上开展仿真和实验研究,验证了理论分析的正确性.

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27. 一种新型的疲劳强度预测模型

段红燕, 唐国鑫, 盛捷, 曹孟杰, 裴磊, 田宏伟

上海交通大学学报 2022, 56 (6): 801-808. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.051

摘要（1240）

HTML （124）

PDF（pc）（1208KB）（916）

疲劳破坏是工程应用构件失效的最主要原因之一.但由于疲劳实验成本过高,有必要用力学性能对疲劳强度进行预测.基于真实应力应变曲线,建立了一种新型的疲劳强度预测模型,并运用这种模型计算疲劳强度,与“升降法”和Basquin公式计算的疲劳强度作对比.结果表明:该模型仅需通过抗拉强度和加工硬化强度就可得到材料的疲劳强度,并且适用于其他钢种,极大地节约了成本,精确度也较高.

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28. 面向柔性作业车间动态调度的双系统强化学习方法

刘亚辉, 申兴旺, 顾星海, 彭涛, 鲍劲松, 张丹

上海交通大学学报 2022, 56 (9): 1262-1275. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.215

摘要（1041）

HTML （73）

PDF（pc）（4009KB）（910）

航天结构件生产过程中批产任务与研发任务并存,个性化小批量研发生产任务导致紧急插单现象频发.为了保障任务如期完成,解决柔性作业车间面临的动态调度问题,以最小化设备平均负载和最小化总完工时间为优化目标,提出了感知-认知双系统驱动的双环深度Q网络方法.感知系统基于知识图谱实现对车间知识的表示并生成多维信息矩阵;认知系统将调度过程分别抽象为资源配置智能体和工序排序智能体两个阶段,分别对应两个优化目标,设计了车间状态矩阵对问题和约束进行描述,调度决策中分步骤引入动作指令;最后分别设计奖励函数实现资源配置决策和工序排序决策的评价.经某动力所航天壳体加工的实例验证和算法对比分析,验证了所提方法的优越性.

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29. 大规模光伏发电经串补输电线路并网系统强迫次同步振荡机制

林勇, 康佳乐, 余浩, 陈鸿琳, 杨彦霁, 陈武晖

上海交通大学学报 2022, 56 (9): 1118-1127. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.415

摘要（822）

HTML （134）

PDF（pc）（1463KB）（909）

大规模光伏经串补并网系统存在次同步振荡失稳风险,传统研究一般基于负阻尼振荡理论对此进行解释.本文将因最大功率跟踪控制(MPPT)导致的光伏间谐波作为扰动源,大规模光伏经串补并网系统作为受迫系统,采用强迫振荡理论揭示光伏发电基于扰动式MPPT与串补并网系统相互作用的次同步振荡机制,并在PSCAD/EMTDC仿真平台进行验证.结果表明:基于扰动式MPPT的光伏逆变器因交直流侧的调制耦合作用向系统输出间谐波电流,当该间谐波频率与系统固有弱阻尼模式频率接近时,可能导致严重的强迫次同步振荡问题,对系统稳定性造成冲击;算例仿真验证了所提理论的正确性.

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30. 基于双通道卷积神经网络的雷达信号识别

全大英, 陈赟, 唐泽雨, 李世通, 汪晓锋, 金小萍

上海交通大学学报 2022, 56 (7): 877-885. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.209

摘要（1036）

HTML （29）

PDF（pc）（4098KB）（902）

为解决在低信噪比下特征提取困难、雷达信号识别率低的问题,提出了一种基于Choi-Williams分布(CWD)和多重同步压缩变换(MSST)的双通道卷积神经网络模型.模型通过对雷达信号进行CWD和MSST时频分析,分别获取二维时频图像并进行预处理,然后送入双通道卷积神经网络进行深度特征提取,最后将两路通道获取的特征进行融合,通过卷积神经网络分类器实现对雷达信号的分类识别.仿真结果表明:在信噪比为 -10 dB时,所提模型整体识别准确率能达到96%以上,其在低信噪比下表现优异.

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31. 基于计算流体力学的90° 弯管气液两相流数值模拟及流型演化

王志伟, 何炎平, 李铭志, 仇明, 黄超, 刘亚东

上海交通大学学报 2022, 56 (9): 1159-1167. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.185

摘要（980）

HTML （40）

PDF（pc）（11131KB）（901）

为研究竖直上升管内气液两相流通过90° 弯管后的流动演化特性,分别采用流体体积多相流模型以及Realizable k-ε湍流模型对其进行数值模拟,重点分析气液两相流通过90° 弯管后的速度变化、压力分布、截面含气率及流型演化规律.结果表明:不同气液两相流流型通过 90° 弯管后会产生不同程度的二次流现象,并且切向速度呈现双峰分布,随着流动发展最终耗散成为单峰分布;气液两相流入口速度越大,则弯管外壁面所受压力越大.截面含气率的变化与流型转化相关,泡状流流过弯管后演化成为细长段塞流,截面含气率减小;段塞流、搅动流及环状流通过弯管后演化成为分层-波浪流,截面含气率变化较小.研究结果可为气液两相流输送弯管设计开发及诱导应力预测提供一定的理论支持.

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32. 冰柱冲击问题的数值仿真分析

王超, 杨波, 张媛, 郭春雨, 叶礼裕

上海交通大学学报 2022, 56 (3): 368-378. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.278

摘要（4025）

HTML （71）

PDF（pc）（4968KB）（893）

为研究近场动力学(PD)方法在冰力学行为领域的应用特性及在冰破坏数值预报过程中的参数敏感性,采用常规状态型近场动力方法系统地计算分析了冰柱冲击破坏过程,并进行了参数敏感分析.结果表明:该方法模拟冰冲击过程与试验对比结果基本一致,在选定的时间步长和粒子间距下本文的计算结果收敛.海冰冲击速度、泊松比、弹性模量对海冰冲击过程影响明显,而海冰尺寸和断裂韧度对冲击过程影响较小.文章创新之处在于将状态型PD方法应用于海冰冲击问题中,弥补了键型PD方法限制海冰泊松比的缺点.

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33. 面向新型电力系统的可再生能源绿色电力证书差异化配置模型

张硕, 李薇, 李英姿, 刘强, 曾鸣

上海交通大学学报 2022, 56 (12): 1561-1571. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.150

摘要（1482）

HTML （818）

PDF（pc）（1436KB）（874）

实现我国“30·60”双碳目标,能源绿色低碳转型是基础支撑,构建以新能源为主体的新型电力系统是关键举措,绿色电力证书(简称绿证)则是体现可再生能源绿色价值的重要凭证.当前我国绿证分配机制单一,无法有效衡量不同可再生能源发电类型可获得绿色价值的差异性,并发挥其平衡可再生能源协调发展的杠杆作用.为此,从可再生能源发电类型电量兑换绿证的差异化入手,建立考虑可再生能源综合价值的绿证差异化评价指标体系,应用CRITIC法、熵权法和TOPSIS法构建可再生能源电力绿证差异化评价模型.以2030年碳达峰目标为发展场景,分析模型对集中式光伏发电、分布式光伏发电、陆上风力发电和海上风力发电绿色收益的影响,进而修正其发展规划,并提出绿证相关政策建议.所构建的绿证差异化分配模型可为我国绿证市场机制的建设和完善提供相应的辅助决策支持.

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34. 基于新型双环控制的LC型逆变器研究

李双, 施建强

上海交通大学学报 2022, 56 (9): 1139-1147. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.275

摘要（1030）

HTML （133）

PDF（pc）（1553KB）（873）

为提高LC型逆变器的电压跟踪和抗扰性能,提出了一种新型电压电流双环控制策略.首先,引入虚拟电阻后对消零极点,将电压环整定为一阶惯性环节,从而减小电压跟踪时的超调;其次,采用次速电流环控制方法提高电流环的响应速度,进而抑制暂态时的电压突变;最后,分析电压恢复期产生超调的原因并通过自适应积分器初值消除超调,改善了扰动时的电压波形畸变.所提新型控制策略在传统双环控制的基础上,分别对电压环和电流环算法进行改进,针对性地解决了后者阶跃响应和抗负载扰动性能不足的缺点,MATLAB/Simulink模型的仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.

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35. 基于无人机航拍的绝缘子掉串实时检测研究

李登攀, 任晓明, 颜楠楠

上海交通大学学报 2022, 56 (8): 994-1003. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.416

摘要（886）

HTML （399）

PDF（pc）（28565KB）（865）

由无人机代替人工进行电力绝缘子巡检具有重要意义,针对无人机的上位机算力和存储资源有限的问题,提出一种适用于绝缘子掉串故障检测的实时目标检测改进算法.以YOLOv5s检测网络为基础,将颈部结构中路径聚合网络替换为双向特征金字塔网络,以提升特征融合能力;使用DIoU优化损失函数,对模型进行γ系数的通道剪枝和微调,总体上提升检测网络的精度、速度和部署能力;在网络输出处进行图像增强以提升算法可用性.在特殊扩增的绝缘子故障数据集下测试,相较于原始的YOLOv5s算法,改进算法在精度平均值上提升了3.91%,速度提升了25.6%,模型体积下降了59.1%.

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36. 基于模型预测控制的分布式储能型风力发电场惯性控制策略

沈阳武, 宋兴荣, 罗紫韧, 沈非凡, 黄晟

上海交通大学学报 2022, 56 (10): 1285-1293. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.134

摘要（1049）

HTML （1101）

PDF（pc）（1641KB）（865）

分布式储能型(DES)风力发电机组是解决规模化风力发电接入引起系统频率稳定问题的有效手段.提出一种基于模型预测控制(MPC)的分布式储能型风力发电场惯性控制方法,首先建立分布式储能型风力发电场的线性化预测模型,在此基础上结合MPC控制框架,设计考虑储能损耗成本和风机转子转速均衡变化的MPC惯性控制优化模型和策略,以实现惯量控制期间风力发电机组转子转速的均衡变化.仿真结果表明:所提控制策略可以有效协调分布式储能型风力发电机组中风力发电单元和储能系统单元的有功功率输出,降低储能系统的充放电损耗成本,并保证风力发电场内所有风机转速在惯性控制期间趋于平均,避免由于风机转速下降过度而导致风力发电机组退出调频的问题.分布式储能型风力发电场惯性控制策略有利于提高电网频率稳定性,对保障电网的安全运行具有重要意义.

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37. 面向高比例清洁能源消纳的含灵活性资源电力系统规划方案优选

郭咏涛, 向月, 刘俊勇

上海交通大学学报 2023, 57 (9): 1146-1155. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.269

摘要（268）

HTML （12）

PDF（pc）（2433KB）（862）

高比例清洁能源具有波动性及间歇性等特点,其大规模接入给电力系统灵活性带来巨大挑战.为提升系统可再生能源消纳能力,考虑火电灵活性改造、投建燃气机组和投建储能的多种灵活性资源,建立一种计及多类型灵活性资源功率特性的电力系统规划方案优选模型.通过改进的IEEE 24节点电力系统和12节点天然气互联系统进行仿真分析,验证所提模型的有效性,并从经济性、消纳能力、低碳性等角度对灵活性规划方案进行优选以满足不同的规划需求.

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38. 多源配网主动孤岛恢复过程电压频率波动的平抑方法

陈春, 高靖, 曹一家, 王炜宇, 赵龙

上海交通大学学报 2022, 56 (5): 543-553. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.418

摘要（938）

HTML （1032）

PDF（pc）（4975KB）（859）

多源配网主动孤岛恢复是极端条件下保障关键负荷供电的重要手段,有利于提高配电网的供电可靠性.主动孤岛恢复过程中存在负载和分布式电源组网瞬间产生暂态电压、频率波动的问题,影响孤岛安全稳定运行,严重时还会出现组网失败.为此,考虑储能系统功率响应的快速性,建立基于储能控制的主动孤岛动态组网电压、频率波动平抑模型,设计电压电流双环前馈扰动补偿控制系统,提出改进双环控制的储能系统矢量控制方法,解决了传统V/f控制电压偏移和电压波动过大问题.依据黑启动原则,利用MATLAB/Simulink软件搭建不同控制方式下的仿真模型,仿真结果表明:相较于采用传统V/f控制,基于矢量法的改进双环控制具有较强的抗干扰能力,能够明显改善孤岛黑启动自组网过程和孤岛并入主网瞬间的电压及频率波动,提高系统的动态响应性能.

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39. 基于胶层填充的薄板包边成形数值模拟及实验研究

唐耿林, 李建军, 李元辉, 张珑耀, 朱文峰

上海交通大学学报 2022, 56 (4): 523-531. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.429

摘要（2105）

HTML （139）

PDF（pc）（11461KB）（827）

基于包边模型几何尺寸定义胶层填充率,通过有限元-光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)法建立含胶包边工艺数值模拟模型,并与含胶包边实验进行对比验证,实现了折边胶直径、离边距、包边厚度对填充率影响的定量研究.研究结果表明:实验所得胶层流动、最终填充状态与数值模拟结果的一致性较好,实验所得胶层填充率与数值模拟结果吻合度较高,以此验证了数值模拟模型的可行性和准确性.进一步分析表明:折边胶直径、离边距、包边厚度对填充率的影响依次减小,并拟合得到填充率关于折边胶直径、离边距、包边厚度等工艺参数的关系式,为车身薄板含胶包边工艺的优化设计提供依据.

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40. 面向多天气退化图像恢复的自注意力扩散模型

秦菁, 文渊博, 高涛, 刘瑶

上海交通大学学报 2024, 58 (10): 1606-1617. DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.043

摘要（662）

HTML （5）

PDF（pc）（62692KB）（825）

复杂天气下的图像恢复对后续高级计算机视觉任务具有重要意义.然而,多数现有图像恢复算法仅能去除单一天气退化,鲜有针对多天气退化图像恢复的同一模型.对此,结合去噪扩散概率模型和视觉Transformer,提出一种用于多天气退化图像恢复的自注意力扩散模型.首先,利用天气退化图像作为条件来引导扩散模型反向采样生成去除退化的干净背景图像.其次,提出次空间转置自注意力噪声估计网络,利用退化图像和噪化状态来估计噪声分布,包括次空间转置自注意力机制 (STSA) 和双分组门控前馈网络 (DGGFFN).STSA利用次空间变换系数实现有效学习特征全局性长距离依赖的同时,可显著降低计算负担;DGGFFN利用双分组门控机制来增强前馈网络的非线性表征能力.实验结果表明,在5个天气退化图像数据集上,相比近来同类算法All-in-One和TransWeather,本文算法所得恢复图像的平均峰值信噪比分别提高3.68和3.08 dB,平均结构相似性分别提高2.93%和3.13%.

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