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基于自然梯度提升的静态电压稳定裕度预测及其影响因素分析 被引量:6
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作者 王强 陈浩 刘炼 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2022年第9期130-137,共8页
为提升电压稳定裕度预测的精准度和增强预测模型的可解释性,将自然梯度提升算法与沙普利值加性解释理论应用于电压稳定裕度预测中。以离线样本为基础,采用自然梯度提升算法探索运行状态变量与电压稳定裕度间的非线性映射关系,构建自然... 为提升电压稳定裕度预测的精准度和增强预测模型的可解释性,将自然梯度提升算法与沙普利值加性解释理论应用于电压稳定裕度预测中。以离线样本为基础,采用自然梯度提升算法探索运行状态变量与电压稳定裕度间的非线性映射关系,构建自然梯度提升驱动的电压稳定裕度预测模型。然后,引入沙普利值加性解释理论对自然梯度提升模型进行解释,构建基于沙普利值加性解释理论的电压稳定裕度预测影响因素分析架构,并通过全局分析和个体分析两个角度,给出各特征量对于电压稳定裕度预测的具体影响过程,挖掘出导致系统电压稳定裕度降低的关键因素。在新英格兰39节点系统上的算例分析结果表明,与其他算法相比,自然梯度提升不仅具有最佳的预测精度,还拥有良好的鲁棒性与泛化能力,并且基于沙普利值加性解释理论的影响因素分析架构为电压稳定裕度预测提供了依据和支撑。 展开更多
关键词 电压稳定裕度 机器学习 自然梯度提升 沙普利值加性解释 可解释性
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基于Stackelberg博弈与改进深度神经网络的多源调频协调策略研究
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作者 王永文 赵雪锋 +5 位作者 李夏叶 詹巍 单怡琳 闫启明 赵泽宇 杨锡运 《全球能源互联网》 北大核心 2025年第1期76-86,共11页
随着电网中新能源渗透率的增加,传统火电机组调频已无法满足电能质量需求。针对多源场景中传统自动发电控制系统区域控制误差较大的问题,提出一种基于Stackelberg博弈与改进深度神经网络(Stackelberg game and improved deep neural net... 随着电网中新能源渗透率的增加,传统火电机组调频已无法满足电能质量需求。针对多源场景中传统自动发电控制系统区域控制误差较大的问题,提出一种基于Stackelberg博弈与改进深度神经网络(Stackelberg game and improved deep neural network,S-DNN)的多源调频协调策略。首先,设计一种改进多层次深度神经网络(deep neural network,DNN),由DNN层、自然梯度提升层、最小二乘支持向量机层顺序递进完成预测、评价、执行动作,输出总调频功率指令。该多层次总调频功率输出模型考虑新能源渗透率对调频系统的动态影响,充分学习历史信息与实时状态中更多的特征,提高了时序调频指令精度。然后基于Stackelberg博弈理论,考虑多源调频特征与协同作用,优化各调频源间的功率分配,提高系统二次调频的经济性。最后,通过算例分析验证了提出的多源调频协调策略的有效性。与传统调频方法相比,所提出的S-DNN多源调频协调策略可有效降低区域控制误差与频率偏差,并降低调频成本。 展开更多
关键词 多源系统 二次调频 STACKELBERG博弈 深度神经网络 自然梯度提升 最小二乘支持向量机
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双目视觉下基于NGBoost的鱼体质量估算方法 被引量:1
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作者 郑亚澎 张璐 刘尊续 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期294-302,共9页
鱼体质量对于评判鱼类生长状况、促进精准投喂和提高水产养殖效益至关重要。为实现精准无损的鱼体质量估算,本文提出一种基于双目相机的双维度特征提取和自然梯度提升(Natural gradient boosting,NGBoost)方法。首先通过双目相机获取鱼... 鱼体质量对于评判鱼类生长状况、促进精准投喂和提高水产养殖效益至关重要。为实现精准无损的鱼体质量估算,本文提出一种基于双目相机的双维度特征提取和自然梯度提升(Natural gradient boosting,NGBoost)方法。首先通过双目相机获取鱼体图像,并进行相机标定和图像校正操作;其次利用图像处理技术对校正后的图像分割获得鱼体目标,提取出鱼体目标的二维特征;在此基础上进行立体匹配获得鱼体视差图,提取鱼体左右图像的对应关键匹配点,并利用三角变换原理计算三维空间特征点坐标,实现鱼体目标三维特征的提取;最后采用基于NGBoost的方法预测出鱼体质量。本文不仅提取二维平面特征,还提取体长、体宽和鱼体深度比值三维空间特征,实现了鱼体多维特征的提取,丰富了模型的特征表示,解决了单平面维度特征导致的质量预测不准确问题。本文以鲫鱼为实验对象,在真实数据集上进行实验,结果表明,平均绝对误差为0.0063 kg,均方根误差为0.0087 kg,决定系数为0.9287。此外,与多种质量估算方法进行对比,本文方法的各评价指标均有较大幅度提升,能够较为准确地预测出鱼体质量。 展开更多
关键词 水产养殖 鱼体质量估算 双维度特征提取 深度比值 自然梯度提升
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基于AC-GAN数据重构的风电机组主轴承温度监测方法 被引量:12
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作者 尹诗 侯国莲 +1 位作者 胡晓东 周继威 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1106-1116,共11页
为更好地识别风电机组主轴承运行状态,提出了一种基于辅助分类生成对抗网络(auxiliary classifier generative adversarial networks, AC-GAN)的数据重构算法对风电机组主轴承温度进行监测。首先,利用采集与监视控制系统(supervisory co... 为更好地识别风电机组主轴承运行状态,提出了一种基于辅助分类生成对抗网络(auxiliary classifier generative adversarial networks, AC-GAN)的数据重构算法对风电机组主轴承温度进行监测。首先,利用采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition, SCADA)时序数据建立基于轻型梯度增强学习器(light gradient boosting machine, LightGBM)的主轴承温度预测模型,并计算其残差特征。其次,利用统计过程控制(statistical process control, SPC)方法对主轴承温度异常残差在控制线范围内进行筛选,并利用AC-GAN算法对残差进行重构。最后,分别提取主轴承温度正常和异常的残差特征,建立基于自然梯度提升(natural gradient boosting, NGBoost)的主轴承状态监测模型。实验结果表明,该方法对主轴承运行状态判断准确度高达87.5%,能够有效地监测风电机组轴承类运行状态。 展开更多
关键词 轻型梯度增强学习器 辅助分类生成对抗网络 自然梯度提升 风电机组 主轴承 状态监测 数据重构 温度残差
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地震动强度参数估计的可解释性与不确定度机器学习模型 被引量:13
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作者 陈蒙 王华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3386-3404,共19页
准确预测地震动强度参数(峰值加速度PGA、峰值速度PGV等)对于震后应急和地震危险性概率分析至关重要.作为地震动强度参数预测的新手段,机器学习算法具有优势,但也存在可解释性差和难给出预测结果不确定度的问题.本文提出采用自然梯度提... 准确预测地震动强度参数(峰值加速度PGA、峰值速度PGV等)对于震后应急和地震危险性概率分析至关重要.作为地震动强度参数预测的新手段,机器学习算法具有优势,但也存在可解释性差和难给出预测结果不确定度的问题.本文提出采用自然梯度提升(NGBoost)算法在预测结果的同时提供其不确定度,并结合SHAP值解释机器学习模型.基于NGA-WEST2强震动数据库,本文训练出了适合预测活跃构造区地壳地震的PGA和PGV概率密度分布的机器学习模型.测试集数据PGA和PGV的预测值与真实值的相关系数可达0.972和0.984,并可给出预测结果的合理概率密度分布.通过SHAP值,我们从数据角度弄清了各输入特征(矩震级M_(W)、Joyner-Boore断层距R_(jb)、地下30 m平均S波速度V_(S30)、滑动角Rake、断层倾角Dip、断层顶部深度Z_(TOR)和V_(S)达到2.5km·s^(-1)时的深度Z_(2.5))对机器学习模型预测结果的影响机理.SHAP值显示,基于NGBoost算法的机器学习模型的预测方式基本与物理原理相符,说明了机器学习模型的合理性.SHAP值还揭示出一些以往研究忽视的现象:(1)对于活跃构造区地壳地震,破裂深度较浅(Z_(TOR)<~5 km)时,Z_(TOR)的SHAP值低于破裂深度较深(Z_(TOR)>~5 km)时的值,表明浅部破裂可能主要受速度强化控制,地震动强度较弱.并且Z_(TOR)的SHAP值随Z_(TOR)值增大而减小,表明地震动强度可能还受破裂深度变化引起的几何衰减变化影响;(2)破裂深度较深时,Z_(TOR)的SHAP值随Z_(TOR)值增大而增大,表明深部破裂的地震动强度可能受和破裂深度变化相关的应力降或品质因子Q的变化影响;(3)Z_(2.5)较小(Z_(2.5)<~1 km)时,Z_(2.5)的SHAP值的变化规律对于PGA和PGV预测是相反的,表明加速度和速度频率不同,受浅层沉积物厚度变化引起的共振频率变化影响不同. 展开更多
关键词 强地面运动 可解释机器学习 自然梯度提升 地质灾害
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融合JMIM和NGBoost的电力系统暂态稳定评估方法 被引量:16
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作者 黄明增 胡雅涵 +2 位作者 文云峰 李玲芳 肖友强 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期155-165,共11页
为实现电力系统暂态稳定在线快速评估和可信度评价,提出了一种融合联合互信息最大化(JMIM)和自然梯度提升(NGBoost)的暂态稳定评估方法。基于JMIM,采用联合互信息和“最大最小值”原则挖掘海量输入数据的相关性,从而筛选出电网关键运行... 为实现电力系统暂态稳定在线快速评估和可信度评价,提出了一种融合联合互信息最大化(JMIM)和自然梯度提升(NGBoost)的暂态稳定评估方法。基于JMIM,采用联合互信息和“最大最小值”原则挖掘海量输入数据的相关性,从而筛选出电网关键运行特征,避免维度爆炸问题。为实现高可信度的暂态稳定评估,构建NGBoost驱动的暂态稳定评估模型,可以以函数形式对模型的条件概率分布参数进行预测,进而实现概率预测,并量化可信度。结合自适应可信度阈值修正方法,实现对系统受扰状态暂态稳定的时序评估。利用新英格兰10机39节点系统和中国某省级电网数据进行了算例测试。与其他机器学习方法相比,所提方法在噪声干扰下具有更好的鲁棒性,可更准确识别不稳定运行状态。 展开更多
关键词 暂态稳定 联合互信息最大化 可信度评价 噪声 自然梯度提升 自适应阈值
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