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关键词： 变压器   缺陷诊断   案例推理   相似性分析   LightGBM   可解释性  

摘要： 针对基于案例推理的变压器缺陷诊断算法存在的过度依赖与单个案例的相似性分析、未考虑设备故障机理和可解释性差等问题，本文提出了一种融合传统油中溶解气体分析技术和可解释机器学习算法的变压器缺陷诊断方法。首先，将所收集变压器缺陷数据映射至Duval五角形法、三比值法所构建的二维和三维坐标中，采用OPTICS聚类算法分别形成对应案例簇，并计算了每类案例簇的质心。其次，采用待诊断样本数据与各案例簇质心的欧氏距离及其衍生特征量表示其与缺陷类型的相似性，构建了基于LightGBM的变压器缺陷诊断模型。经算法对比分析，该模型诊断变压器案例所属案例簇的平均准确率为91.15%，具有更高的准确性和泛化性。最后，采用TreeSHAP评估不同特征指标对其案例簇划分的贡献度，并结合案例分析验证了本文所述方法的有效性和准确性。研究结果表明，本文所述方法可有效挖掘缺陷变压器与其相似案例及特征量间的相似性，可为变压器运维检修提供指导建议。

关键词： 油浸式变压器   多孔介质   磁屏蔽   热点温度   BP神经网络  

摘要： 油浸式变压器绕组热点温度是影响材料绝缘老化的重要因素。本文基于油浸式变压器的电气和结构参数，建立了变压器三维等效仿真模型，通过磁场计算准确得到油箱各壁面的损耗值。采取传统等效模型和多孔介质等效模型，对两种等效模型的流场-温度场分布进行计算，得到变压器温度场仿真结果，获得了油浸式变压器铁芯和绕组温度及周围流体流速分布。为减小漏磁通在油箱壁面产生的损耗，降低变压器整体温升，在油箱壁面分别施加电、磁屏蔽板，计算两种屏蔽对油箱壁面损耗值的影响，根据计算结果，得到磁屏蔽的屏蔽效果更佳，并对施加屏蔽位置继续进行研究。根据温度场计算结果，确定与绕组温度具有强关联的油箱壁面中部特征点与底层油温特征点，通过中心复合设计法，分别建立两种情况下的温度反演模型。结果表明，选取底层油温特征点不仅数量小，且在大型变压器中较容易实现，在预测绕组热点温度方面相关系数达到0.95以上，预测准确性更高，上述研究为油浸式变压器绕组热点温度的实时监测提供了理论依据和技术支撑。

关键词： 磁场能量收集   整流桥   开路电压法   最大功率点跟踪   稳态最佳输出电压   开路暂态电压  

摘要： 磁场能量收集是能源互联网中无线传感器供电的有效方法。磁场能量收集器（MFEH）需要配合串联匹配电容、整流桥和DC-DC变换器以实现能量的最大功率提取与传输。然而，由MFEH与匹配电容和整流桥构成的高阶非线性电路无法采用现有的低阶简化模型对其输出特性展开分析。因匹配电容与等效电感谐振，整流桥的开路电压可能超过MFEH的交流开路电压峰值，不能简单地将MFEH的交流开路电压峰值视为整流桥的开路电压。为此，本文采用相量法和高斯-赛德尔迭代法建立了高阶非线性整流桥的稳态最佳输出电压的精准模型；采用四阶-五阶龙格库塔自适应方法提取了整流桥的暂态开路输出特性，实现了非侵入式磁场能量收集的自供电的低功耗开路电压法最大功率跟踪方案。本文的研究为确定磁场能量收集系统最大功率点和开路电压法的参数设定提供了理论支撑。

关键词： 集成光学   矩形滤波器   光子集成电路   硅光子学  

摘要： 云计算、元宇宙等技术发展带来的超大规模数据处理对信号处理系统提出了新的要求。高矩形度的光子滤波器能有效实现信道划分，简化信号处理系统复杂度。本文提出了一种基于绝缘体上硅的超小尺寸矩形滤波器。该方案在单个微环谐振器中加入一个狭缝结构就能实现矩形滤波谱线，尺寸仅1200μm2，形状因子（20 dB带宽与3 dB带宽之比）可达3.13。本文还分析了工艺误差对滤波器性能的影响，并提出改善方案。该滤波器具有尺寸超小、结构紧凑、制造简单、矩形度好等优势，可广泛应用于信号处理系统、宽带接入系统等领域。

关键词： 混合式电力变压器   等效电路   功率注入法   潮流计算模型   潮流计算方法  

摘要： 新型电力系统潮流多变、潮流倒送、电压越限等问题日益突出，混合式电力变压器不仅可以进行功率可靠传输，还可以满足新型电力系统的多种灵活调节需求。本文构建了有效反映混合式电力变压器各元器件工作特性的等效电路，推导了反映调控变流器输出电压与被控母线电压、被控线路有功潮流和无功潮流变化关系的数学模型；基于功率注入法分别推导并构建了混合式电力变压器实现电压调节功能的潮流计算模型和实现潮流调控功能的潮流计算模型；提出了电压调节和潮流调控多控制模式的混合式电力变压器潮流计算方法；基于PSASP软件构建了混合式电力变压器多控制模式的用户自定义模型，验证了所构建的混合式电力变压器潮流计算模型和所提潮流计算方法的有效性。

关键词： 油浸式电力变压器   温度场   本征正交分解   克里金代理模型  

摘要： 为了快速获得各种工况下油浸式电力变压器绕组的温度分布与热点，该文提出了一种基于本征正交分解（POD）与克里金代理模型（KSM）相结合的快速计算方法。首先，基于POD降阶方法对变压器温度场的离散方程组进行降阶，得到降阶模态系数矩阵；其次，根据不同变压器工况对绕组温度场的影响程度选取重要工况参数，通过拉丁超立方采样形成工况参数矩阵即样本空间；然后，基于KSM方法构建样本空间与对应模态系数的代理模型，跳过对全阶模型的复杂非线性计算，以绕组工况为输入得到模态系数，结合模态高效重构温度场；最后，为验证该方法的有效性及与现有方法相比的优越性，分别用该方法与现有方法对110 kV油浸式变压器绕组八分区仿真模型与绕组温升实验测量数据进行对比分析。算例表明，该文所提方法对于相关测试工况的计算偏差更低，计算精度更高，且计算效率有较大幅度的提升，充分表明了该方法的有效性与优越性。该文所提变压器稳态温度场计算方法可为变压器数字化运维提供技术支撑。

摘要： 激光是20世纪的重大发明之一,被誉为"最快的刀""最准的尺"与"最亮的光".那么超快激光又是什么呢?要理解超快激光,必须得知道什么是激光脉冲.激光脉冲是指以脉冲方式工作的激光器发出的一个光脉冲,比如,手电筒如果保持开关打开,手电筒就是连续工作,如果打开开关立刻关闭,就相当于发出了一个光脉冲.激光脉冲可以做到非常短,有纳秒、皮秒、飞秒甚至阿秒量级,皮秒量级是指在1 s之内就可以发出一万亿个超短脉冲.一般来说,脉冲宽度小于10 ps的激光称为超快激光.

关键词： 电网换相型换流器   高压直流输电   频率支撑控制   出力时序优化   序列二次规划法   功率阶跃  

摘要： 随着大量常规机组被直流馈入和新能源发电替代，系统惯量水平下降，调频资源减少，频率稳定性问题日益突出。基于电网换相型换流器的直流输电（LCC-HVDC）应用广泛，利用其功率快速调节能力为系统提供支撑是改善频率稳定性问题的有效手段。本文基于功率阶跃型频率控制的基本框架，考虑LCC的出力限制，以出现功率缺额后频率最低点最高为目标建立了LCC-HVDC系统的出力时序优化模型。基于序列二次规划法对优化问题进行求解，确定最佳的LCC附加功率与支撑时间。基于MATLAB/Simulink的仿真验证了所提频率支撑控制策略的有效性。

关键词： W波段   多模谐振腔   传输零点   双频   带通滤波器  

摘要： 针对6G无线通信系统对毫米波带通滤波器的需求，提出了一种工作频段为W波段的毫米波双频带通滤波器。基于对多模谐振腔的研究，利用谐振腔内的TE301模式和TE102模式设计了一种超宽带谐振腔，并基于TE302模式和TE103模式设计了一种具有传输零点的多模谐振腔，通过将这两种谐振腔进行级联和优化，设计出一款工作于W波段的双频带通滤波器。两个工作频段分别为83.26GHz～91.54GHz和96.58GHz～105GHz，3dB相对分数带宽分别为9.5%和8.4%。三个传输零点的位置分别在81.12GHz、93.3GHz和 109.31GHz。所设计结构采用CNC工艺进行制备，经测试，测试结果与仿真结果具有良好的一致性。两个工作频段的3dB相对分数带宽误差分别为0.3%和1.5%。因此，所提出的W波段双频带通滤波器的设计方式可以为高频毫米波的设计带来一定的参考价值。

关键词： 长江上游   径流侵蚀功率   时空分布   SWAT模型   水沙关系  

摘要： 水土流失是长江上游面临的首要生态环境问题,准确把握区域水土流失的规律及其发展趋势是关键.基于SWAT模型和径流侵蚀功率理论,分析了该区域典型流域凯江的径流侵蚀功率时空分布特征及其与输沙的关系.结果表明:径流模拟结果在率定期和验证期基本满足R2＞0.85,NSE＞0.75,PBIAS＜±15％,评价指标均达可信以上程度.2009-2018年径流侵蚀功率年际变化大,在多年尺度上干支流表现出"上游大、下游小"的空间分布特征.另外,多种水沙关系对比分析表明,输沙模数与径流侵蚀功率主要呈幂函数关系.研究成果可为科学治理水土流失和准确预测输沙提供理论依据.