P-Ⅲ分布高阶概率权重矩及其在洪水频率分析中的应用

研究高阶概率权重矩法在洪水频率计算中的应用。采用变量变换,推导了P-III分布高阶概率权重矩计算公式。以陕北7站年最大洪峰流量为例,研究了概率权重矩阶数不同值下P-III分布的参数计算,并评价相应理论频率曲线对实测系列较大值的拟合效果和设计值的计算误差。结果表明,与常用的概率权重矩和GEV分布的高阶概率权重矩法相比,P-III分布的高阶概率权重矩法具有对洪水序列较大值拟合效果好、能显著降低设计值误差等优点,适用于我国的洪水序列频率分析计算,尤其在改善理论频率曲线中上部的拟合效果及提高大洪水的估计精度等方面具有一定优势。     

基于高阶线性矩法的洪水设计值研究

为了提高大重现期洪水设计值计算精度,研究高阶线性矩法在洪水频率分析计算中的应用。应用蒙特卡洛试验研究不同阶线性矩的统计特性和对设计值的影响。以陕西省5个测站年最大洪峰流量序列为例,进行广义极值分布高阶线性矩的参数估计,评价拟合效果和设计值的计算偏差。结果表明,高阶线性矩法具有良好的统计特性;与普通线性矩法比较,高阶线性矩法能更好拟合洪水序列的大洪水值,且设计值估计偏差小。因此,高阶线性矩法是一种合理可行的参数估计方法,以期为大重现期设计洪水值的计算提供依据。     

基于Johnson分布的年降水量频率分析

鉴于Johnson分布具有多种变换形式,能够通过复杂的变换曲线实现良好的曲线拟合能力。本文探讨了矩法、分位数法、普通最小二乘法（OLS）、权重最小二乘法（WLS）和对角权重最小二乘法（DWLS）5种Johnson分布参数估计方法并适线拟合,并将Johnson分布与P-Ⅲ分布的适线拟合效果进行对比。选取陕西省陕北地区4个气象站（定边、宜川、志丹和吴起）的年降水量序列资料,基于Johnson分布,应用5种参数估计方法分别对4个气象站的年降水量频率曲线参数进行估计。结果表明：基于Johnson分布模型的年降水量频率曲线能够有效拟合实测序列频率,DWLS法拟合效果最佳,其次为矩法、OLS法、WLS法、分位数法。此外,Johnson分布的拟合效果略优于P-Ⅲ分布。     

指数Gamma分布参数估计方法对比研究

鉴于指数Gamma分布在水文频率分析中的优越性,探讨了6种常见的参数估计方法在该分布下的应用情况。选取安康、花竹、临江、彭水、珊溪和武胜6个水文站的年最大洪峰资料,对考虑历史资料的年最大洪峰序列进行频率计算,应用蒙特卡洛试验研究优化适线法、矩法、混合矩法、线性矩法、极大似然法和基于最大熵理论普通熵法的统计性能以及设计值的精度,分析上述6种方法下指数Gamma分布与经验点据的拟合情况。采用AIC准则和均方根误差RMSE为评价标准进行拟合效果评估,计算结果表明,优化适线法和线性矩法在洪水频率分析中取得了理想的拟合效果,优化适线法与线性矩法作对比研究,能够更好的确定研究区最合适的参数估计方法。     

基于超阈值分布的直流充电桩计量准确性预测研究

直流充电桩准确性取决于超过误差阈值但小于极大值区间的分布.文中从POT模型出发,引入广义极值分布和广义Pareto分布对非对称的误差数据序列进行特征描述,采用超限均值函数法和峰度值法对阈值进行估计.结果 表明直流充电桩误差数据可用广义Pareto分布较好拟合,并结合危险率函数给出超阈值风险的概率,为预防直流充电桩误差极值可能造成的风险提供较为可靠的依据.     

考虑历史洪水的混合分布对不同尾型分布的应用对比研究

考虑历史洪水的混合分布(Historical Flood Concerned Mixed-distribution Method,HFCMM)非一致性洪水频率分析克服了样本序列长度和传统方法不考虑物理成因的不足。以武江坪石和犁市站为例,采用考虑历史洪水的L矩法估参,构建了武江非一致性年最大实测流量序列混合分布模型,并对比了厚、薄、混尾三类不同尾型分布拟合混合分布水文频率曲线的不同应用结果。结果表明:1采用不同尾型分布拟合所得水文频率曲线相对于传统结果皆存在高水尾端上翘;2厚尾分布和三参数混尾分布能在高水端提高拟合优度,而二参数混尾分布不能明显提高高水拟合效果;3采用薄尾分布拟合样本所得水文频率曲线的低水端易上翘,混合分布处理非一致性洪水序列时不宜采用薄尾分布;4HFCMM厚尾分布与三参数混尾分布相对于传统皮尔逊三型更适用于武江流域洪水频率分析。     

部分线性矩在洪水频率分析中的应用研究

为了避免小洪水值在估算大重现期洪水值中存在的滋扰行为,研究部分线性矩在洪水频率分析中的应用。采用蒙特卡洛试验研究其统计性能,并以陕西省5个水文测站年最大洪峰序列为例,分析测站拟合效果及评价高尾部设计值估算偏差。结果表明:部分线性矩法具有良好的统计性能;与普通线性矩法相比,部分线性矩法对高尾部经验点据拟合效果更好,提高了设计值估算精度,是一种合理有效的洪水频率分析参数估计方法。     

改进的矩法在洪水频率分析中的适用性研究

传统矩法估计的Cs具有较大的抽样误差；目估适线法作为工程设计中广泛采用的方法，其估计值偏大；极大似然法所估计的参数具有较好的无偏性与有效性，但实际生产中应用较繁锁。探求一种能为工程设计人员所采用的参数估计方法是必要的。作者在国内外学者理论研究的基础上，推荐采用一种近似无偏的Cs修正式称为改进的矩法，并直接用于洪水估计；通过与目估适线法比较，改进的矩法与极大似然法的估计值很接近，同样具有近似无偏性和有效性，是适用于工程设计的一种短法估计方法。     

含零值水文序列频率计算方法研究

针对常规水文频率分析方法无法进行含零值水文序列频率计算的问题,研究3种含零值水文序列频率的计算方法。选用Gamma分布,推导极大似然法（ML）、最大熵原理（POME）和概率权重矩法（PWM）非零和含零值序列参数估计公式,研究非零值序列和含零值序列参数转换关系和设计值计算。应用蒙特卡洛试验,研究零值序列长度对参数估计方法不同重现期设计值的影响。以陕西省6个测站枯水期1月份月降水资料为例,研究不同参数估计方法的适用性,计算高尾部设计值的累积误差平方和,进行拟合优度评价。结果表明：最大熵原理和极大似然法对含零值降水序列均具有较好的拟合效果,研究结果可为含零值水文序列频率计算提供依据。     

具有历史洪水资料的期望矩法参数估计研究

为了有效地利用历史洪水资料,提高设计洪水值的估计精度,研究期望矩法(Expected Moments Algorithm,EMA)在具有历史洪水资料序列中的应用。本文在介绍EMA法估算P-III型分布参数估计的基础上,应用蒙特卡洛试验进行EMA法统计历史洪水资料长度效率检验。结合传统参数估计法,以陕西省4个测站的年洪峰流量序列为例,研究EMA法的实用性。结果表明:EMA法利用历史洪水资料的效率较传统估计方法高,且随着历史洪水期长度的增加,EMA法在有效性和不偏性上的优势更为明显。在具有历史洪水资料的情形下,EMA法也能有效地提高P-III型分布参数估计精度,以期为现行的设计洪水计算提供依据。     

极端降水广义帕累托分布参数的Pickands自助矩估计研究

广义帕累托分布(GPD)是描述超门限峰值(POT)序列较好的概率分布模型,但确定门限值是使用该模型最棘手的问题。为此,提出了一种广义帕累托分布参数的Pickands自助矩估计方法。首先,运用Pickands自助估计算法对广义帕累托分布的形状参数和最佳超门限峰值个数进行估计,进而计算出门限值;然后,结合矩估计法得到广义帕累托分布的尺度参数。将该方法应用于北京日降水序列,并与相同门限值时的线性矩估计结果进行了比较。结果表明,Pickands自助矩估计可以得到比较好的广义帕累托分布和广义极值分布的参数,由此估计的广义帕累托分布的分位数和北京极端降水超门限峰值的相关系数可达0.997以上,而两者的标准差和最大偏差最小,明显优于线性矩估计结果。     

融合极值分布与MCMC的降水极值模拟研究

模拟降水极值对于城市防洪具有重要意义。根据北京、深圳、济南1952—2012年的日降水资料,采用广义极值分布（GEV）与广义帕累托分布（GPD）分别模拟三个城市的年最大降水与超阈值降水序列,通过马尔科夫链蒙特卡洛方法（MCMC）识别参数,并对模拟结果加以综合分析。研究发现,MCMC方法在GEV与GPD参数的贝叶斯估计中行之有效,所识别最佳模型的相关性系数与确定性系数均普遍高达0.95,降水极值的均方根误差与平均绝对误差分别普遍低于0.6 mm与2.5 mm,且所获得的模拟值置信区间性质优良;采用GEV得到相同重现期的设计暴雨更大,采用GPD得到的模拟值置信区间性质更优;GEV与GPD对于不同地区的适用性不同,在模拟区域降水极值时应综合运用多种分布。     

冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算

提出了基于广义帕累托分布(GPD)和Copula函数的冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算方法.该方法基于冰风暴灾害下风速和冻雨量的GPD,提出了电力线和铁塔的冰荷载和风荷载的概率计算模型;然后考虑冰荷载与风荷载之间存在的概率相关性,基于Copula函数,提出了电力线和铁塔冰荷载、风荷载的联合概率分布计算模型;在此基础上...     

拱坝施工仿真参数多因素概率预测方法

施工仿真参数对拱坝施工进度仿真结果的准确性具有重要影响。目前施工仿真参数分析多采用单变量建模方式,部分采用多元分析方法建立点预测模型,均难以分析各类因素影响下施工仿真参数的不确定性。针对上述问题,本研究提出基于宽度学习系统-弹性网分位数回归（broad learning system-elastic network quantile regression,BLS-ENQR）的施工仿真参数概率预测方法。宽度学习系统不需要深度网络结构,具有高效的非线性学习能力,可以克服传统分位数回归模型仅能分析线性关系的不足;同时,采用弹性网正则化惩罚来减小回归系数并提高模型稀疏性,从而避免模型过拟合。工程应用表明,本研究提出的方法可以有效分析出施工仿真参数的概率分布,且相比于支持向量机-弹性网分位数回归、极限学习机-弹性网分位数回归、宽度学习系统-分位数回归模型,该方法具有更好的预测性能,为拱坝施工仿真参数预测提供了一种新思路。     

基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源

介绍了与大功率超声波换能器配套的大功率正弦逆变电源.针对逆变电源中逆变开关管工作频率高,开关损耗大,输出功率大的特点,将一种改进的混合脉宽调制(Hybrid Pulse Width Modulation,简称HPWM)控制技术用于逆变器,即采用80C196MC作为主控芯片,以软件生成HPWM波;采用性能优异的LM5111芯片作为驱动.此外,对电源的硬件构成、控制方案及软件实现等问题进行了分析.实验表明,基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源性能优良,应用前景看好.     

级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。     

级联式电力电子变压器的主动非均衡功率控制

电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术的非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器的整体效率。     

考虑机会约束的配电网光伏并网容量分布鲁棒优化方法

传统的经验性概率分布描述分布式光伏出力的不确定性难以准确获取概率分布参数。为此,提出一种基于Kullback-Leibler散度的分布鲁棒优化方法来评估配电网分布式光伏的最大并网容量。首先,通过Kullback-Leibler散度来量化实际概率分布与经验性概率分布之间距离,建立分布式光伏出力不确定性的模糊集。在考虑节点电压和传输容量越限机会约束的情况下,建立了分布式光伏并网容量分布鲁棒优化模型。通过采用风险价值和样本平均近似方法将分布鲁棒优化模型转化为一个混合整数规划问题求解。在改进的IEEE-33节点系统的仿真结果表明了所提出分布鲁棒优化方法的有效性和鲁棒性。     

基于非对称阿基米德Copula的多变量水文干旱联合概率研究

推导了5种常用3维非对称阿基米德Copulas函数的条件Copulas和密度函数,阐述了这类Copulas函数研究水文干旱特性联合分布的应用技术问题。以渭河流域北洛河状头站的径流序列为例,干旱变量的边际分布参数分别采用矩法、概率权重法、极大似然法和遗传算法进行计算和选优,并进行了分布函数拟合度检验。变量相依性的度量表明干旱变量间有较强的相依性;根据AIC,BIC和RMSE准则,M12 Copula拟合效果最优。最后,进行了M12 Copula的拟合度检验,计算了北洛河状头站3维水文干旱变量组合的联合概率、条件概率和相应的重现期。