[發(fā)明專利]基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910243758.0
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN110287980A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳瓊;李紅云;張萬才;朱慶超;王興勛;胡軍;趙根;吳陽;何金良;莊池杰
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京國網(wǎng)富達(dá)科技發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 天津市尚儀知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12217
• 代理人: 高正方

本發(fā)明為基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法,包括模型參數(shù)確定部分，實(shí)施預(yù)測部分，其特征在于，通過在分類過程中對錯(cuò)誤記錄進(jìn)行收集及重新分類的自適應(yīng)學(xué)習(xí)，提高了該診斷方法的準(zhǔn)確率，并消除了一般分類方法中出現(xiàn)的過擬合現(xiàn)象。其有益效果是：利用變壓器臺(tái)賬數(shù)據(jù)、油色譜歷史數(shù)據(jù)、故障分析報(bào)告等數(shù)據(jù)進(jìn)行模型學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，建立主變壓器油色譜診斷機(jī)器學(xué)習(xí)模型；對當(dāng)前設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的診斷分析，根據(jù)歷史模型得到相應(yīng)的設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)指標(biāo)及預(yù)計(jì)故障模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變壓器缺陷、故障分析領(lǐng)域，特別是一種基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法。

背景技術(shù)

目前對于變壓器故障的診斷除了常規(guī)的元器件診斷方式外，最主要的診斷方式為三比值判斷方法，即C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6 作為輸入的特征。輸出故障類型，分為正常(無故障)，短路故障，局部放電故障，過熱故障和其他，這種算法可以起到一定的診斷作用，但是由于參數(shù)較少，存在較大的誤差和較多的錯(cuò)誤診斷情況。

增加診斷參數(shù)可以提高診斷準(zhǔn)確度，但是會(huì)增加診斷數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)維度，增加學(xué)習(xí)和計(jì)算的難度，采用計(jì)算能力較強(qiáng)的計(jì)算設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較高的診斷費(fèi)用，得不償失，而對于一些非數(shù)學(xué)的參數(shù)，也不可能通過降維方式實(shí)現(xiàn)對數(shù)學(xué)維度的控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法。具體設(shè)計(jì)方案為：

從初始訓(xùn)練集訓(xùn)練出一個(gè)基學(xué)習(xí)器，獲得一次基礎(chǔ)訓(xùn)練樣本，

所述調(diào)整步驟中，根據(jù)基學(xué)習(xí)器的表現(xiàn)對一次基礎(chǔ)訓(xùn)練樣本分布進(jìn)行調(diào)整，使得先前基學(xué)習(xí)器做錯(cuò)的訓(xùn)練樣本在后續(xù)得到糾正，獲得一次調(diào)整訓(xùn)練樣本和對應(yīng)的權(quán)重值，

交替進(jìn)行的第二次學(xué)習(xí)步驟中，基于所述一次調(diào)整訓(xùn)練樣本分布來訓(xùn)練下一個(gè)基學(xué)習(xí)器，獲得二次基礎(chǔ)樣本，

交替進(jìn)行的第二次調(diào)整步驟中，根據(jù)基學(xué)習(xí)器的表現(xiàn)對二基礎(chǔ)訓(xùn)練樣本分布進(jìn)行調(diào)整，使得先前基學(xué)習(xí)器做錯(cuò)的訓(xùn)練樣本在后續(xù)得到糾正，獲得二次調(diào)整訓(xùn)練樣本和對應(yīng)的權(quán)重值，

依次交替進(jìn)行學(xué)習(xí)步驟、調(diào)整步驟T次。

基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法，其特征在于，所述設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)的參數(shù)包括設(shè)備名稱、電壓等級、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)廠商、出廠日期、投運(yùn)日期、設(shè)備型式。

所述的基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法，其特征在于，所述色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的參數(shù)包括單位、變電站、設(shè)備名稱、生產(chǎn)廠家、監(jiān)測時(shí)間、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、氫氣、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、總烴。

所述的基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法，其特征在于，絕緣油試驗(yàn)作業(yè)報(bào)告的參數(shù)包括作業(yè)任務(wù)、作業(yè)開始時(shí)間、作業(yè)結(jié)束時(shí)間、工作地點(diǎn)、氣溫、濕度、天氣、地點(diǎn)、間隔、功能位置、設(shè)備名稱、型號(hào)、廠家、出廠編號(hào)、出廠日期，氫氣、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、總烴、一氧化碳、二氧化碳、脫氣量，水分分析第一、二、三次記錄，上層油溫，介損測試第一、二、三次記錄，閃點(diǎn)測定第一、二次記錄、平均值、修正值、檢測結(jié)果，水溶性酸測試油樣體積、蒸餾水體積、指示劑選用、PH值（比色）數(shù)據(jù)，酸值測定記錄油重、KOH-C2H5OH溶液濃度、空白試驗(yàn)Vs0、空白試驗(yàn)Ve0、空白試驗(yàn)V0、樣品試驗(yàn)、Vs0、樣品試驗(yàn)Ve0、樣品試驗(yàn)V0、酸值X數(shù)據(jù)，界面張力測試水與空氣表面張力、油-水界面張力、檢測儀器數(shù)據(jù)，含氣量測試第一、二次、平均值數(shù)據(jù)，油顆粒度測試第一、二、三次、平均值數(shù)據(jù)，作業(yè)結(jié)論。

所述的基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法，其特征在于，所述加權(quán)步驟中，將這T次基學(xué)習(xí)器進(jìn)行加權(quán)結(jié)合，基于“加性模型”，即基學(xué)習(xí)器的線性組合來最小化指數(shù)損失函數(shù)的分析算法。

所述的基于隨機(jī)森林的主變壓器故障診斷方法，其特征在于，所述分析步驟中，使用所述分析算法在變壓器故障診斷實(shí)例中進(jìn)行分析，并針對分析數(shù)據(jù)量的大小，通過不同的實(shí)施預(yù)測步驟得到預(yù)測結(jié)果。