中国电力

2021, 54(11): 0-0.

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复杂市场环境下区域电网安全校核机制架构设计

张怀宇, 胡宏, 张粒子, 唐成鹏, 李雲建, 贾兴

2021, 54(11): 11-18. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009111

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安全校核是保障区域电网安全运行和区域内电力市场正常运营的重要技术环节。当前区域电网范围内已呈现电力现货试点省与非试点省并存、省间交易电量与计划电量交织的复杂形态，倒逼电网运行组织者必须创新提出与之相适应的安全校核机制。首先总结分析国外典型单一市场形态下电力市场出清和跨市场/跨国电力交易的电网安全校核机制架构及其借鉴意义，揭示中国复杂市场环境下区域电网安全校核的现实基础、特殊约束与需求，在此基础上设计了与中国近期电力市场形态、现行电力调度管理体制、区域电网结构等相适应的跨省跨区电力中长期交易、区内各省日前市场预出清发电计划和非现货试点省日前发电计划的安全校核机制架构。对于跨省跨区电力中长期交易，提出了基于跨区交易电力曲线典型场景集的电力校核方法和提高安全校核频次的安全校核机制改进方案；针对构建区内日前发电计划安全校核机制，提出了适应复杂市场环境的3种可选择方案，在对比分析三者特点的基础上，给出了方案实施路径建议。

面向高比例新能源消纳的西北调峰辅助服务市场机制及实践

薛晨, 任景, 马晓伟, 崔伟, 刘友波, 王潇笛

2021, 54(11): 19-28. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202012123

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“源网荷”灵活互动是智能电网发展、电力市场化改革背景下能源系统转型升级的必然发展趋势，也是解决西北地区新能源调峰资源短缺、消纳空间不足的关键。梳理了国内外面向高比例新能源的“源”“荷”“网”及“源荷”联动下的辅助服务市场的市场机制、交易品种等关键技术及建设经验，立足西北电网的调峰瓶颈及障碍，基于现行西北区域省间调峰辅助服务市场平台，提出了适宜西北地区负荷特性及新能源消纳需求的“源网荷”联动调度模式及交易机制，以期利用市场杠杆与调度策略并行的调控手段，激发源网荷各主体调峰意愿，联动多主体协同参与调峰，共同促进西北地区新能源的全面消纳。

市场环境下分布式光伏协调售电交易机制及策略

刘景青, 马伟, 贺楠, 谢晓琳, 陈婧, 夏清

2021, 54(11): 29-36. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010100

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推进分布式电源参与电力市场交易是能源发展与市场发展的必然要求，而分布式电源可通过售电公司代理的方式参与市场。在现货市场背景下，以分布式光伏为例，针对协调售电的模式，提出了以售电公司购电成本最小化为目标的交易决策模型。设计了代理双方“双价格”的合约定价机制，分别基于预测电价及实际电价确定优化决策价格和结算价格，前者用于模型优化，后者用于合约结算，从而实现代理双方的利益平衡，为售电公司代理并管理分布式光伏发电从而促进市场环境下分布式光伏的有效利用提供思路，也为售电公司在新的代理关系下参与现货市场申报提供依据。

新电改形势下集中化大型数据中心战略投资和商业模式

林正冲, 戚思睿, 苟吉伟, 徐特, 刘雪飞, 倪萌, 王蓓蓓

2021, 54(11): 37-46. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103078

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随着5G、物联网、边缘计算等先进技术的飞速发展，集中化大型数据中心在不断铺开建设。针对传统的集中化大型数据中心商业模式存在的盈利模式单一、运营成本过高等一系列问题，从中国集中化大型数据中心的实施成效入手，剖析了当前集中化大型数据中心建设运营的4种新型商业模式，并建立评价指标体系，对4种商业模式进行评价，对后期构建集中化大型数据中心生态圈提出一系列建议。

不完全信息下基于深度双Q网络的发电商三段式竞价策略

杨朋朋, 王蓓蓓, 胥鹏, 王高琴, 郑亚先

2021, 54(11): 47-58. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103163

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不完全信息的电力市场环境下发电商仅知道自身相关的信息，而其他市场参与者的报价和市场环境都可能会影响市场出清结果，进而影响发电商的收益，因此其报价决策应当考虑多维的市场信息。基于深度强化学习算法，提出多智能体的DDQN（double deep Q-network）算法模拟日前现货市场中发电商三段式竞价策略的过程。首先，定义发电商模型中马尔可夫决策过程的要素和动作价值函数；然后，建立发电商深度双Q网络的框架，并引入经验池和动态ε-greedy算法进行神经网络的训练，该决策模型可以根据市场的出清电价和负荷水平等多维连续状态做出报价；最后，通过算例比较了发电商采用DDQN和传统Q-learning两种算法获得的收益差别，说明DDQN算法可以根据发电商面临的复杂市场环境做出正确的决策而Q-learning算法在环境复杂时决策能力较差，并在不同状态量选取、网络泛化能力、更大规模算例适应性等方面分析了发电商采用DDQN算法进行市场策略生成的有效性和优越性。

基于改进Critic-G1算法的发电商市场力综合评价方法

李雪松, 蒋宇, 刘胥雯, 王阳, 丁羽

2021, 54(11): 59-67. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101085

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电力市场领域中，发电商市场力的存在会导致电力资源配置效率低下，损害社会福利，降低市场竞争效率。对发电商行使市场力的行为方式进行分析，建立发电商市场力风险评估指标体系，并应用改进Critic-G1组合赋权法对某地区发电商市场力风险进行综合评价。算例结果表明，该地区发电商市场力水平各异。所提方法已在华东某省电力市场得到了实际应用并取得良好的效果，可为其他地区市场运营机构有效识别发电商市场力风险提供一定的依据及参考。

特约主编寄语

2021, 54(11): 68-68.

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基于电压趋危系数的配电网多时间尺度自适应无功电压控制

金子冉, 吴红斌, 周亦尧, 徐斌, 丁津津, 魏薇

2021, 54(11): 69-75. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009131

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高比例分布式光伏接入配电网后，源荷不匹配可能会导致电压越限。在电压偏差量和电压波动量基础上，定义了评估配电网不同运行场景的电压趋危系数(voltage tendency coefficient, VTC)，提出了基于电压趋危系数的多时间尺度自适应无功电压控制方法。在长时间尺度下，构建了以经济性和安全性满意度最优为目标的日前优化调度策略；在短时间尺度下，通过电压趋危系数动态修正传统下垂控制的固定斜率，以释放光伏逆变器无功裕度。同时，在短时间尺度优化控制中加入对长时间尺度的反馈校正环节。通过算例系统进行仿真，验证了提出的无功电压控制方法的有效性。

考虑CVR的主动配电网优化运行方法

邢海军, 谢宝江, 秦建, 罗扬帆, 娄伟明

2021, 54(11): 76-81. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103146

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随着碳中和目标的明确，通过技术手段降低社会用能成本对能源低碳转型有着重要意义。基于此提出一种主动配电网降压节能（conservation voltage reduction, CVR）运行方法。采用负荷指数模型，通过有载调压变压器（on-load tap changer，OLTC）调节实现降压节能运行，配以网络重构、分布式电源（distributed generations，DGs）调节等主动管理策略保证降压节能运行的同时满足供电电能质量要求，实现一段时间内配电系统总能耗最小。通过IEEE 33节点配电网算例分析，验证了所提方法的有效性和合理性。

基于智能软开关的有源配电系统运行灵活性提升方法

徐全, 袁智勇, 雷金勇, 林跃欢, 白浩, 李鹏

2021, 54(11): 82-90. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003159

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随着分布式电源广泛接入，配电系统的运行场景更加复杂，给有源配电系统的灵活运行提出了挑战。有源配电系统运行灵活性的基础是系统中接入的各种可控资源。作为新兴的柔性配电装置，智能软开关的广泛接入为灵活性的提升带来很大的潜力。为分析智能软开关对运行灵活性的提升程度，提出了基于智能软开关的有源配电系统运行灵活性提升方法。首先明确了运行灵活性的定义，通过构建多维状态空间，给出状态方程及灵活性提升的量化分析方法；其次，进一步分析智能软开关对有源配电系统运行灵活性的提升作用，给出智能软开关的基本数学模型和提升机理；最后，通过蒙特卡洛模拟法，在改进的IEEE 33节点算例上验证智能软开关对系统运行灵活性的提升程度。

基于邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法

姚永峰, 王启哲, 王慧萍, 贾佳, 夏西宾

2021, 54(11): 91-96,114. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202105071

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低压配电网具有线路区段短、分支众多且拓扑结构复杂多变的特点，分布式电源的并网进一步增加了其故障定位的难度。结合图论分析方法和人工智能算法，提出了基于拓扑邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法。首先生成与配电网故障监测单元配置相对应的邻接矩阵，其次建立故障电流在故障监测单元拓扑中的连通性等效模型，根据故障电流从电源到估计故障区段的最短路径计算故障监测信息。以此为基础建立了考虑多重故障的低压配电网故障定位模型并利用粒子群优化算法进行模型求解。仿真算例验证了所提方法能够有效提高故障定位的效率和准确度。

三端柔性多状态开关运行控制与示范应用

曾永浩, 范心明, 彭元泉, 李新, 张子麒, 宋关羽

2021, 54(11): 97-103. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009103

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分布式能源的广泛接入可能会导致诸如配电网电压越限和网络堵塞等多种问题。柔性多状态开关（flexible distribution multi-state switch， FDS）是一种调节能力强、控制灵活性高的新型电力电子设备，可以有效解决间歇性分布式电源（distributed generators， DGs）高比例接入所引起的一系列问题。三端柔性多状态开关可以更安全、可靠和快速地调节系统潮流，通过对有功功率和无功功率的快速、精准控制，进一步实现馈线之间的柔性互联，从而改善系统电压水平，提高供电可靠性。介绍了广东佛山柔性多状态开关示范工程的基本情况，提出含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略，建立含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制的统一模型，并在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的作用。结果表明，柔性多状态开关的应用可以有效地改善配电网电压分布，同时提高供电可靠性。

基于录波曲线的电力系统低频振荡事故原因分析与抑制策略

方日升, 林耀东, 徐振华, 黄霆, 黄道姗, 江伟, 林济铿, 张健

2021, 54(11): 104-114. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201911097

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如何快速确定电力系统低频振荡的原因并进行有效抑制，一直是一个备受关注的课题。提出基于录波曲线的电力系统低频振荡问题分析及抑制一体化新策略。首先，进行系统的特征值分析，根据系统是否存在与现场录波曲线振荡频率一致的振荡模式，判断系统发生的低频振荡属于强迫振荡还是弱阻尼振荡。然后，根据系统振荡的类型采用不同抑制策略，若系统振荡属于强迫振荡，进一步以探测排查的方式确定强迫振荡源的位置并消除振荡源，从而消除低频振荡；若系统振荡属于弱阻尼振荡，进一步通过阻尼转矩分析判断弱阻尼是由励磁系统还是调速系统引起，针对由励磁系统及调速系统引起的弱阻尼低频振荡，分别提出采用配置电力系统稳定器及优化调速系统参数进行振荡的抑制。方案的有效性和正确性通过实际系统的算例得到验证。

考虑农业-气象-能源耦合的农业能源互联网理论及应用

马令希, 付学谦

2021, 54(11): 115-124. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006239

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在中国大力发展能源互联网和建设设施农业背景下，气象是影响农电负荷侧季节性和农业新能源发电侧不确定因素，为了给新能源和农业发展相互促进提供新思路，有必要对农业-气象-能源耦合的农业能源互联网进行研究。在能源气象、农业气象和农业能源互联网的研究现状的基础上，总结了农业、能源、气象三者的耦合机理，研究了三者耦合所带来的影响，阐述了农业能源互联网体系架构下应对能源气象和农业气象影响的重要技术的应用场景，从3个层面对农业能源互联网进行剖析。

基于综合特征矩阵的配电网故障判别方法

符金伟, 史常凯, 尹惠, 关石磊, 王安琪, 王越

2021, 54(11): 125-132. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003220

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配电网短路故障类型的快速识别是保证故障精准可靠切除的基础。提出了一种基于综合特征矩阵的配电网故障判别方法，该方法综合考虑长距离输电、非线性负载投切、数据量残缺、噪声和高阻抗接地等情况下的配电网短路故障类型识别的难点，基于Hilbert变换得到的电压均方根（RMS）值、离散傅立叶变换得到的电压谐波信息及Hilbert-Huang变换得到的电压突变信息构造特征值进行故障类型判别。通过搭建含3条馈线的10 kV辐射配电网络Simulink仿真测试系统，对所提的综合特征矩阵方法进行了验证，并与经典故障检测方法进行了对比分析，论证了所提方法的精度优势。

基于改进LMD和能量相对熵的主动配电网故障定位方法

徐艳春, 赵彩彩, 孙思涵, MI Lu

2021, 54(11): 133-143. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202106040

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针对配电网发生单相接地故障且分布式电源（distributed generations, DGs）大量接入后，配电网结构和运行方式复杂多变、故障后电气量不明显、故障特征弱等特点，提出一种基于改进局部均值分解（improved local mean decomposition, ILMD）和能量相对熵的主动配电网故障定位方法。首先，利用镜像延拓将信号在两端延拓，消除LMD存在的端点效应，同时，在信号中加入自适应噪声，克服LMD存在的模态混叠问题，对各区段暂态零序电流进行ILMD分解；然后对分解后所有乘积函数（product function, PF）的能量相对熵进行计算，所有PF分量的相对能量熵之和即为区段间的相对能量熵，通过所设置的定位判据，对故障区段进行判断。仿真结果表明，所提算法在10 kV小电流接地系统和改进的IEEE33节点系统中，在不同的仿真条件下故障定位结果准确率高，验证了所提方法的准确性。

不同场强下新型绝缘聚合物的变色特性及其介电特性

聂永杰, 景钰, 张萌, 陈昊鹏, 赵现平, 赵腾飞, 项恩新, 王科, 鲁广昊, 朱远惟

2021, 54(11): 144-152. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202106016

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为了依靠绝缘材料在电场下的颜色变化判断电力设备带电状态，制备了等规/无规聚（3-己基噻吩）（poly(3-hexylthiophene)，P3HT）共混薄膜。研究发现，等规P3HT纳米微晶在共混薄膜顶部均匀分布。随无规P3HT含量的上升，共混薄膜沿厚度方向表现出更好的绝缘性能。在无规P3HT含量为95%时，共混薄膜的工频介电常数为5.86，电阻率为3.2 T Ω·cm，直流击穿场强达到113 kV/mm。通过空间电荷积累光谱发现，当电场强度大于40 kV/mm时，电荷主要积累在绝缘的无规P3HT中，且共混薄膜吸收光谱450 nm处峰强度随电场强度的增加而升高，实现了空间电荷驱动的绝缘体系电致变色，为电力设备绝缘带电状态检测提供了新方法。

多能互补综合能源系统综合评价研究进展综述

屈小云, 吴鸣, 李奇, 丁保迪, 赵凤展, 寇凌峰

2021, 54(11): 153-163. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009121

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面对日趋严峻的能源和环境问题，综合能源系统因其能源综合利用率高、供能灵活以及对环境友好等特点被认为是一种未来能源供给和能源建设的重要方式之一，能实现电、气、冷、热等多种能源互补和协调利用。梳理了国内外有关多能互补综合能源系统的基本概念和综合评价的研究进展，分析并总结了多能互补综合能源系统评价的指标选取原则、主要的评价指标及综合评价的典型应用场景，最后对多能互补综合能源系统评价研究工作做了总结与展望。

基于双链区块链的电力数据资产交易系统架构

林洁瑜, 崔维平

2021, 54(11): 164-170,180. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007119

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为解决当今电力数据资产管理在数据共享、数据交易、数据安全等方面存在的问题，实现电力数据资产的智能管理，充分挖掘电力系统数据资源价值。首先结合电力企业现有数据采集和应用方式，分析了电力系统数据资产管理的问题；总结分析以往区块链数据交易的应用，提出交互式双链区块链的概念，并结合生物遗传学原理提出其运行机理和控制策略。交互式双链区块链将两条链之间的交互过程类比为遗传学中转录、翻译、表达调控和逆转录的过程。该平台架构能较好地解决电力数据资产交易中的安全性和复杂度问题，为电力数据资产交易平台架构提供了解决方案。

电力与通信共享铁塔的关键技术与商业模式

赵伟博, 董玉明, 莫娟, 房正刚, 刘蕊

2021, 54(11): 171-180. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202002097

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5G通信时代的到来为各大运营商的发展提供了新机遇，同时也带来了新的挑战。5G通信的大规模建设需要越来越多的铁塔资源进行支撑，但由铁塔公司自行投资建设铁塔面临着土地资源有限、建设周期长、资金压力大等诸多困难。将通信基站的天线挂载在电力铁塔上，可以不新建通信铁塔实现通信信号更广覆盖。共享铁塔的建设需要考虑设备安装及运维、防雷接地、电磁干扰等方面的关键问题，在关键技术的基础上首次提出直接租赁、间接租赁和合资建设3种共享商业模式。为比较共享铁塔与不共享铁塔对于参与各方在经济方面的差异，基于实际算例结合差额净现值法对不同商业模式中电网公司、铁塔公司和第三方公司在共享铁塔中获得的收益进行了分析研究，通过比较不同租金和出资份额下各方的收益差异，总结出共享铁塔年租金和出资份额的变化规律与可行区间。

温度对电缆附件界面缺陷处局放引发影响机制研究

李巍巍, 朱轲, 邓元实, 王子康, 黄永禄, 周凯

2021, 54(11): 181-189. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010129

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温度对局部放电(partial discharge，PD)的发展过程有着重要的影响，但温度对PD的引发机制目前尚不明确。针对温度变化对电缆附件界面缺陷处PD引发机制进行研究。首先，对电缆附件界面单元与缺陷位置进行设计与仿真，并对界面单元不同温度下气隙缺陷PD特征进行测量。然后，搭建含有半导电层突起缺陷的电缆电热老化平台，通过电流通断模拟冷热负荷对电缆运行温度的影响。对界面单元和缺陷附件的局部放电起始电压（partial discharge inception voltage，PDIV）和PD相位谱图（phase resolved partial discharge，PRPD）进行对比分析，结果表明：随着测试温度的升高，界面单元的PDIV从8.3 kV降至6.9 kV，局部放电量有大幅提升，PRPD图显示出明显的内部放电特征。真实电缆附件缺陷处PD则会在温度快速上升时出现短暂的活跃，此时局部放电量与局部放电数都会出现明显增加，温度稳定后PD逐渐被抑制。上述现象主要与温度变化导致的界面处空间电荷分布和界面材料热胀冷缩所带来的“呼吸效应”有关，研究结果表明：真实电缆附件在大温度梯度下进行局放测试可提高局放检出率，为解决传统测试对局放检出可靠性不足提供了理论依据。

基于PCA-KNN融合算法的风力机变桨角度故障诊断方法

陈茜, 李录平, 刘瑞, 杨波, 邓子豪, 李重桂

2021, 54(11): 190-198. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009083

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针对风力机变桨系统变桨角度4种主要故障类型，基于机组SCADA数据分析，提出一种基于非参数核密度估计和Relief-F特征参数提取数据处理，以及PCA-KNN融合算法故障诊断的风力机变桨角度异常状态识别方法。首先，对风力机SCADA数据进行非参数核密度估计预处理，运用Relief-F算法提取变桨角度故障的7类（13个）特征参数；然后，通过PCA-KNN融合算法对变桨角度故障状态进行识别，结果表明：该方法能够准确识别变桨角度4种主要的故障类型。最后，将改进的PCA-KNN融合算法与常用的KNN算法、PCA-KNN算法和BP神经网络进行对比，结果表明：改进的PCA-KNN融合算法具有更为准确的识别率。

考虑安全环保及补偿的火电机组调峰经济性研究

柴有国, 何晓燕, 苏永健, 丁邦林, 胡玮明, 杨志平

2021, 54(11): 199-205. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010096

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火电机组深度调峰是促进新能源消纳的有力手段，为了研究火电机组参与调峰的经济性，并考虑日益上涨的煤炭价格，建立了综合发电成本模型。从燃料材料消耗、投资运营、机组寿命损耗和环境损失等方面对机组调峰发电成本进行分析，结合调峰补偿政策建立调峰运行效益模型。对案例机组进行发电综合成本计算，分析不同负荷及煤炭价格波动下火电机组的调峰效益，以不同的调峰效益为目标为机组提供补偿报价策略。

变电站软件版本安全管控与溯源

李金, 张喜铭, 胡荣, 许艾, 周华锋, 邱荣福

2021, 54(11): 206-213. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007090

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目前，变电站自动化设备软件与配置没有经过严格的检测与验证也没有集中统一管理，给变电站自动化系统的安全运维带来了极大风险。通过对网省/地三级自动化运维管理系统体系架构设计解决设备软件等软件版本的集中统一管理、管控；基于数字认证技术与国密算法对变电站内设备软件进行数字签名、验证，实现软件版本完整与可追溯。其核心内容及创新点包括：通过设计一套网省/地三级自动化运维管理系统来实现变电站设备软件、配置文件的集中统一管理、管控；采用基于数字认证技术与国密算法实现设备软件、配置文件的逐级数字签名与验证，解决软件版本在各流程环节的完整性与可追溯性问题。

基于混合算法的电力杆塔巡检实时航迹规划

黄郑, 王红星, 周航, 张星炜, 赵宏伟

2021, 54(11): 214-220. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003201

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传统的电力杆塔拍摄视点顺序固定，多旋翼无人机巡检距离并非最优；同时，随着维度增加，航迹规划算法空间复杂度呈指数增长，不能满足实时规划航迹的需求。针对以上问题，提出一种基于蚁群和A*混合算法（ACO-A*）的电力杆塔巡检三维航迹规划方法。该方法分为全局规划和局部规划，全局规划利用改进蚁群算法找到覆盖所有视点的较优路径，并通过算法判断路径是否经过障碍物，再运用A*算法局部规划。仿真结果表明：ACO-A*算法规划的航迹长度比《架空输电线路无人机巡检影像拍摄指导手册》规定的巡检航迹降低了16.85%；ACO-A*算法路径规划时间比A*算法降低了99.68%。因此本方法既节约了巡检能耗，又提高了航迹规划的效率。

变电站应用实景复制技术建模和网络安全监控

王小虎, 郭广鑫, 董佳涵, 王磊, 曹灿

2021, 54(11): 221-228. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004053

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随着物联网技术和三维激光技术的快速发展，针对国网公司对电网设备安全运行的智能化需求，提出了一种实景复制技术。采用全局和局部点云特征表示的深度网络架构的新型变电站物联网安全监控平台，网络直接将原始点云作为网络的输入数据而未进行体素化或渲染操作。针对电力设备对象，通过提取点云数据局部几何主导子空间来实现快速数据处理，提高数据质量并估算点云法矢，自动识别输变电物联网安全场景中的重复结构，实现数据增强和结构建模。该算法可以使得模型与原始点云拟合误差最小，从而快速得到电力物联网设备对象的三维模型，最终实现输变电物联网安全场景的智能理解和高质量重构。在此基础上，建立了变电站物联网安全监控平台提升了设备的安全性，对变电站进行了仿真与建模、可视化分析和管理等，有效地保障了变电站的物联网安全监控能力。

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