[發(fā)明專利]基于特征映射遷移學(xué)習(xí)的電網(wǎng)故障分類方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710756382.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107491792B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張化光;劉鑫蕊;孫秋野;于曉婷;楊珺;王智良;趙鑫;吳澤群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發(fā)明公開(kāi)了一種于特征映射遷移學(xué)習(xí)的電網(wǎng)故障分類方法，其包括：1、選定目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)以及輔助源領(lǐng)域數(shù)據(jù)；2、分別對(duì)目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)和輔助源領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行基于微增量小波奇異熵的故障特征提取，并將各所述微增量小波奇異熵作為故障特征，進(jìn)而分別組成目標(biāo)領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)的特征向量空間以及輔助源領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)的特征向量空間；3、基于特征映射遷移學(xué)習(xí)方法，找到軸特征、輔助源領(lǐng)域特有特征、目標(biāo)領(lǐng)域特有特征各自相對(duì)應(yīng)的基向量；4、將所獲得的輔助源領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)的基向量作為支持向量；同時(shí)設(shè)定相似性懲罰項(xiàng)并加入支持向量訓(xùn)練集的約束條件，以共同訓(xùn)練分類器獲得相應(yīng)的分類結(jié)果。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確快速找到最能體現(xiàn)故障類別的三組基向量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種基于特征映射遷移學(xué)習(xí)的電網(wǎng)故障分類方法。

背景技術(shù)

電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大、輸電容量及電壓等級(jí)的不斷提高帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，但與此同時(shí)，電網(wǎng)的故障也會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活造成較為嚴(yán)重的危害。快速、準(zhǔn)確的電網(wǎng)故障分類是快速恢復(fù)電網(wǎng)供電的前提，也是故障分析的一個(gè)重要部分，因此，研究快速可靠的故障分類方法對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。

分類作為一種重要的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，已經(jīng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用；主要方法是根據(jù)源領(lǐng)域數(shù)據(jù)訓(xùn)練分類模型，然后運(yùn)用分類模型對(duì)目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行預(yù)測(cè)。為了保證訓(xùn)練得到的分類模型具有準(zhǔn)確性和高可靠性，傳統(tǒng)的分類學(xué)習(xí)需要滿足兩個(gè)基本假設(shè)：(1)用于學(xué)習(xí)的訓(xùn)練樣本與新的測(cè)試樣本滿足獨(dú)立同分布的條件；(2)必須有足夠可利用的訓(xùn)練樣本才能學(xué)習(xí)得到一個(gè)好的分類模型。但是，在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)條件往往無(wú)法滿足。

為解決上述數(shù)據(jù)量不足以及特征差異的問(wèn)題，大多數(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法采用對(duì)故障樣本進(jìn)行重新標(biāo)記來(lái)解決，但其需要大量實(shí)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，而且電網(wǎng)運(yùn)行方式、負(fù)荷等因素的變化，并不能保證采集到的標(biāo)記數(shù)據(jù)和目標(biāo)領(lǐng)域故障數(shù)據(jù)分布一致，降低了診斷結(jié)果的可信度。

申請(qǐng)人研究發(fā)現(xiàn)，遷移學(xué)習(xí)作為一種跨領(lǐng)域、跨任務(wù)的學(xué)習(xí)方法，在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中引起了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。遷移學(xué)習(xí)是運(yùn)用已有知識(shí)對(duì)不同但相關(guān)領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行求解的一種新機(jī)器學(xué)習(xí)方法。它放寬了傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)中的兩個(gè)基本假設(shè)，目的是在源領(lǐng)域數(shù)據(jù)與目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)具有不同數(shù)據(jù)分布的情況下，把從源領(lǐng)域?qū)W習(xí)到的知識(shí)遷移到目標(biāo)領(lǐng)域，解決目標(biāo)領(lǐng)域中僅有少量有標(biāo)簽樣本數(shù)據(jù)甚至沒(méi)有的學(xué)習(xí)問(wèn)題。在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，數(shù)據(jù)分布隨之發(fā)生改變，基于遷移學(xué)習(xí)的方法，充分利用與目標(biāo)數(shù)據(jù)不同但相關(guān)的輔助數(shù)據(jù)的知識(shí)，可有效的提高機(jī)器學(xué)習(xí)算法在電網(wǎng)上的故障分類性能。

因此，一種基于遷移學(xué)習(xí)的電網(wǎng)故障分類的提出，具有一定的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種基于特征映射遷移學(xué)習(xí)的電網(wǎng)故障分類方法，其通過(guò)抽象地分析輔助源領(lǐng)域特有特征、目標(biāo)領(lǐng)域特有特征與軸特征之間的相關(guān)性，能有效地將各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)從原始高維特征空間映射到低維特征空間，使其在該低維空間下，源領(lǐng)域數(shù)據(jù)與目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)擁有類似的分布；再通過(guò)Lagrange乘子法求關(guān)系系數(shù)的極大值，進(jìn)而找到最能體現(xiàn)故障類別的三組基向量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種于特征映射遷移學(xué)習(xí)的電網(wǎng)故障分類方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、選定待分類的目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)以及輔助源領(lǐng)域數(shù)據(jù)，所述目標(biāo)領(lǐng)域數(shù)據(jù)至少包括：每一故障線路在各個(gè)故障時(shí)刻的三相電流數(shù)據(jù)；輔助源領(lǐng)域數(shù)據(jù)包括：每一故障線路在各個(gè)故障時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的前一故障時(shí)刻的三相電流數(shù)據(jù)，每一故障線路在各個(gè)故障時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的前一正常運(yùn)行時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的三相電流數(shù)據(jù)以及與該故障線路的相鄰線路在各個(gè)故障時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的三相電流數(shù)據(jù)；